談長輸供熱管道的電預熱施工

許 峰

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

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談長輸供熱管道的電預熱施工

許 峰

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

介紹了長輸供熱管道電預熱的工藝原理，從工作坑開挖、一次性補償器焊接、溫度傳感器安裝、預熱設備與管道連接等方面，闡述了管道電預熱施工要點，指出電預熱具有安全性高、靈活性強、經濟效益顯著等優勢。

管道，電預熱，溫度傳感器，工作坑

1 工藝原理

管道電預熱主要用于直埋的預制保溫鋼管的預熱，通過給保溫鋼管施以低電壓、高電流的直流電，將鋼管加熱，溫度一般為設計溫度的1/2，使鋼管受熱伸長(管道在通電受熱和正式運行中受熱時，會同時產生軸向和徑向的熱脹冷縮變形，通常情況下管道的長度遠大于管徑，故徑向變形予以忽略，只考慮沿軸向的變形)，當達到設計的伸長量之后，對鋼管進行鎖定，鎖定方法主要靠管腔的回填土、管頂的覆土產生的摩擦力，以及預熱段兩端點的管道彎頭產生軸向拉力。

通過以上方法使供水管道預先承受一定的拉應力，當管線正式運行并且升溫到管道預熱溫度時，管道應力為零，當升溫至工作溫度時，管道的壓應力將小于許用應力，故可不用補償器而正常工作，又可避免管道正式運行過程中因溫度應力過大而出現超量的變形，以及對相應結構可能產生的破壞。

2 電預熱特點

1)安全性高：施工采用安全電壓，符合本質安全的管理理念。

2)靈活性強：電預熱相對熱水預熱和熱風預熱方式，預熱段的設置靈活性強，升溫快，預熱設備占地面積小。

3)可操作性強：需專門為預熱安裝的設備少且操作簡單，電預熱只需要在管道上焊接觸點螺栓，不需安裝專用的閥門、堵頭以及大量的附屬管件。

4)經濟效益顯著：這種安裝方式可以取消管網中的大部分補償器和檢修小室，避免經常檢修，施工工期較短，節省了建設費用的同時降低了施工單位的成本以及運行單位的后續檢修費用。

5)節約能源：大管徑主管道用熱水預熱需浪費大量的水資源，而電預熱則相對浪費很小，符合現代建筑施工節能的理念。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

工作坑開挖→一次性補償器第一次焊接→焊接觸點螺絲桿安裝溫度傳感器→設置觀測標尺線→連接預熱設備與管道→通電加熱管道并記錄預熱過程的參數→恒溫觀測龍口變化→對比實際伸長量與理論伸長量→龍口穩定時短管下料焊接→一次性補償器第二次焊接→管頂覆土回填壓實→斷電，檢查管道及設備焊縫的質量→拆除連接電纜和短接電纜→接口保溫和防腐層施工→工作坑回填壓實。

3.2 操作要點

1)工作坑開挖。按照方案確定的位置、尺寸和邊坡在供水管上部開挖工作坑，并設好坑邊的截水溝，防止雨水流入基坑，同時做好工作坑周邊的防護設施和警示標志。

2)一次性補償器第一次焊接。待工作坑開挖完成后切割直管形成補償器及短管龍口，然后打磨切除后的鋼管坡口，在切割的位置安裝一次性補償器，補償器的安裝方向必須符合其上的介質流向標志，不得裝反。補償器的兩端端口與保溫直管焊接好，而中部芯管與外管的焊縫不焊，留待預熱恒溫階段再焊，焊接過程中需保證補償器的芯管和外管之間無卡阻現象，使補償器可以自由伸縮(見圖1)。

3)焊接觸點螺絲桿。預熱前在補償器與鋼管連接部位及預熱端兩頭龍口，鋼管上半圓周各均勻分布焊接30個預熱電纜接觸點螺絲桿，必須滿焊。待預熱完成后全部割除(見圖2)。

4)安裝溫度傳感器。安裝溫度傳感器：在保溫管上距離管端(放置預熱設備端)向內12 m處的塑料外殼上開口，以安裝傳感器，必須將傳感器探頭緊密貼合并固定在鋼管表面。預熱完畢開始回填時，與其他部位保溫同時進行，保證管道的保溫對以后運行溫度無問題。

5)設置觀測標尺線。一共設置四處觀測標線，分別位于兩個補償器的伸縮位置和兩個龍口的預熱端頭內側各500 mm處，材料可用普通的工程線，但線的兩端頭必須用木樁牢固的打入基坑側壁中，預熱過程中標線如有損壞，必須及時準確恢復。相應管道的保護層表面涂刷白色標記，并固定一段刻度尺，使其零點與標線齊平。記錄時，讀取白色標記相對于標線的位移，即為某段管道的伸長量(見圖3)。

6)連接預熱設備與管道。預熱設備與管道連接的電纜，以及補償器的短接電纜，必須用銅質的線鼻子依靠螺母壓緊連接，并由專業電工進行操作。

7)開機通電加熱管道并記錄預熱過程的參數。預熱設備開機供電，持續加熱供熱管道。開機時，記錄開機時間、初始溫度。升溫預熱過程中，必須按照方案要求，定時記錄有關的施工參數(具體參數保密)，形成的記錄應由觀測人員和技術負責人簽字存檔。根據升溫的速度適時調整預熱機械的工作參數，保證管道在預定的時間達到目標溫度，并盡可能保持管道均勻受熱升溫和伸長。

