供熱管道滲漏故障搶修的方法與分析

張琪炫

（太原市熱力集團有限責任公司， 山西 太原 030008）

隨著集中供熱事業的發展， 隨著城鎮供熱系統的供熱能力的增強， 熱網的覆蓋范圍逐步擴大， 尤其是一次管網的管徑與敷設里程隨之增加。 供熱管網中出現跑、 冒、 滴、 漏等故障的概率也隨之增加， 一旦管網發生這類滲漏故障， 處理不當就會造成經濟損失和不良的社會效應。 因此本文結合供熱管道滲漏事故的搶修案例， 僅針對供熱一次網管道， 分析其發生滲漏故障的原因， 最重要的是歸納出幾種故障處理辦法，使得能在最大程度上減少經濟損失、 縮小停熱范圍的情況下排除故障， 恢復供熱， 保證管網正常運行。

1 供熱管道故障案例及處理辦法

1.1 因施工質量問題而導致的管網滲漏故障及處理辦法

影響管道施工質量的主要因素包括： 人、 機械、材料、 施工方法和環境因素。 在實際施工過程中， 由于以上因素的影響造成管道缺陷， 進而造成管道滲漏事故。

1.1.1 管道焊縫存在質量缺陷

故障案例概述： 高溫網主干線某小室內， DN500分支供水管焊接蝶閥靠近熱源（DN1000 母管） 處的焊縫11 點位置處迸裂發生滲漏， 詳見圖1 和圖2。 故障發生時， 管網壓力1.3Mpa， 供水溫度110℃。

圖1 焊縫11 點位置處迸裂

圖2 管道滲漏點

故障原因分析如以下幾點。

1） 人的因素： 焊工的能力是否達到大口徑管道焊接水平。 根據相關規范要求， 焊接后焊縫表面應完整、 高度不低于母材表面、 與母材過度圓潤、 沒有表面裂紋、 夾渣、 氣孔及融合性飛濺物等缺陷。 管理人員的缺陷， 直埋部分的管道焊縫通常能嚴格按設計要求對焊口做100%無損探傷， 但小室內管道與設備、管件連接處的焊縫往往會被忽略， 產生安全隱患。

2） 施工工藝方法： 焊接的工藝指標如坡口質量、對口間隙、 錯邊量、 焊接方式是否符合標準。 通常來說， 閥門與管道出廠時已做好坡口處理。 因此影響焊縫質量的工藝因素包括： 對口間隙應在0 ～3mm內；錯邊量， 根據圖3 可知， DN500 管道焊接時錯邊量允許偏差應在1mm以內； 焊接方式， 是否按要求采用氬弧焊打底加電焊蓋面的方式。

圖3 DN500 管道焊接時錯邊量允許偏差

故障處理方案： 根據漏點位置及運行情況提出下列兩種方案

方案1： 通過分段閥門停運該段主干線， 泄水后重新焊接。

方案2： 對管道漏點處采用安裝抱卡或焊接管箍封的方式進行帶壓封堵， 待停熱后再徹底處理隱患。

對比兩種方案： 從實際情況考慮看， 一方面嚴寒期電廠供熱機組處于背壓運行狀態， 無法快速根據供熱負荷調節輸出熱量。 另一方面管網中110℃的高溫水從1.3Mpa的環境過渡到正常大氣壓的環境中將發生強烈汽化現象， 不僅增加搶修管過程人員的安全風險， 而且增加了泄水的難度和時長。 若采用方案1 切斷供熱主干線的負荷， 首先要調度電廠更改供熱機組的運行方式， 嚴重耽誤搶修時間。 其次要對主干線進行泄水， 泄水量達到約2030t， 耗時長、 浪費大。 最嚴重的是還會導致太原市城區大范圍停熱， 社會不良影響巨大。 故采用方案2， 管箍封裝置簡圖和實物見圖4。

圖4 管箍封裝置簡圖和實物

拆除蝶閥手輪后， 將已分解好的管箍封裝置運送至小室內， 再進行焊接組裝。 組裝時利用泄水引流裝置導引走污水， 以保證焊接作業順利進行， 安裝完成后關閉泄水球閥， 至此搶修完成。 需要強調的是， 該處管道節點雖已經具備供熱條件， 但仍屬于帶病運行， 需在停熱后對此處進行大修改造， 徹底消除安全隱患。

