姜斌

摘 要：直埋供熱管道技術(shù)是一種應(yīng)用時(shí)間最早、應(yīng)用范圍最廣的管道敷設(shè)方式，其適合應(yīng)用在熱水供熱管道工程中。近年來(lái)，在我國(guó)的一些城市中，無(wú)補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)方式逐漸興起，并取得了十分理想的應(yīng)用效果?；诖?，本文對(duì)供熱直埋熱水管道技術(shù)進(jìn)行了詳實(shí)的闡釋，并展望了其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以供參考。

關(guān)鍵詞：供熱直埋 熱水管道 技術(shù)要點(diǎn)

前言：熱水直埋保溫管技術(shù)在我國(guó)發(fā)展至今，隨著對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的不斷研究、完善，直埋敷設(shè)方式已成為熱水供熱管網(wǎng)的主要方式。1990 年以后，國(guó)內(nèi)許多城市都在搞蒸汽直埋管道工程，累計(jì)敷設(shè)數(shù)百千米，最大管徑700 mm，在建設(shè)過(guò)程中問(wèn)題繁多。這些事實(shí)，一方面可以肯定我國(guó)蒸汽管道在研究開(kāi)發(fā)中取得了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)，已大規(guī)模投入實(shí)際工程；另一方面也充分認(rèn)識(shí)到我國(guó)蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)在研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、材料、施工等方面尚存著理論、技術(shù)、管理等方面的諸多問(wèn)題。因此，直埋蒸汽管敷設(shè)無(wú)論從市場(chǎng)還是技術(shù)研究都有較大的空間。

1熱網(wǎng)管道直埋無(wú)補(bǔ)償技術(shù)的原理

彈性變形法是熱網(wǎng)管道直埋無(wú)補(bǔ)償技術(shù)的核心，它的原理是通過(guò)對(duì)供熱管道的彈性變形范圍進(jìn)行合理有效的控制，使供熱管道始終處于具有彈性的工作狀態(tài)，從而提高通過(guò)管道進(jìn)行供熱工作的質(zhì)量。軸向應(yīng)力是在應(yīng)用直埋無(wú)補(bǔ)償技術(shù)時(shí)無(wú)法避免產(chǎn)生的壓力，供熱管道需要對(duì)軸向應(yīng)力起到主要的承受作用，而作為熱網(wǎng)管道直埋無(wú)補(bǔ)償技術(shù)的基礎(chǔ)理論，第三強(qiáng)度理論將軸向應(yīng)力分為一次、二次以及三次應(yīng)力三個(gè)方面，并且根據(jù)不同的特性加以劃分：一次應(yīng)力的主要產(chǎn)生途徑是在處于工作壓力下的直管中所產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)力，也就是所謂的“內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力”；二次應(yīng)力即“溫度應(yīng)力”，是由無(wú)法在直管中進(jìn)行自由釋放的熱脹冷縮的壓力所產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)力，例如在直管溫度升高或降低的過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力；三次應(yīng)力也被稱為“峰值應(yīng)力”，即直管在承受一次、二次應(yīng)力后進(jìn)行釋放變形所產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)力。在進(jìn)行熱網(wǎng)管道直埋的過(guò)程中，管道所承受的二次應(yīng)力的壓力要遠(yuǎn)大于一次應(yīng)力，所以想要提高熱網(wǎng)管道直埋無(wú)補(bǔ)償技術(shù)的安全性，就需要相關(guān)工作人員對(duì)溫度應(yīng)力加以重視。

