顧晨怡

摘要：在我國(guó)，目前集中供熱蒸汽管道得到了較高的普及程度，不僅是我國(guó)北方居民冬季主要的供暖方式，也成為了社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)中最基本的需求。在供熱管道安裝和維修作業(yè)過(guò)程中，為了確保蒸汽管道不受天氣變化影響產(chǎn)生因熱脹冷縮導(dǎo)致的外界應(yīng)力，在冬季供熱期間保持管道材質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性，需要有針對(duì)性的對(duì)蒸汽管道進(jìn)行補(bǔ)償，以保證蒸汽管道不受因過(guò)熱膨脹產(chǎn)生的位移影響?；诖?，本文針對(duì)集中供熱過(guò)程中蒸汽管道的補(bǔ)償方式進(jìn)行列舉和歸納，找出補(bǔ)償裝置在安裝和檢修過(guò)程中存在的問(wèn)題，并針對(duì)此類問(wèn)題提出針對(duì)性策略，以保證蒸汽管道的安全性、穩(wěn)定性得到有效提升。

關(guān)鍵詞：集中供熱;蒸汽管道補(bǔ)償器;安裝;檢驗(yàn)

Abstract： In my country， the current central heating steam pipeline has gained a high degree of popularity. It is not only the main heating method for residents in northern my country in winter， but also the most basic demand in social industrial production. In the process of installation and maintenance of heating pipelines， in order to ensure that the steam pipeline is not affected by weather changes and produce external stress caused by thermal expansion and contraction， and to maintain the stability and safety of the pipeline material during the winter heating period， it is necessary to be targeted Compensation for the steam pipe to ensure that the steam pipe is not affected by the displacement caused by overheating and expansion. Based on this， this article lists and summarizes the steam pipeline compensation methods in the central heating process， finds out the problems in the installation and maintenance of the compensation device， and proposes targeted strategies for such problems to ensure the safety of the steam pipeline Performance and stability have been effectively improved.

Keywords： central heating; steam pipe compensator; installation; inspection

一、集中供熱蒸汽管道補(bǔ)償方式分類

（一）自然補(bǔ)償

自然補(bǔ)償是一種無(wú)需外界助推，利用蒸汽管道彎曲位置自帶彈性的特點(diǎn)來(lái)將管道在受熱過(guò)程中所產(chǎn)生的變形自然吸收。蒸汽管道所具備的自身彈性主要是指管道在受熱發(fā)生應(yīng)力變形后，隨著應(yīng)力消失而自行恢復(fù)原有形狀的性能。相關(guān)研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蒸汽管道彎曲角度在30°至90°之間時(shí)，管道在受熱恢復(fù)后可以進(jìn)行自然補(bǔ)償;當(dāng)蒸汽管道彎曲角度小于30°時(shí)，蒸汽管道無(wú)法通過(guò)自身彈性實(shí)現(xiàn)自然補(bǔ)償?？梢詫?shí)現(xiàn)自然補(bǔ)償?shù)恼羝艿勒w長(zhǎng)度應(yīng)該保持在10～20m之間，彎曲應(yīng)力的承受范圍應(yīng)該小于70MPa。常見的自然補(bǔ)償管多為L(zhǎng)型補(bǔ)償管和Z型補(bǔ)償管[1]。

（二）補(bǔ)償器補(bǔ)償

當(dāng)自然補(bǔ)償無(wú)法滿足蒸汽管道的補(bǔ)償需要，不能將蒸汽管道的位移控制在可承受范圍內(nèi)時(shí)，就需要在蒸汽管道上增加補(bǔ)償器來(lái)控制補(bǔ)償管道的變形范圍和位移范圍。補(bǔ)償器的主要作用是在蒸汽管道上用以抵抗管道因受熱膨脹或受冷緊縮以及管道位移所產(chǎn)生的應(yīng)力。常見的補(bǔ)償器主要分為以下幾類：

1.方形補(bǔ)償器

方形補(bǔ)償器是一種用于吸收管道熱變形的補(bǔ)償元件，其采用U形連續(xù)彎曲管道的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，不僅能大范圍吸收蒸汽管道所散發(fā)出的熱量，還能有效控制蒸汽管道形變和位移。方形補(bǔ)償器的構(gòu)造為：4個(gè)90°彎頭將自由臂、水平臂和伸縮臂連接在一起。方形補(bǔ)償器最大的特點(diǎn)在于：保證制作和安裝簡(jiǎn)單化的同時(shí)能極大程度提升熱補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償效率和管道的安全性，且使用周期較長(zhǎng)，一般情況下無(wú)需經(jīng)常維修。而尺寸大、占據(jù)空間大也是方形補(bǔ)償器的主要缺點(diǎn)[2]。

2.波紋管補(bǔ)償器

波紋補(bǔ)償器是由多個(gè)波紋管連接而成的帶有波紋的膨脹節(jié)，用以對(duì)蒸汽管因熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力形變進(jìn)行尺寸補(bǔ)償或位移補(bǔ)償。波紋管補(bǔ)償器的優(yōu)勢(shì)在于：承壓抗應(yīng)力性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝和拆卸、產(chǎn)品使用周期長(zhǎng)。由于波紋管補(bǔ)償器的材質(zhì)采用了耐腐蝕性能較強(qiáng)的合金板和不銹鋼板，因此具有極高的耐腐蝕性。合金板或不銹鋼板的厚度為0.3～9mm，最高溫度不超過(guò)500℃、壓力25MPa以下的工作環(huán)境均可適用[3]。

