聚氨酯保溫直埋管在戈壁地區(qū)供熱工程中的應(yīng)用

萬(wàn)研新+王紅兵

摘 要：通過(guò)對(duì)供暖管道三種敷設(shè)方式的對(duì)比，分析了高密度聚乙烯管殼聚氨酯保溫直埋管先進(jìn)技術(shù)和實(shí)用性能。針對(duì)戈壁灘氣候、地質(zhì)特點(diǎn)探討了聚氨酯保溫直埋管在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：聚氨酯；保溫；直埋；供熱

中圖分類(lèi)號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）23-0079-02

室外供熱管網(wǎng)是集中供熱系統(tǒng)中投資份額較大施工最繁重的部分，管網(wǎng)敷設(shè)形式分為架空敷設(shè)、直埋敷設(shè)和地溝敷設(shè)三類(lèi)，合理地選擇供熱管道的敷設(shè)方式對(duì)節(jié)約投資，降低熱損失，提高供熱效率，保證供熱管網(wǎng)安全可靠運(yùn)行以及延長(zhǎng)管網(wǎng)的使用壽命等都具有重要的意義。

1 供暖管道三種敷設(shè)方式比較

架空敷設(shè)優(yōu)點(diǎn)是故障定位準(zhǔn)確，維修方便，缺點(diǎn)是保溫層受外界氣溫、陽(yáng)光、降雨影響易破損，影響市容和交通，因此已逐漸不被采用，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的是地溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)兩種方式。對(duì)于地溝敷設(shè)，安裝施工工作主要有管道安裝、防腐、保溫和管道支架的安裝、防腐等，土建工作包括管溝土方開(kāi)挖和回填、管溝砌筑或澆筑、管溝防水防腐處理以及施工降水等，由于土建工程量有時(shí)占全部工程量的60-70%，造價(jià)較高；另外地溝內(nèi)積水易浸入保溫材料加劇管道熱損失并加劇管道的銹蝕，使其廣泛應(yīng)用受到限制。而無(wú)溝直埋敷設(shè)主要施工任務(wù)是保溫管道的安裝，由于支座數(shù)量少、無(wú)支架、無(wú)地溝，因而省去了大量的土建工程量，具有施工工序簡(jiǎn)單、工程投資較少等優(yōu)點(diǎn)。雖然供熱管道直埋敷設(shè)，由于直接埋在地下不易檢查維修、保溫層和保護(hù)層價(jià)格每米造價(jià)甚至比管材還貴，這些缺點(diǎn)一定程度上影響了其在供熱工程中的全面應(yīng)用，但是隨著近年來(lái)新技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，以聚氨酯為保溫材料的直埋敷設(shè)在西北戈壁地區(qū)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。

2 聚氯醋保溫直埋管的優(yōu)點(diǎn)

從戈壁沙漠地區(qū)氣候特點(diǎn)來(lái)看，聚氨醋保溫直埋管敷設(shè)方式與傳統(tǒng)的地溝及架空敷設(shè)相比，具有諸多優(yōu)點(diǎn)。

2.1 工程造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，環(huán)境破壞小

直埋供熱管道現(xiàn)場(chǎng)施工僅有溝槽土方開(kāi)挖、保溫管道安裝、土方回填三道主要工序，施工簡(jiǎn)單、工序間沒(méi)有時(shí)間間隔限制、便于整體推進(jìn)，與地溝敷設(shè)方式相比減少土方量約70%以上、減少管溝砌筑（澆筑）及其使用砼量約90%，工程造價(jià)大幅降低，可縮短工期約60%以上；埋入地下的僅有保溫管道，周?chē)臻g可充分利用，節(jié)約土地明顯，對(duì)環(huán)境的破壞極小。

2.2 熱損耗低，節(jié)約能源

直埋保溫管采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料保溫層、聚乙烯或玻璃鋼保護(hù)層，保溫層和保護(hù)層在工廠整體施工，與以前常用的巖棉、玻璃棉等保溫材料相比導(dǎo)熱系數(shù)大幅降低、保溫整體性大幅提高、保溫效果相比提高4到9倍；由于聚氨酯泡沫保溫層的閉孔率高達(dá)92%左右，其吸水率僅為0.2kg/m2，保護(hù)層又采用低導(dǎo)熱系數(shù)和防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃鋼，保溫結(jié)構(gòu)整體防水性能突出，改變了傳統(tǒng)地溝敷設(shè)供熱管道“穿濕棉襖”的狀況，大大減少了供熱管道的熱損耗，直埋管網(wǎng)熱損失僅為2%，遠(yuǎn)小于國(guó)際10%的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 防腐，絕緣性能好，使用壽命長(zhǎng)

