超長大直徑供熱管道保溫補(bǔ)口技術(shù)研究

摘""要：城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)作為清潔熱源供應(yīng)的主動脈，發(fā)揮著極其重要的作用。依托某供熱管網(wǎng)工程，針對長輸供熱管網(wǎng)鋪設(shè)時經(jīng)過地下水高低不同的情況，研發(fā)了適應(yīng)不同地下河的保溫補(bǔ)口體系，通過改變熱收縮帶不同的黏合方式，實(shí)現(xiàn)供熱達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的保溫效果，且提高了供熱管道的耐腐蝕能力；針對管道會受到其內(nèi)部液體的溫度變化及外界環(huán)境的溫度變化而形成管道溫度應(yīng)力，研發(fā)了一種保溫效果好、延展性和恢復(fù)性能強(qiáng)的直埋供熱管道保溫結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：供熱管道"保溫"補(bǔ)口"直埋

Research"on"Joint"Insulation"Technology"of"Super"Long"and"Large"Diameter"Heat"Supply"Pipeline

ZHANG"Jianlin1，2

1.Construction"and"Installation"Engineering"Co.，"Ltd.，"China"Railway"NO.3"Enginering"Group"Co.，"Ltd.，Taiyuan，"Shanxi"Province，"030001"China;"2.China"Railway"NO.3"Engineering"Group"Co.，"Ltd.，"Taiyuan，"Shanxi"Province，"030001"China

Abstract：nbsp;As"the"aorta"of"clean"heat"source"supply，"urban"heating"network"plays"an"extremely"important"role."Relying"on"a"heating"pipeline"network"project，"a"thermal"insulation"joint"system"adapted"to"different"underground"rivers"was"developed"to"address"the"varying"levels"of"groundwater"encountered"during"the"installation"of"long-distance"heating"pipelines."By"changing"the"different"bonding"methods"of"the"heat"shrinkable"belt，"the"heat"preservation"effect"reaches"the"standard"and"the"corrosion"resistance"of"the"heating"pipe"is"improved."Aiming"at"the"pipeline"temperature"stress"caused"by"the"temperature"change"of"its"internal"liquid"and"the"temperature"change"of"the"external"environment，"a"direct"buried"heating"pipeline"insulation"structure"with"good"insulation"effect，"strong"ductility"and"recovery"performance"was"developed.

Key"Words："Heating"pipeline;"Thermal"insulation;"Joint;"Direct"burial

目前，我國大多數(shù)的城鎮(zhèn)熱網(wǎng)采取預(yù)制直埋保溫管直埋敷設(shè)，預(yù)制直埋保溫管由PE外護(hù)管、聚氨酯保溫層、工作鋼管組成，具有環(huán)保、強(qiáng)度高、質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)[1-3]。但是，在實(shí)際工程中，由于直埋熱水保溫管道接頭補(bǔ)口出現(xiàn)破裂，因此，地下水滲入保溫層導(dǎo)致聚氨酯受熱后碳化失效的情況時有發(fā)生[1]。補(bǔ)口是保證管道涂層連續(xù)、完整性的唯一手段，但補(bǔ)口段涂層也是管道整體涂層的最弱環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量往往引起整個管道的運(yùn)行隱患[4-6]。

本文依托托克托電廠至呼和浩特市長輸供熱管網(wǎng)工程，針對超長大直徑供熱管道工程中保溫補(bǔ)口的技術(shù)特點(diǎn)，開展系統(tǒng)研究，預(yù)期為同類工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1"工程概況

托克托電廠至呼和浩特市長輸供熱管網(wǎng)工程作為內(nèi)蒙古自治區(qū)、呼和浩特市兩級重點(diǎn)民生工程，是目前全球投資規(guī)模最大、供熱管徑最大、敷設(shè)干線最長的長輸供熱管網(wǎng)工程。該工程全線敷設(shè)供熱管網(wǎng)104.9"km，設(shè)計(jì)供熱能力為9"100萬m2。本工程供熱管網(wǎng)主干線敷設(shè)兩供兩回4×DN1600預(yù)制直埋保溫管，管道材質(zhì)為Q355B螺旋焊管。長輸管網(wǎng)壓力管道屬于GB2類，設(shè)計(jì)壓力為2.5"MPa，設(shè)計(jì)流量為3"9542"t/h，一級網(wǎng)管道設(shè)計(jì)溫度為130"℃/35"℃，供水采用灌注式發(fā)泡的預(yù)制直埋保溫管，回水采用纏繞式預(yù)制直埋保溫管。

2"關(guān)鍵技術(shù)

