浅议直埋管道在热力工程中的应用

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　　【摘要】随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，社会对热力工程管道的敷设提出了更高的要求。在本文中，根据个人在热力工程建设单位多年管道敷设的工作经验，从直埋管道的布置入手，介绍了无补偿直埋管道预热时的安全性、直埋管道固定墩的设计、直埋管道的保温性能和蒸汽管直埋道敷设等四个问题展开一些探讨，以期对直埋管道建设工作能有一定借鉴性作用。
　　
　　改革开放以来尤其是最近十年以来，在市场经济的推动下人们的生活水平不断提高，这推动了大批高档住宅楼和精品社区的出现。要满足人们对居住舒适程度尤其是供热设施的高要求，供热管道的敷设工作就显得尤为重要了。从当今各大中城市、小城市及乡镇的管道敷设实践来看，直埋敷设方式在热力施工建设中占有非常重要的地位。我们首先要说的是，直埋管道的布置应根据当地地理环境因地制宜展开敷设。一般来讲，在大中城市要注意避开主要建筑物；避开城市主干线路，必要时在主干线路外侧进行施工，并保持与道路平行；在地理条件不好的地区，应该注意避开土壤过于松软或者容易发生泥石流等自然灾害的地方。这样做，一方面保证施工的顺利进行，提高管道敷设的安全性，同时也便于在管道出现故障时进行及时的检测维修。
　　我们看到，作为传统的管道架设技术，直埋管道具有多方面的优势：可以节约工程整体成本；可以降低热损耗、能源损耗的；具备较好的防腐和绝缘性能，使用周期长；直埋方式基本不占地上空间，施工速度有保证；比较环保。但是根据个人多年的供热管道敷设经验，在直埋管道敷设的具体施工过程中，有如下四个问题使我们应该提起注意的。
　　1 无补偿直埋管道预热时的安全性问题
　　“供热管道直埋敷设方式分为有补偿直埋敷设及无补偿直埋敷设两种方式。有补偿直埋敷设方式主要解决管道膨胀位移在运行时能够实现；无补偿直埋敷设方式则是通过验效管道强度和稳定性，保证管道运行过程中安全、可靠。”1其中，无补偿直埋方式具有节约工程造价和缩短工期的优越性，目前在我国多数各大城市的集中供热网设计中得以广泛应用。在施工过程中，往往要采用一种方式把直埋的管道进行加热并达到一个预订的温度（预热温度），之后设法固定管道或者粘接管道，目的在于增强管道的对温度的适应性从而提高其稳定性能。如果在直埋管道过程中不注意预热问题，容易导致管道失衡，因此是一定应该充分重视的。尤其是对于大口径、高温、高压直埋管道的安装，预热时在低温环境中容易导致管道发生撕裂事故。根据多年直埋管道的经验，施工者应充分考虑管道承压能力、径向稳定性、局部屈曲、管道拉伸断裂等条件，并考察直埋施工过程中可能产生的应力、管材特性及其缺陷的影响，计算确定最小壁厚以及对应这一壁厚的预热温度范围，这样就可以把预热温度控制在合理的范围内进行预热安装，以保证供热管道的安全性，同时又能达到节约原材料和降低能耗的效果。
　　2 直埋管道固定墩的设计问题
　　依照2003年1月1日起施行的中华人民共和国行业标准《城市热力网设计规范》之规定，在施工中计算固定支架（直埋管道的固定墩）的水平推力时，应当考虑到可能产生的各种升降温状况，并且要选择最不利的状况和最大的温差进行认真计算。固定支架的水平推力值应至少包括管道热胀冷缩产生的力量、内部压力产生的不平衡力量和或动位移产生的力量三种。由这三种方式产生的水平推力一般都很大，且在安装完毕后，难以进行再次调试加固工作，而且再次加固耗费的工程量和成本都会大幅增加。可以说，直埋管道中固定墩的设计问题，一直以来都是施工过程中的一个重要课题。
