談直埋預制保溫管現場保溫修補的做法

馮 偉 偉

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030000)

近年來，城鎮供熱逐漸成為全民、全社會的關注焦點，同時也促進了保溫管迅速發展，其中聚氨酯保溫管受到供熱企業廣泛應用，優勢是保溫性能良好、熱損失低，長期供熱運行能降低熱源費用，不需新建管溝，直埋于地下，有利于美化環境和城市長遠規劃。供熱系統所處運行環境不盡相同，如直埋、架空、地溝等，選擇的保溫材料必須適合所處環境，同時也要考慮施工難度和可行性。通常預制保溫管的保溫層及外護層在生產車間預制完成，管道接口現場焊接檢測合格后，方可進行現場保溫。對于地下水位高的區域，長期運行直埋管道保溫層易破損，科學有效的現場修補具有重要意義。

1 保溫材料的發展

第一階段：早期使用保溫材料大多數來源于大自然原始材料，如樹木、草等，通常簡單人工制作后可直接利用，保溫結構為涂刷方式。

第二階段：中期的保溫材料以巖棉類、珍珠巖為主，通常為工廠加工處理后材料制品，保溫結構常見于捆扎或壘砌方式。

第三階段：現代社會的保溫材料豐富多樣，聚苯乙烯塑料、聚氨酯泡沫等，保溫結構通常為噴涂或澆灌的方式。

我國聚氨酯泡沫塑料行業發展迅速，聚氨酯作為冷庫保溫隔熱、建筑節能、工業管道、太陽能行業等的關鍵保溫材料，常用于室內外各種供熱管道、空調系統、石油等工業管道的保溫、保冷。聚氨酯泡沫的導熱系數較低，可將熱損耗達到最低值。供熱管道由于供水和回水管設計參數不同，故管道保溫要求不同。供水管材使用耐高溫型聚氨酯保溫層，回水管材使用普通型聚氨酯保溫層。

2 工程建設背景及施工工藝

城市供熱系統安全性，影響著居民供暖質量，冬季搶修工作主要集中在熱源出口至換熱站之間的一級網供熱管道，一旦發生故障會影響整片區域供熱。通過供暖期供熱主管道日常巡查發現管道上方有冒熱氣現象，原因是管道保溫發生破損，地下水侵入管道保溫層，管道內介質高溫度將地下水加熱沸騰，保溫層中聚氨酯發生熱分解反應導致炭化[1]，采用GPS測繪儀采集故障點坐標，對照竣工圖紙管線路由，確定保溫破損的管道類型(彎頭、直管、接口)，破損的保溫管長期運行會影響供熱管道使用壽命，同時也會增加管網熱損失，影響供熱效果，在停暖期委托專業保溫工程公司和管道供應商根據故障管道類型編制專項施工方案，實施現場保溫修補。本工程為太原市集中供熱維修工程——長輸管道保溫維修，涉及管徑DN1 400和DN1 200，共35處(其中彎頭7處，直管段20處，接口8處)，工程總投資550萬元，合理避開供暖期分兩年施工，2019年完成保溫修補18處，2020年完成保溫修補17處。現場保溫修補施工工藝需結合故障管道類型和現場條件，采取相應的措施。

2.1 直埋保溫彎頭(彎管)保溫修補

首先對冒氣點開挖管溝，保證供回管裸露出來，查看管道外表面及接口保溫熱縮帶變形情況，敲擊保溫管有無空穴，將DN1 400保溫彎頭按450 mm分段切割，每段間保留200 mm原外護管(便于兩個熱熔套搭接)，并將其余外護管及保溫層剝除，同時剝除200 mm保留段原保溫層。清理開裂位置表面砂土、污物，如鋼制彎頭有銹跡，則先進行現場除銹。寬度200 mm的原外護管內側支好環形支架，采用寬度為650 mm的扇形熱熔套搭接于保留的原外護管處，每端搭接長度100 mm(見圖1)，使用打包帶固定好，保溫管件修補使用的電熱熔套搭接接縫應設置在上端位置(即12點方向)，進行熱熔套電熱熔接，電熱熔接完成后，熱熔套連接處用聚乙烯焊條焊嚴[2]，再采用寬度為200 mm的熱熔套進行連接處壓縫加強電熱熔接密封；窄熱熔套兩端采用聚乙烯焊條焊接，焊條表面使用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm；在保溫彎頭上端用開孔器打發泡孔和放氣孔，放氣孔安置氣密性試驗配套接頭及壓力儀表，啟動空壓機設備，對整體熱熔套進行氣密性檢測，試驗壓力值20 kPa，持續15 min后，使用肥皂水溶液在接縫處涂抹檢測，無泄漏為合格標準。氣密性試驗符合要求后再進行發泡機發泡。

聚氨酯保溫施工：將配好的聚氨酯用發泡罐注入聚氨酯保溫管注料孔，并全部注滿(從內到外注料)，當注料的管件長度較長時，宜采用分段注料，確保整個管件注料飽滿；聚氨酯保溫層材料密度不小于60 kg/m3。保溫施工結束后使用專用堵頭熱熔堵塞，用聚乙烯焊條焊接牢固防止脫落，再用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm。熔接位置表面需粗糙，粗糙寬度大于熱縮帶寬度。熔接熱縮帶建議從中間位置開始，先熱熔搭接套管一側，再按照從下到上、由內向外的原則，防止出現氣泡，等熱熔結束后，觀察熱縮帶有無翹起或鼓包，如果有及時消除，保證熱縮帶平整度。