1.1.2 管道管材存在沙眼造成滲漏

故障案例概述： 一級網某支線小室內DN450 回水管道保溫層內鋼管管材存在沙眼造成滲漏。

故障原因分析： 一次網管道選材均為工廠化生產的直埋預制保溫管。 判斷該管道在出廠時便有損傷，但由于鋼管被保溫及外護殼材料壓緊密實， 所以運行幾年來均未發現滲漏。 隨著使用年限增加， 高溫高壓熱水破壞聚氨酯泡沫后從聚乙烯硬質外護殼中竄流而出， 作業人員切除保溫層后發現引發滲漏故障的原因是管道4 點位置處有一沙眼。

故障處理方案： 由于該沙眼處于供熱主管位置上， 且管道防腐保溫質量高， 沙眼周圍的管壁并未遭受到腐蝕， 考慮到因為一處小沙眼而更換管道不經濟且停熱后產生的社會不良影響大的因素， 決定采用不停熱搶修的辦法， 對沙眼進行帶壓封堵。 具體方法為制作一類似管道泄水的裝置焊接在沙眼位置處， 詳見圖4。

球閥作為引流裝置， 為焊接作業創造條件， 焊接時打開球閥導引走滲漏水， 作業完成后關閉球閥， 不再滲漏則搶修完成。 焊接完畢后還可在焊口處做加強處理。這種方案工藝上簡單明了， 作業時間短， 無需停熱， 適用于管壁狀態良好的主干線、 支干線的搶修。 前提條件是， 管道腐蝕不嚴重， 尤其是漏點周圍管壁質量較好，否則無法使用該方法。

1.2 管網交付使用后出現的管網滲漏及故障處理辦法

管網交付投運后， 出現滲漏損壞的主要原因不外乎兩種。 1） 老舊管網， 腐蝕嚴重， 發生滲漏； 2） 其他單位施工， 尤其是使用樁機作業前未經過交底， 盲目施工，造成管道損傷。

1.2.1 管網腐蝕嚴重造成滲漏

供熱管道的局部腐蝕都是由于管道保溫缺陷而造成的， 在潮濕的小室環境或土壤中， 管道加速腐蝕導致滲漏。

故障案例概述： 某熱力站支線小室內DN150 管道因局部腐蝕出現沙眼， 發生滲漏事故。

故障原因分析： 屬于上述第一種情況， 小室內頻繁積水， 加快腐蝕導致滲漏。

故障處理辦法： 由于管道僅是局部腐蝕， 周邊管壁狀態良好， 且沙眼很小， 滲漏情況輕微， 所以采用不停熱搶修的辦法， 將螺帽焊在沙眼位置， 再將螺母擰在螺帽上， 止水后將螺母與螺帽焊死， 如圖5。

圖5 螺母與螺帽焊接

總結來說， 供熱管道缺失保溫層和外保護層是管道腐蝕滲漏的最主要原因， 也是根本原因。

當小室底板反復積水， 裸露管道腐蝕點通常在靠近小室底板一面， 既管道5 ～7 點鐘位置內。

當小室防水施工不規范， 蓋板與小室側壁縫隙未封堵嚴密導致蓋板下面部時有水竄入。 或者當安裝管位較淺， 冬季運行時， 溫度相對較低的蓋板下面部會長期掛露。 在這種蓋板相對潮濕的環境中， 裸露管道的腐蝕點通常在靠近小室蓋板的一面， 既管道11 ～1 點鐘位置內。

當直埋供熱管道未施作保溫層和外保護層， 或外保護層破損， 則在這種薄弱環節處必會發生腐蝕滲漏。 因此需要管線巡視人員在日常巡視時格外注意那些存在施工的管網節點， 土方開挖后發現供熱管道外保護層損壞，必須及時采取措施， 恢復外護層。

1.2.2 其他單位施工損壞熱力管道

這種情況常發生在非供暖期， 且管道損壞的程度往往比較嚴重， 通常采用更換受損管道的辦法處理。

1.3 直埋管道焊縫因路面不均勻沉降發生迸裂

故障案例概述： 高溫網某支干線小室西側， 路面發生了不均勻沉降， 巡視時發現小室內DN600 供水和回水管在分支的三通處焊縫撕裂。 故障發生時， 該段管線中無供熱負荷， 未注水。

故障原因分析： 由于小室附近， 其他專業的管線發生滲漏， 導致供熱管位處土體受到擾動， 道路發生不均勻沉降， 管道受到持續外載導致小室內三通焊縫撕裂。詳見圖6。

圖6 小室內三通焊縫撕裂

故障處理辦法： 考慮到該段管道未注水運行， 且塌陷位置處敷設有各種專業的管道， 處理起來繁瑣復雜，短時間內無法及時處理， 所以決定停熱后， 協同市政部門開挖修復時， 一同更換受損管段， 排除隱患。