2直埋敷設(shè)安裝方式的適用條件

直埋敷設(shè)安裝方式：按照管段是否有補(bǔ)償，分為無(wú)補(bǔ)償安裝和有補(bǔ)償安裝；按照是否進(jìn)行預(yù)應(yīng)力，分為冷安裝和預(yù)應(yīng)力安裝。對(duì)直埋敷設(shè)的安裝方式雖有詳盡的分析，但在實(shí)際的工程中的選擇還有些混亂。安裝方式的不合理易引起能源、管材的浪費(fèi)，以及管路系統(tǒng)的潛在危險(xiǎn)。解決對(duì)策是，必須明確，不同的安裝方式對(duì)應(yīng)著其所能解決的不同的管道失效方式，不同的失效方式所關(guān)注的管道的特征參數(shù)不同。換言之，為解決一定的管道失效方式，應(yīng)根據(jù)引起該失效方式的管道的特征參數(shù)，進(jìn)行調(diào)控，而管道的特征參數(shù)的取值不同，就形成了不同的直埋敷設(shè)的安裝方式。這也是劃分不同的直埋敷設(shè)安裝方式的原則。

3直埋供熱管道工程質(zhì)量保障

通過(guò)對(duì)直埋供熱管道安全性的分析，確定直埋供熱管道工程質(zhì)量保障措施如下：

3.1 防止循環(huán)塑性破壞

通過(guò)相關(guān)分析，我們可以進(jìn)一步看出熱應(yīng)力是直埋供熱管道中安全性關(guān)鍵制約條件。其管道內(nèi)的溫度處于往復(fù)循環(huán)的變化過(guò)程中時(shí)，其所產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)力變化就會(huì)導(dǎo)致循環(huán)塑性受到一定的破壞。應(yīng)力的相對(duì)變化和管道安裝是沒(méi)有任何關(guān)系的，所以預(yù)應(yīng)力安裝不能夠有效的解決循環(huán)塑性難題。解決循環(huán)塑性問(wèn)題最為科學(xué)的方法是在管道直管段安裝上補(bǔ)償裝置，同時(shí)根據(jù)工程實(shí)際需要來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的相互距離，進(jìn)而科學(xué)的調(diào)節(jié)供水管道的應(yīng)力變動(dòng)，來(lái)防止管道受到塑性破壞。

3.2 防止疲勞破壞

管道的疲勞破損問(wèn)題是指因?yàn)閼?yīng)力過(guò)于集中，供熱管道局部出現(xiàn)循環(huán)塑性變形問(wèn)題，從而導(dǎo)致管道受到一定的破壞。另外，管道的變徑、彎頭、折角以及三通等相關(guān)部位都是應(yīng)力相對(duì)比較集中的地方。當(dāng)管道中的壓力以及溫度發(fā)生變化時(shí)，在這些部位，應(yīng)力的變化就會(huì)產(chǎn)生峰值的應(yīng)力，一般在比較小的范圍內(nèi)，就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，從而導(dǎo)致管道的疲勞破壞。而且峰值應(yīng)力變化比較大時(shí)，管道就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)漏水以及開(kāi)裂等情況。一般在工程應(yīng)用當(dāng)中，可通過(guò)增加補(bǔ)償器的方式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，也可采用固定墩的方式進(jìn)行加固處理，來(lái)減少應(yīng)力的相對(duì)變化，進(jìn)而減少或者消除峰值應(yīng)力。

3.3 防止失穩(wěn)破壞

在管道的安裝過(guò)程中，不僅要考慮管道的循環(huán)塑性破壞問(wèn)題，同時(shí)還需要進(jìn)一步考慮管道的穩(wěn)定性。管道溫度從低升到高的過(guò)程中，就會(huì)隨之產(chǎn)生升溫軸向壓力，最終就會(huì)導(dǎo)致管道整體穩(wěn)定性受到破壞。特別是在北方溫度比較低的情況下，安裝管道時(shí)，可以適當(dāng)采用無(wú)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ惭b錨固直管段，用以增強(qiáng)管道的穩(wěn)定性。一般供水管道管徑≤DN500時(shí)、水溫≤130度，就可以采用此種方式，能夠非常有效的減小塑性破壞力，并且當(dāng)管道的深度≥1米時(shí)，還可以有效的防止管道穩(wěn)定性受到破壞。但，為更好的保護(hù)閥門以及折角、三通等比較薄弱的部件，還可以設(shè)置補(bǔ)償裝置，也可以增加管道埋藏的深度來(lái)提高其整體的穩(wěn)定性。

