預制直埋保溫塑料管與預制直埋保溫鋼管的比較分析

王瑩

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300381）

現如今，我國供暖行業飛速發展，在節能減排、環境保護的大環境下，為預制直埋保溫塑料管在供暖行業的應用提供了市場，在老舊管網改造、新建二級網的工程中，越來越多的采用預制直埋保溫塑料管進行設計施工。

1 預制直埋保溫塑料管與預制直埋保溫鋼管比較

1.1 工作溫度及壓力

熱力一級管網供回水管道設計溫度一般為130/70℃，設計壓力一般為1.6～2.5MPa，保溫鋼管完全滿足常用熱力管道的設計壓力，且技術已較為成熟，而保溫塑料管，以S4/SDR9為例，輸送介質溫度一般不超過75℃，承受壓力一般不超過1.0MPa，而大多數供暖二級網散熱器采暖的供回水溫度一般為85/60℃，地板采暖為55/45℃，但實際運行中，供水溫度都達不到設計溫度，故而保溫塑料管一般只適用于供水溫度不超過75℃，工作壓力不超過1.0MPa的供暖二次網。

1.2 耐腐蝕性

熱力管道的腐蝕會造成管道滲漏，若管壁無法承受熱媒的壓力還會造成爆炸的危險，由此可見，管道的耐腐蝕性對管道運行效果及安全有著重要影響。由于水的酸堿度、水溫等原因都會導致預制直埋保溫鋼管腐蝕，通常保溫鋼管的使用年限在20年左右，而塑料管材是耐腐蝕材料，可避免鋼管銹蝕引起管道泄漏等風險，使用年限在50年左右。

1.3 管道連接

塑料管道間可采用自動焊接機器進行連接，塑料管與金屬管件、塑料管件連接均可采用法蘭連接，與鋼管連接相比，可減少人為干預，焊接質量更加穩定。

1.4 管道敷設

塑料管的柔性強于鋼管，故在管道敷設時，針對角度變化較小的位置可直接對塑料管進行彎曲，減少管道的焊點，甚至可替代彎頭，尤其針對躲避在路由處的障礙物需要連續拼角的位置處，塑料管比鋼管在施工難度和時間上都有較明顯的優勢。

1.5 管道壁厚

根據現行行業標準T/CDHA501-2019《城鎮供熱直埋保溫塑料管道技術標準》第3.4.2條和DL/T5366-2006《火力發電廠汽水管道應力計算技術規定》第4.0.1條直管最小壁厚計算公式及現行圖集DBJT03-22-2005《05系列建筑標準設計圖集》05N5熱力工程中可知，相近內徑的保溫鋼管和保溫塑料管壁厚差別非常大，以外徑200的保溫塑料管和外徑為219的保溫鋼管相比，保溫塑料管的壁厚為22.4mm，保溫鋼管的壁厚為6mm，相差近4倍。

1.6 過渡段長度

根據現行行業標準CJJ/T81-2013《城鎮供熱直埋熱水管道技術規程》第5.3.2條，直管段過渡段長度計算公式可以計算出PE-PT II（S4/SDR9）及直埋鋼管的直管段過渡段最大長度及最小長度，其中最大摩擦系數取0.4，線膨脹系數S4/SDR9取0.00012，鋼管取0.0000124，泊松系數S4/SDR9取0.4，鋼管取0.3，75℃時彈性模量S4/SDR9為220MPa，鋼管為198000MPa，S4/SDR9密度為0.94g/cm3，鋼管密度為7.85g/cm3，以工作管循環最高溫度75℃，管道計算安裝溫度10℃，設計壓力1MPa，管頂覆土1.5m為例，計算結果見表1、2。

表1 PE-PT II（S4/SDR9）直管段過渡段最大長度、最小長度及最大伸長量

表2 預制直埋保溫鋼管直管段過渡段最大長度、最小長度及最大伸長量

由表（1）（2）計算結果可以得知，雖然鋼管的線膨脹系數比PE-PT II（S4/SDR9）小很多，但鋼管比PE-PT II（S4/SDR9）的直管段過渡段最大長度大很多，即PE-PT II（S4/SDR9）進入錨固所需直管段比鋼管要小很多。

1.7 熱伸長量

根據現行行業標準CJJ/T81-2013《城鎮供熱直埋熱水管道技術規程》第5.7.2條，直管段過渡段長度計算公式，當設計布置的管段長度=直管段過渡段最大長度時，直管段過渡段伸長量最大，可以計算出PE-PT II（S4/SDR9）及直埋鋼管的直管段過渡段最大伸長量，計算結果見表1、2。

由表1、2計算結果可以得知，相近工作管外徑的PE-PT II（S4/SDR9）比鋼管的直管段過渡段最大伸長量，即膨脹量小很多，需更小的土壤摩擦力即可平衡，根據設計經驗，預制直埋保溫鋼管二次網可采用無補償冷安裝敷設，故預制直埋保溫塑料管也可采用無補償冷安裝敷設。

2 結語

通過上述計算論述可知，預制直埋保溫塑料管在溫度不超過75℃，工作壓力不超過1.0MPa的工況下，雖然壁厚和價格比預制直埋保溫鋼管高，但是，在耐腐蝕性、實際管道敷設、使用年限上都有著明顯的優勢，由于直管段過渡段最大長度明顯小于預制直埋鋼管，且熱伸長量極小，在適用工況下只需要很短的長度即可行成錨固，可使用無補償冷安裝的方式進行設計施工。