2 歸納出以下故障搶修的辦法及適用情況

未供熱時， 管道維修要穩健妥當， 不留隱患； 供熱開始后， 搶修要在保障安全的前提下， 快速的處理漏點故障，恢復供熱。 所以要根據現場實際情況靈活選擇搶修方案。

2.1 故障情況及搶修辦法

供熱開始后， 搶修管道時要根據管道受損不同情況、 漏點位置等因素可靈活采取不同方法， 以下總結6 種故障情況及搶修辦法： 1） 小室內管道上沙眼較小， 管壁狀態良好： 在沙眼位置焊接螺母加螺帽的方式處理， 該方法搶修速度極快。 搶修時可根據實際情況靈活采取停熱泄水或不停熱的措施； 2） 小室內管道上沙眼較大， 管壁狀態良好： 在沙眼位置處焊接球閥加短管的方式處理， 該方法搶修速度極快。 搶修時可根據實際情況靈活采取停熱泄水或不停熱的措施；3） 小室內管道焊縫出現滲漏： 根據現場情況情況，可靈活采用抱卡或管箍封的形式不停熱搶修， 必要時可提前制作專用管箍封現場焊接安裝； 或者采用停熱泄水后打磨掉漏點焊縫及其周圍的焊肉， 重新補焊；4） 直埋管段遭受腐蝕發生滲漏： 采用閉閥泄壓后以挖補或換管的形式進行搶修。 小室內管道遭受輕微腐蝕發生滲漏時可靈活采用抱卡或管箍封、 焊接螺絲螺帽、 焊接泄水球閥等形式不停熱搶修； 5） 小室內或直埋管段腐蝕十分嚴重， 管壁脆弱到無法承受抱卡擠壓或焊接時的高溫： 閉閥泄水后更換管道； 6） 其他施工單位土方施工時， 因炮錘等機械錘擊造成管道損傷： 閉閥泄水后更換受損管道或挖補處理。

2.2 停熱搶修與不停熱搶修

可根據漏點位置、 管網的主次、 停熱造成社會不良影響規模及泄水造成損失等因素靈活采取停熱搶修或不停熱搶修的辦法。

2.2.1 停熱搶修

停熱搶修適用于泄水經濟性較好、 閉閥嚴密性好、 停熱影響范圍小、 管道損傷嚴重、 熱源生產參數方便調度的情況。 采用停熱搶修時要注意根據相關要求對管網進行停運、 泄壓排水及施工作業。 閥門關斷時要緩慢； 泄水時要靈活運用排氣閥加快泄水時間；抽水時要有專人監護， 合理疏導， 防止人員燙傷且要有防止地面結冰的措施等等。

特別注意， 停熱搶修應根據調度指令執行閥門操作， 關閉漏點影響范圍內的全部閥門， 并應對故障范圍內的管線與其他正常運行管線進行解列。 停熱時按照主干線、 支干線、 站支線的順序依次關閉閥門。 同一位置， 應先關供水， 再關回水， 同時注意控制閉閥時間， 見表1。

表1 控制閉閥時間

優點： 可以更換受損管道或者挖補的方法處理漏點， 一次性處理妥當。

缺點： 搶修時間長， 造成一定范圍內用戶較長時間的停熱； 由于需要泄水所以會產生不同程度的浪費； 從土方開挖到換管施工成本比較大。

2.2.2 不停熱搶修

不停熱搶修適用于因長時間停熱而導致社會不良影響大、 停熱將導致熱源出現重大隱患或難以迅速調度熱源切換供熱模式、 管道受損輕微、 泄水經濟性差、 閉閥嚴密性差的情況。 采用不停熱搶修時務必要分析溫度和壓力因素對搶修作業的影響， 必要時采取降溫降壓施， 并做好停熱搶修準備。 更要注意采取措施保障維修人員的安全。 優點： 作業方式方法簡單、搶修速度快、 無需考慮因停熱對熱源或熱用戶造成的影響、 無需考慮泄水。 缺點： 臨時處理雖能迅速恢復供熱， 但管網安全隱患未徹底解決。

3 搶修后工作

不論是采用停熱搶修還是不停熱搶修的方式， 搶修后的管網節點都是管網運行中的薄弱環節， 尤其是采用臨時處理的方式， 更需要格外關注。 因此需要建立臺賬， 加大對管線巡視力度。 停熱后要及時對臨時處理的節點再次勘查， 徹底處理隱患點， 避免管網帶病運行。

4 結語

冬季供熱關系著千家萬戶的切身利益和社會穩定大局， 因此要求管線管理部門要合理組織工作， 加強巡視， 不斷學習， 強化業務水平、 提升管網運行管理水平， 及時發現并處理隱患， 提高搶修工作的效率和成功率。