2.1"供熱管道保溫補(bǔ)口技術(shù)

長輸供熱管網(wǎng)的路線長、區(qū)域跨度大，在鋪設(shè)過程中遇到的地下水文情況也會隨之復(fù)雜多變。通過考慮不同地下水深度的影響，提出了兩種管道保溫補(bǔ)口技術(shù)。（1）“電熱熔套＋熱收縮帶”復(fù)合式管道保溫補(bǔ)口技術(shù)。該技術(shù)適用于無水或地下水低的地區(qū)，需完成電熱熔套焊接、保溫材料發(fā)泡補(bǔ)口、在電熱熔套縱向焊縫處粘貼熱收縮帶、在電熱熔套兩端的橫向焊縫處粘貼熱收縮帶等步驟。其中，電熱熔套電熱熔絲的寬度≥100"mm。（2）對于地下水位高的地區(qū)，采用“電熱熔套＋熱收縮帶＋熱收縮帶”復(fù)合式管道保溫補(bǔ)口技術(shù)。需完成電熱熔套焊接、保溫材料發(fā)泡補(bǔ)口、在電熱熔套縱向焊縫處粘貼熱收縮帶與粘貼熱收縮套、在電熱熔套、熱收縮套兩端的橫向縫處粘貼熱收縮帶等步驟。

針對現(xiàn)行保溫補(bǔ)口存在密封性差、保溫性不良的問題，考慮供熱管道在運(yùn)行過程中內(nèi)部輸送的為高溫液體，本文提出了一種考慮高溫變形影響的供熱管道保溫補(bǔ)口技術(shù)。技術(shù)基于如圖1所示的保溫補(bǔ)口結(jié)構(gòu)，主要包括熱縮層、第一管套、第二管套、內(nèi)外安裝槽、導(dǎo)桿、導(dǎo)板及彈簧。熱縮層套設(shè)在管道對接頭的外部，熱縮層的外表面與管道的外表面位于同一圓周面上。熱縮層利用其自身的延展性，能夠適應(yīng)于管道對接頭部位的變形，同時保障良好的密封性能，防止管道熱量在管道對接頭處散失。通過設(shè)置熱縮層，將管道對接頭進(jìn)行包裹，利用熱縮層的延展性能，能夠?qū)崿F(xiàn)對管道對接頭部位有效保溫的同時，在管道對接頭受到應(yīng)力形變時，可以始終有效寺貼合管道對接頭，以保障良好的保溫性能。同時，通過設(shè)置彈簧及導(dǎo)板，在熱縮層形變之后，在管道應(yīng)力消失后，彈簧及導(dǎo)板更加有利于熱縮層的恢復(fù)，進(jìn)而保障熱縮層可長期、有效地密封管道對接頭，保障其長期有效地對管道對接頭進(jìn)行保溫。

2.2"保溫補(bǔ)口質(zhì)量實(shí)時動態(tài)檢測技術(shù)

如圖2所示，該技術(shù)通過采用實(shí)時數(shù)據(jù)檢測裝置，實(shí)現(xiàn)了溫度、壓力、輸出電流及輸出電壓等數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測，并且具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能。該裝置可同時輸出兩路進(jìn)行熔接，且兩路輸出既可以獨(dú)立以不同熔接參數(shù)輸出，也可以同時同步完成熔接作業(yè)，故現(xiàn)場熔接時可供、回水同時操作，工作效率大幅提升。通過該技術(shù)，現(xiàn)象作業(yè)人員可以根據(jù)補(bǔ)口規(guī)格筆長度選擇適合的熔接通道，在熔接過程中，實(shí)時查看熔接電壓、溫度、壓力值的變化，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)熔接，避免過燒、翹邊等現(xiàn)象，為保溫補(bǔ)口的施工質(zhì)量提供了保障。

3"施工操作要點(diǎn)

3.1"施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備主要包括場地清理、測量放樣、機(jī)械設(shè)備和材料進(jìn)場、接頭表面清理等工作。清理時，用機(jī)械工具或手工去除鋼管表面銹質(zhì)，將管道接頭兩側(cè)保溫層端面的聚氨酯氧化表皮清理干凈，去除光滑面，不得有泡沫殘?jiān)煌瑫r，清除保溫管外護(hù)層搭接部分污垢，將搭接部分表層打磨粗糙，去除表面氧化層，并用酒精將打磨處擦拭、清理干凈[7]。