4施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)

在對(duì)熱網(wǎng)管道進(jìn)行直埋無(wú)補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將強(qiáng)度作為主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，當(dāng)出現(xiàn)局部、整體失穩(wěn)或橢圓化的現(xiàn)象時(shí)，還需要相關(guān)工作人員盡快采取相應(yīng)的措施避免損失的擴(kuò)大。在對(duì)管道材料進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分重視供熱管道的實(shí)際作用，采取高密度的聚乙烯材料或是耐高溫系數(shù)較高的聚氨酯材料進(jìn)行管道的預(yù)制，并且保證熱網(wǎng)管道、聚乙烯保護(hù)管和聚氨酯保溫層三者進(jìn)行“三位一體”的緊密連接。

同時(shí)，在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)管徑的不同直徑對(duì)熱網(wǎng)管道直埋無(wú)補(bǔ)償技術(shù)中所應(yīng)用的三通管道有針對(duì)性的進(jìn)行加固，并且使用加強(qiáng)版的三通對(duì)加固大直徑的管道，這樣做的好處在于可以在最大程度上避免由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致折角被破壞以及局部失穩(wěn)的情況出現(xiàn)。最后，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)施工過(guò)程中需要運(yùn)用的焊進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，以確保焊接工作的質(zhì)量，從而提高施工的效率。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，經(jīng)過(guò)十?dāng)?shù)年的發(fā)展，供水管道直埋無(wú)補(bǔ)償冷安裝技術(shù)已在全國(guó)范圍內(nèi)得到了應(yīng)用，且其不僅運(yùn)行效果好，還具有經(jīng)濟(jì)效益高、安全隱患少等優(yōu)點(diǎn)，因此值得推廣應(yīng)用。但在我國(guó)，對(duì)于DN>500mm的管道而言，直埋無(wú)補(bǔ)償冷安裝技術(shù)的應(yīng)用比例仍較少，且我國(guó)尚未針對(duì)這一工藝的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收等建立規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，這無(wú)疑在一定程度上限制了直埋無(wú)補(bǔ)償冷安裝技術(shù)的推廣應(yīng)用。對(duì)此，筆者提出如下建議：一是在明確直埋供熱管道失效機(jī)理的基礎(chǔ)上，按需選用直埋無(wú)補(bǔ)償冷安裝技術(shù)；二是直埋無(wú)補(bǔ)償冷安裝技術(shù)目前在DN≤ 500mm的管道中應(yīng)用較為普遍，而在DN>500mm的管道中應(yīng)用有限，因此應(yīng)加大對(duì)這一領(lǐng)域的應(yīng)用研究；三是按文中所述要求有序開(kāi)展管溝開(kāi)挖、管道安裝、焊接施工、檢測(cè)及管溝回填等工序，注意在這一過(guò)程中，尤其要重視對(duì)施工技術(shù)參數(shù)及管材質(zhì)量的控制；四是盡快建立一套供熱管道直埋無(wú)補(bǔ)償冷安裝施工標(biāo)準(zhǔn)，其中應(yīng)規(guī)定工藝的設(shè)計(jì)、安裝和驗(yàn)收等要求，用以指導(dǎo)實(shí)際工作的高效開(kāi)展?？傊诔鞘谢M(jìn)程不斷推進(jìn)的今天，重視對(duì)供熱管道直埋敷設(shè)技術(shù)的研究對(duì)提高城市生活質(zhì)量及促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杜洪范，賈文杰.市政供熱管道穿越河流敷設(shè)方案案例分析優(yōu)選[J].建設(shè)科技. 2017（02）

[2] 張春錄.供熱管道防腐蝕技術(shù)研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向.2013（06）

[3] 羅昭軍.淺談供熱管道架空支架設(shè)計(jì)及施工[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2012（02）