直埋保溫管聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫層主要在工廠發(fā)泡預(yù)制，保溫層與鋼管緊密黏結(jié)，隔絕了空氣和水與鋼管的接觸，能起到良好的防腐作用；高密度聚乙烯或玻璃鋼材料本身具有良好的防水、防腐和機(jī)械性能，施工時(shí)通過(guò)熱熔或涂抹形成一個(gè)整體防水結(jié)構(gòu)，因此，工作中鋼管外皮很難受到空氣和水的銹蝕破壞，據(jù)國(guó)外資料介紹，只要管道內(nèi)部水質(zhì)處理好，聚氨酯保溫管道的使用壽命可達(dá)50年以上，比傳統(tǒng)的地溝敷設(shè)、架空敷設(shè)管道的使用壽命高3到4倍。

3 聚氨酯直埋管在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

由于戈壁沙漠地區(qū)晝夜溫差大，管道熱漲冷縮幅度大，地下水位高，堿性大，對(duì)管道腐蝕嚴(yán)重，因此，在聚氨酯保溫直埋管設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)充分考慮氣候和地質(zhì)條件，著重注意以下幾個(gè)方面問(wèn)題。

3.1 科學(xué)計(jì)算合理選用補(bǔ)償方式

供暖管道敷設(shè)分為有樸償直埋管敷設(shè)和無(wú)補(bǔ)償直埋管敷設(shè)兩種方式。有補(bǔ)償直埋管的補(bǔ)償方式有管線自然補(bǔ)償和補(bǔ)償器補(bǔ)償（如方形、波紋、套筒補(bǔ)償器），通過(guò)補(bǔ)償器來(lái)吸收管道熱伸長(zhǎng)量，從而使管道熱應(yīng)力最小；無(wú)補(bǔ)償直埋管敷設(shè)方式，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是管網(wǎng)上沒(méi)有采取專(zhuān)門(mén)的樸償設(shè)施，而是依靠管材本身強(qiáng)度來(lái)吸收因管道熱伸長(zhǎng)而產(chǎn)生的應(yīng)力。在設(shè)計(jì)中究竟是選擇無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)方式還是有補(bǔ)償敷設(shè)方式，應(yīng)綜合管道供熱溫度、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、管網(wǎng)重要性、造價(jià)等考慮，通常情況下直管道較長(zhǎng)、供熱介質(zhì)不超過(guò)100℃時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)方式，否則應(yīng)考慮有補(bǔ)償敷設(shè)方式；熱網(wǎng)主干線應(yīng)選擇無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)方式，而分支庭院管網(wǎng)則應(yīng)選擇有補(bǔ)償敷設(shè)方式。但從供暖實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，拉斷補(bǔ)償器，拉裂閥門(mén)的故障時(shí)有發(fā)生，因此采用何種補(bǔ)償方式，還應(yīng)結(jié)合管網(wǎng)具體情況進(jìn)行科學(xué)計(jì)算、合理優(yōu)化。

3.2 區(qū)分情況合理確定埋設(shè)深度

埋設(shè)深度要根據(jù)敷設(shè)方式，從經(jīng)濟(jì)、施工方便等方面綜合考慮合理確定。采用有補(bǔ)償直埋管敷設(shè)方式時(shí)，在地面荷載不破壞管道的情況下，一般管頂覆土厚度大小于0.6m即可，且與管徑大小無(wú)關(guān)；采用無(wú)補(bǔ)償直埋管敷設(shè)方式時(shí)，埋設(shè)深度必須考慮管道的穩(wěn)定性要求，而穩(wěn)定性與覆土厚度密切有相關(guān)，一般比有補(bǔ)償直埋管敷設(shè)方式埋設(shè)深度要大，當(dāng)采用不預(yù)熱的無(wú)補(bǔ)償直埋管敷設(shè)方式時(shí)，最小覆土深度應(yīng)按《城市熱網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.2.15條執(zhí)行，覆土深度與管徑大小應(yīng)成正比。