3.2"電熱熔套安裝

在工作管的側(cè)上方固定支撐架，電熱熔套的搭接縱縫置于支撐架上方，確保熱熔焊接時搭接縫無塌陷。根據(jù)補(bǔ)口尺寸，選擇尺寸匹配的電熱熔套。電熱熔套固定時，在搭接縱縫處安裝壓板，用收緊帶將電熱熔套兩端捆扎牢固，熱熔套熔接時，須進(jìn)行二次緊固。

3.3"PE焊條施工

先用砂紙或電動鋼絲刷打磨環(huán)縫和縱縫表面，去除油污、泥土等。焊接時，將擠出焊機(jī)預(yù)熱到一定的溫度，將適當(dāng)直徑的PE焊條熱熔于環(huán)縫、縱縫處，焊料要覆蓋整個焊縫，形成表面光滑的焊道。

3.4"熱縮帶安裝

首先，熱縮帶（套）與外護(hù)套、外護(hù)管接觸部分用電動鋼絲刷或砂紙打磨，去除表面的油污、泥土、氧化層等，使其露出材料本色。其次，將外護(hù)帶（套）和保溫管表面用溫火加熱至60"℃以上，用火焰烤熱熱收縮帶內(nèi)搭接端的膠層，然后將內(nèi)搭接端粘貼在管口處，熱收縮帶的中點(diǎn)應(yīng)與焊縫對齊。再次，將外搭接端的膠層烤化并搭接在內(nèi)搭接端之上，用輥輪滾壓熱收縮帶趕出氣泡。最后，將固定片膠面烤軟，迅速將固定片的一端粘貼在熱收縮帶搭接處，熱收縮帶固定后，對熱收縮帶加熱收縮。

3.5"氣密性試驗(yàn)

應(yīng)在外護(hù)套安裝完成且電熱熔套冷卻至40"℃以下后，進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。特別注意以下3個部位：電熱熔套接電端與電熱熔套及主管體的搭接處、捆扎帶接頭與電熱熔套接觸部位的兩側(cè)、電熱熔套軸向壓板兩側(cè)與主管體的搭接部位[8]。

3.6"注料發(fā)泡

注料前，應(yīng)先檢查發(fā)泡機(jī)工作是否正常，再將注料槍插入注料孔，開啟注料機(jī)，往外護(hù)套內(nèi)注料。聚氨酯發(fā)泡料的注入量應(yīng)經(jīng)計(jì)算確認(rèn)。同時，在注料過程中，要注意觀察，排凈空氣后，堵住排氣孔，防止發(fā)泡料溢出。

3.7"開孔封堵

待發(fā)泡料固化后，方可進(jìn)行開孔封堵。封堵前，應(yīng)將注料孔和排氣孔周圍及內(nèi)表面的泡沫清理干凈。堵帽采用電熱熔式封堵，用電熱熔裝置同時對封堵和注料孔進(jìn)行加熱，至熔融狀態(tài)，將封堵塞入注料孔中，使之黏結(jié)成一體，并用熱縮帶封蓋。

3.8"質(zhì)量檢測

采用實(shí)時數(shù)據(jù)檢測裝置采集溫度、壓力、輸出電流、輸出電壓等數(shù)據(jù)，對保溫補(bǔ)口質(zhì)量進(jìn)行檢測。

4"結(jié)語

（1）針對超長距離供熱管道因鋪設(shè)區(qū)域跨度大、水文條件復(fù)雜等帶來的管道接口保溫難題，本文研發(fā)了考慮地下水影響的供熱管道保溫補(bǔ)口技術(shù)，提出了地下水低影響區(qū)“電熱熔套＋熱收縮帶”復(fù)合式管道保溫補(bǔ)口技術(shù)和地下水高影響區(qū)“電熱熔套＋熱收縮帶＋熱收縮帶”復(fù)合式管道保溫補(bǔ)口技術(shù)，分別適用于無水或地下水低、地下水位高的地區(qū)。

（2）針對因高溫變形導(dǎo)致管道接口保溫性能降低的問題，本文研發(fā)了考慮高溫變形影響的供熱管道保溫補(bǔ)口技術(shù)，通過在套管中設(shè)置彈簧和插槽、在插槽中放置導(dǎo)板，配合導(dǎo)板表面的通孔和氣道，用于抵消供熱過程中的管道應(yīng)力，提高電熱熔套與管道對接處表面的貼合效果，增強(qiáng)其保溫性能，具有保溫效果好、延展性和恢復(fù)性能強(qiáng)等特點(diǎn)。

（3）利用保溫補(bǔ)口質(zhì)量實(shí)時動態(tài)檢測技術(shù)，提高了超長大直徑供熱管道保溫補(bǔ)口的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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