　　目前，固定墩的设计方式不一，并没有形成业界广泛认可的样式。比较传统的设计方式是如下的两种：一是增大固定墩的容积，从而增加混凝土的使用，增大自身重量，增加固定墩与周围接触物的摩擦力，用这种力量来平衡管道产生的力量；二是增加固定墩垂直方向的面积，增加固定墩的背土压力，以此来平衡管道的产生的力量。这两种方式各有特点，但是共同的缺点是增加了混凝土的用量，从而增加了工程成本。如果能在利用固定墩摩擦力和背土压力的同时，减少混凝土用量，将会是一种比较理想的设计方式。
　　3 直埋管道的保温性能问题
　　近年来直埋式管道的新型保温材料、保温结构以及防腐材料的应用技术也相应有了新发展。热力工程中各种管道的新型材料、先进的保温结构种类繁多，在实际施工过程中却不能掉以轻心，务必要注意保温材料的选择优先选择导热系数小、强度好以及防腐性能高的材料；要注意提高保温结构的严密性，对热熔接的环缝、纵缝等敏感位置进行接口气密性检测，并在必要时用热收缩带进行加强密封。
　　除了材料及其结构的选择之外，还要提起注意的是做好三通和弯头等异型部件、输水管引出位置和固定支撑位置的防水密封工作，这些都是在热力工程管道实践中容易被忽视却有至关重要的一些关节。处在当今科学技术不断发展的新时代，我们还应该注意及时地了解和掌握直埋管道新技术、新手段的发展，比如在直埋蒸汽管道的敷设中如果采用抽真空系统，则能收到降低热能损耗，提高保温性能的良好效果。
　　4 蒸汽管直埋道敷设的问题
　　蒸汽管道直埋敷设是在近些年在国内出现的，出现后得到了业界的认可并开始在施工中比较多的加以运用。“由于蒸汽管道直埋敷设同传统的架空敷设、地沟敷设比较以其热损失小，节能效果显著，不影响城市市容市貌，不占用地表面，有利于城市规划建设等诸多优势，得到了很大发展。……在城市，蒸汽管道直埋敷设大有取代架空、地沟敷设之势。”2但是，我们也要同样看到蒸汽直埋管道敷设中蒸汽的温度比较高，大气压明显较大，且在蒸汽饱和的状态下容易发生相变。因此，蒸汽直埋管道在设计和施工过程中比其他方式更加复杂。
　　蒸汽管道的温度可以达到160℃，所以蒸汽管道直埋应该采用何种管道材料和保温材料使我们首先要考虑的。从经验来看，保温管可以选用复合保温管，这种管的优势在于具有较好的保温性，且导热系数低、耐高温，是目前市面上最为适宜的一种素材。管道材料则可以选用无缝钢管即可。直埋蒸汽管道管中钢管与保温层之间的摩擦力是我们应当考虑的，实际上管道周围土壤的压力一般不会传送到内部钢管中，因此当管道移位的时候，管道自身重量不会是唯一的推力。在计算摩擦力的时候，要在自身重量产生的力的基础上再考虑附加的系数，即把紧箍的推力也算在其中，这才是合理的做法。
　　直埋蒸汽管道还要注意在设计中最好能使用补偿敷设，并分段设置固定支座，在相邻的补偿器之间的“驻点”处应用预制的内固定节，当然补偿器之间的距离应该控制在一百米以内为宜。尽管我们总是采取多种措施避免任何管道受损的情况出现，但是地下水中的化学成分还是难免通过管道的活口处渗入，从而影响管道的补偿作用。这种情况在靠近海水沿岸的地方更为严重。从目前看，直埋蒸汽管道中使用波纹补偿器还是有很多成功的例子，但是以上出现过的问题警示我们应该选择性能更好、抗失稳能力更强的波纹补偿器。实践证明，蒸汽管网外压式波纹管在轴向补偿管段的使用效果很好，是比较适应蒸汽网直埋敷设工程的。
　　参考文献：
　　[ ]孟萍. 直埋管道技术在热力工程中的应用[J].科技情报开发与经济，2004，（14）.
　　[ ]苏文玉等. 蒸汽直埋管道应特别注意的两个问题[J].管道技术与设备，2008，（2）.
　　作者简介：
　　王立军，男，1980年2月出生，2005年7月参加工作。毕业院校：武汉船舶技术学校，空调与制冷专业。论文方向：供热。

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