3.3 抓住關(guān)鍵確保接口焊接質(zhì)量

管道焊接是直埋管道施工的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格把關(guān)。首先管道焊工必須取得焊工合格證書(shū)，并應(yīng)在合格證書(shū)準(zhǔn)予的范圍內(nèi)施焊，在施工前應(yīng)對(duì)焊工進(jìn)行資格審查，必要時(shí)可對(duì)焊工實(shí)際能力進(jìn)行考核；其次要把好焊接工藝，注意控制好管道坡口、焊縫寬度、焊縫高度等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保證焊接質(zhì)量。另外，固定支座處擋鐵必須和預(yù)埋鐵件及管道進(jìn)行滿(mǎn)焊，管件應(yīng)選用制式加強(qiáng)件，以免由于應(yīng)力集中造成管道撕裂。endprint

3.4 嚴(yán)格規(guī)范分步實(shí)施打壓

管道安裝好后，首先灌水排凈空氣，然后分兩步做打壓試驗(yàn)，第一步強(qiáng)度試驗(yàn)，把管道內(nèi)的壓力升至工作壓力的I.5倍后，在10分鐘內(nèi)壓力降不超過(guò)0.02Mp即為合格；第二步嚴(yán)密性試驗(yàn)，把管內(nèi)的壓力降至工作壓力，用lkh的小錘對(duì)焊縫逐個(gè)進(jìn)行敲打檢查，在30分鐘內(nèi)無(wú)滲漏為合格，檢查時(shí)間必須保證在30分鐘以上，因?yàn)槭彝夤芫W(wǎng)管徑較大，存水多，如果試壓時(shí)間不夠長(zhǎng)，管道焊口、管道砂眼等很小的缺陷不容易被發(fā)現(xiàn)，從而為供熱管網(wǎng)的運(yùn)行埋下事故隱患。

3.5 精益求精認(rèn)真做好接頭現(xiàn)場(chǎng)保溫

對(duì)地下水水位高、堿性大地區(qū)，如果管道接頭處保溫質(zhì)量不好，水滲入保溫層，會(huì)造成管網(wǎng)熱損失加大、管道腐蝕加劇等問(wèn)題，直接影響使用壽命，因此必須引起足夠重視。管道接頭處保溫必須在試壓合格后方可進(jìn)行，有現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡施工和保溫瓦施工兩種方法，不管采用哪種方法施工，都不能出現(xiàn)空洞、開(kāi)裂、脫層等缺陷；接頭處保護(hù)層的施工，如高密度聚乙烯保護(hù)層應(yīng)采用熱風(fēng)焊或焊槍熔接所有縫隙，玻璃鋼應(yīng)采用涂抹的方式保證足夠的搭接長(zhǎng)度，使保護(hù)層成為一個(gè)整體，從而達(dá)到良好的密閉防水性能。

3.6 有頭有尾按高標(biāo)準(zhǔn)分層回填土

回填土應(yīng)在管道試壓、接頭、竣工測(cè)量、清掃完畢后方可進(jìn)行。由于回填不均勻可能造成管道熱脹冷縮不勻而破壞漏水、尖銳的石頭等硬物會(huì)對(duì)聚乙烯管殼保護(hù)層防水性能造成損壞等，因此直埋管的回填必須引起高度重視，必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工：管道周?chē)靥畋仨毷褂脽o(wú)尖銳硬物的細(xì)沙或細(xì)土，并確保密實(shí)度；管頂二十公分以上可采用機(jī)械回填，應(yīng)分層夯實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

聚氨酯保溫直埋管道不僅具有傳統(tǒng)地溝和架空管道難以比擬的先進(jìn)技術(shù)和實(shí)用性能，而且還具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，也是供熱節(jié)能的有力措施。國(guó)外生產(chǎn)聚氨酯保溫預(yù)制管，均設(shè)有滲漏報(bào)警線，一旦管道某處發(fā)生滲漏能夠準(zhǔn)確定位，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的保溫管目前未設(shè)滲漏報(bào)警線，還有待補(bǔ)上這一空白，以彌補(bǔ)直埋管檢查維修不方便的缺點(diǎn)。

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