8)恒溫觀測龍口變化。保溫管的預熱目標溫度依據設計規定，一般取工作溫度的一半。當達到預熱目標溫度時，停止升溫，調整預熱設備工作參數，使管道處于恒溫狀態。開始觀測和記錄龍口的大小變化情況，通常連續觀測兩小時，每小時觀測不少于3次。所以，一般將預熱恒溫階段盡可能調整在上午9點～下午4點間。當室外氣溫變化太快時，管道恒溫不容易保證，龍口尺寸也往往處于開開合合的不穩定狀態。因此，在恒溫時段的觀測，應延長觀測時間、增加觀測頻率，掌握好龍口的尺寸變化規律，每次觀測應測量管道圓周的相同部位。

9)對比實際伸長量與理論伸長量。設計方在預熱前已計算好每個標線位置的理論伸長量，在恒溫階段將量取的實測值與理論值進行比對，相對誤差一般控制在10%以內，如超差過大，應經設計確定是否調整預熱溫度。

10)龍口穩定時短管下料、焊接。龍口短管應在預熱前進行初步加工，包括長度大致與龍口相當、一端坡口已加工妥當。當通過觀測，確定在預熱恒溫階段龍口比較穩定時，集中力量快速對短管進行精確的下料。為此，兩處短管應同時施工，人員和機械不得混用。另外，由于恒溫階段，電流會引起磁力而影響焊接，故需要在斷電的情況下焊接管道，并宜選在一天中氣溫最高時焊接，即使這樣，仍需要“斷電焊接”與“通電保溫”間隔進行。

11)一次性補償器第二次焊接。一次性補償器芯管與外管的焊縫需在龍口穩定時，集中力量快速焊接。該焊縫是由外管的端面與芯管的外表面構成的角焊縫，因此預熱前應充分打磨，以免影響焊接質量。該焊縫在焊接完成后立即進行無損檢測，合格后抓緊焊接加強筋與芯管、外管之間的焊縫以及加強環板與芯管的環焊縫，焊接完成后，整個補償器成為一個整體，不再伸縮、活動。

12)管頂覆土回填壓實。在一次性補償器和龍口短管焊接過程中，同步進行管頂覆土的回填壓實。按設計要求，管頂覆土為1.5 m，回填的部分一般分兩層，并且必須用壓路機壓實，壓實度符合設計規定。

13)斷電，檢查管道及設備焊縫的焊接質量。因焊接過程中，管道可能處于收縮(個別情況是膨脹)狀態，管道已有內應力存在，故特別要求加強焊縫的外觀質量檢查，外觀檢查合格后方可由專業人員進行焊縫的無損探傷檢測。

14)拆除連接電纜和短接電纜。在對焊縫進行無損探傷檢測合格前，為防止焊縫發生拉裂的現象，不允許拆除電纜，以備再次進行通電升溫或保溫。

15)接口保溫和防腐層施工。確認所有焊縫合格后，方可進行接口保溫和防腐層的施工。補償器部位保溫層施工備料要注意需加寬，因補償器環板高度比保溫層厚度大，故需在焊接緊固保護層前用木磚，以保證保溫層覆蓋環板。

16)工作坑回填壓實。工作坑由于平面尺寸較小，不能采用大型機械壓實，因此應采用小型機具和人工分層壓實，管腔和管頂300 mm范圍按設計選用中砂回填，中砂回填完成后在上鋪設熱力標識帶，其余部分填料宜采用級配砂石，分層虛鋪厚度不大于250 mm，壓實后不大于150 mm。

4 質量保證措施

1)針對質量目標編制質量計劃，明確管理職責和權限，使之有效實施。對質量目標進行層層分解，落實到各部門，落實到管理崗位。

2)建立完善的項目質量管理體系，加強項目管理，強化過程控制，確保質量管理體系的有效運行，最終保證質量目標的實現。

3)預熱開始前確保管道內沒有積水以及雜土。

4)從預熱管段的兩頭開始回填，集中機械勞力回填，防止不能及時回填夯實，導致預熱管段的回縮量過大。

5)關閉機器后確保在最短的時間內預熱口短管完成焊接。

[1] 柳 劍，顧博文.現代化城市集中供熱的現狀、問題與改進[J].科技資訊,2011(1)：76.

[2] 張連軍.有關采暖管道外網直埋敷設問題的思考[J].科技致富向導,2012(5)：56.

On electric preheating construction of long-distance heat-supply pipelines

Xu Feng

(TaiyuanThermalPowerCompany,Taiyuan030001，China)

The paper introduces the craft principle for the electric preheating of the long-distance heat-supply pipelines, illustrates its construction points from the excavation of the working pits, the welding of the one-off compensators, installation of the temperature sensor, and connection between the preheating equipment and pipelines, and points out the electric preheating is featured with higher safety, stronger flexibility, and obvious economic beneftis.

pipeline, electric preheating, temperature sensor, working pit

1009-6825(2017)13-0119-03

2017-02-24

許 峰(1983- )，男，工程師

TU833.12

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