2.2 直埋保溫管直管段保溫修補

開挖好管溝，保證維修管道裸露出來，對有缺陷的直管段做好標記，拆除變形外護管及變質保溫層，清除表面泥沙、污物，如鋼管有銹跡先進行除銹，再根據現場的實際長度制作相應長度的熱熔套，熱熔套定制長度不得超過1 m。先放置寬度200 mm窄熱熔套作為定制熱熔套的支撐，并在鋼管上綁支架支撐窄熱熔套(見圖2)。若供熱期維修施工，管道溫度超過50 ℃時，作業人員拆除舊保溫層時注意高溫燙傷事故，可先在鋼管外表面噴涂一層20 mm厚聚氨酯泡沫，再安裝支架進行后續施工。直管段修補使用的電熱熔套搭接接縫應設置在上端位置。

熱熔套與直管原外護管連接處用聚乙烯焊條焊嚴，再采用寬度為200 mm的熱熔套進行壓縫加強電熱熔接密封，熱熔套兩端采用聚乙烯焊條焊接，焊條表面使用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm；在熱熔套上端用開孔器打發泡孔和放氣孔，放氣孔安置氣密性試驗配套接頭及壓力儀表，啟動空壓機設備，對整體熱熔套進行氣密性檢測，試驗壓力值20 kPa，持續15 min后，使用肥皂水溶液在接縫處涂抹檢測，無泄漏為合格標準[3]，氣密性試驗符合要求后再進行發泡機發泡。

2.3 直埋保溫管接口處保溫修補

直埋保溫管道接口保溫修補前，剝除接口原電熱熔套及保溫層，清理表面泥沙、污物，剔除炭化的保溫層(見圖3)，如鋼管有銹跡先進行除銹。采用寬度為660 mm的電熱熔套搭接于原外護管處，每端搭接長度100 mm，管道接口修補使用的電熱熔套搭接接縫應設置在上端位置；進行熱熔套電熱熔接，電熱熔接完成后，熱熔套連接處用聚乙烯焊條焊嚴，再采用寬度為200 mm的熱熔套進行壓縫加強電熱熔接密封(見圖3)；熱熔套兩端采用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm；進行氣密性試驗，氣密性試驗合格后方可進行聚氨酯發泡。

接口保溫修補時，拆開管道接口保溫層后，檢查直管段保溫層，若直管段保溫層有進水現象，需剝除進水的保溫層，并清理干凈，再按照上述直管段保溫修補流程進行處理。

3 修補過程中注意事項

施工前向作業人員進行書面安全技術交底，使用的保溫材料有相關部門檢驗合格證明文件，嚴格按照審批的施工方案進行施工。熱熔套安放前必須清理套管里外側表面水漬及雜物，確保熔接處干燥，保證工作坑內無積水。要求熱熔接口套管位于接口中間，保證電熱網放置保溫管外護管上，搭接長度應不低于50 mm。同時使用三個捆綁帶固定熱熔套中部及端頭，調節松緊器。打放氣孔和注料孔不能破壞電加熱絲，電加熱過程中，嚴禁水接觸套管，若接縫處出現熔化的聚乙烯流出，可關閉電源。遇到室外氣溫較低時，可適當延長加熱時間，確保熱熔套與聚乙烯外護管熔接質量，熱熔后需自然冷卻約15 min，方可拆除捆綁帶。進行氣密性試驗時發現有泄漏，做好標記，使用相同材質的塑料焊條補焊，再次進行氣密性試驗。聚氨酯發泡應采用機械發泡工藝，嚴格控制注料時間和速度，直到放氣孔溢出泡沫為標準。自放氣孔流出的泡沫凝固后，敲擊檢查保溫層的飽滿度，最后采用專用的塑料堵頭封孔。嚴禁熱縮帶浸水，如發現浸水必須進行烘干。

4 工程竣工后評估分析

實施管道保溫修補工程不僅提高了供熱系統運行安全性和穩定性，也降低了供熱企業運行成本。通過近幾年采暖季(太原市11月1日～次年3月31日)長輸管網熱損耗數據分析，2018年—2019年采暖季單位面積熱損失為0.062 GJ/m2，實施管道保溫修補后，2019年—2021年兩個采暖季單位面積熱損失平均為0.039 GJ/m2，單位面積熱損失降低了0.023 GJ/m2(降幅36%)，供熱面積按1 000萬m2計算，每年節約用熱量23萬GJ，節約熱源費支出345萬元(單價按15元/GJ)，社會經濟效益顯著。

5 結語

結合我國“十四五”長遠規劃，城鎮集中供熱迎來新的發展機遇，建設智慧供熱系統。供熱行業從業者需更好地利用熱成像、大數據等創新技術，將新技術應用在熱網運行監測方面，促進供熱企業節約能源、降低消耗，緩解資源緊張狀況。本文以直埋預制保溫管保溫修補工程為實例，分析了保溫層進水原因，針對不同部位，采取相應修補措施，提出“一對一”解決方案。