3.套筒式補(bǔ)償器

套筒式補(bǔ)償器是由套管、插管和密封填料等幾部分組成的填料式補(bǔ)償器。套筒式補(bǔ)償器的主要補(bǔ)償方式是通過(guò)插管和套管進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)以抵消熱脹冷縮所產(chǎn)生的外界應(yīng)力和位移。根據(jù)材料分類，套筒式補(bǔ)償器可分為鐵制型和鋼制型;根據(jù)結(jié)構(gòu)分類，可以分為雙向套筒和單向套筒;根據(jù)連接方式分類，可以分為焊接、法蘭連接和螺紋連接。套筒式補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)在于：補(bǔ)償范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且占據(jù)空間小。但由于此種類型的補(bǔ)償器推力過(guò)大，容易產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象，因此使用周期較短，需要經(jīng)常更換[4]。

二、常見補(bǔ)償器的安裝要求

（一）補(bǔ)償器安裝前的檢查

（1）在補(bǔ)償器安裝前，需要對(duì)補(bǔ)償器的規(guī)格、尺寸、型號(hào)、生產(chǎn)合格證等參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)地檢查和校驗(yàn)，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合生產(chǎn)圖紙要求，并熟讀使用說(shuō)明書，確保操作的規(guī)范性和安全性[5]。

（2）檢查補(bǔ)償器的外觀，保證外觀完整沒(méi)有任何破損現(xiàn)象。

（3）對(duì)補(bǔ)償器的長(zhǎng)度進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否與集中供熱蒸汽管網(wǎng)的安裝要求相符。

（二）補(bǔ)償器安裝

1.方形補(bǔ)償器安裝

（1）方形補(bǔ)償器應(yīng)該盡量保持伸縮臂在水平安裝時(shí)，管道的坡度與水平臂的坡度應(yīng)該保持平行。

（2）方形補(bǔ)償器應(yīng)該盡量保持彎管在垂直安裝時(shí)，避免進(jìn)行開孔安裝泄水閥門和放氣閥門。

（3）蒸汽管道在安裝方形補(bǔ)償器前，需要在補(bǔ)償器兩側(cè)進(jìn)行均勻冷拉過(guò)程，并對(duì)補(bǔ)償器產(chǎn)生的最大拉伸量進(jìn)行記錄，以確保補(bǔ)償器的彈性和韌性符合安全標(biāo)準(zhǔn)[6]。

（4）盡量保證在安裝方形補(bǔ)償器過(guò)程中因不規(guī)范操作引發(fā)的表面損傷和質(zhì)量缺陷。

（5）在方形補(bǔ)償器安裝結(jié)束后應(yīng)該按照合規(guī)的操作流程進(jìn)行處置和拆除安裝裝置。

（6）在集中供熱管道通汽前需要對(duì)蒸汽管道進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐芎痛祾?，如在此期間發(fā)生蒸汽管泄露現(xiàn)象，則可用壓槍對(duì)泄露處進(jìn)行修補(bǔ)，無(wú)須停止供熱。

2.波紋管補(bǔ)償器安裝應(yīng)符合以下規(guī)定

（1）波紋管補(bǔ)償器盡量和蒸汽管道保持在同軸范圍內(nèi)。

（2）注意具有流向方向的補(bǔ)償器在安裝過(guò)程中避免安裝錯(cuò)誤的發(fā)生，箭頭方向即為流向方向。

（3）波紋管補(bǔ)償器無(wú)論是鋼管焊接還是法蘭連接的，通常采用后安裝的方法。在管道安裝時(shí)，先不安裝波紋管補(bǔ)償器，在要安裝的位置上先用整根直管直接過(guò)去，并按設(shè)計(jì)要求和補(bǔ)償器生產(chǎn)廠對(duì)補(bǔ)償器附近支架設(shè)置的要求安裝好導(dǎo)向支架和固定支架，待支架達(dá)到設(shè)計(jì)要求，再開始安裝補(bǔ)償器。

（4）安裝波紋管補(bǔ)償器時(shí)應(yīng)設(shè)臨時(shí)固定，待管道安裝完后（包括系統(tǒng)試壓、吹洗合格后），方可拆除臨時(shí)固定裝置。

（5）波紋管補(bǔ)償器的預(yù)拉伸問(wèn)題比方形補(bǔ)償器顯得更為重要，不可忽視。在向廠家訂購(gòu)補(bǔ)償器時(shí)，向廠家提供供熱管道的介質(zhì)溫度、壓力參數(shù)、安裝時(shí)可能的環(huán)境溫度參數(shù)和補(bǔ)償器的布置圖，以便生產(chǎn)廠家能了解所需的補(bǔ)償器應(yīng)有的補(bǔ)償能力，或者直接向生產(chǎn)廠家提出補(bǔ)償能力的要求。

3.套筒補(bǔ)償器安裝應(yīng)符合以下規(guī)定

（1）套筒補(bǔ)償器應(yīng)與管道保持同心，不得傾斜。

（2）套筒補(bǔ)償器管道上安裝的導(dǎo)向支架應(yīng)確保補(bǔ)償器運(yùn)行時(shí)自由伸縮，不得偏離中心。

（3）應(yīng)按照設(shè)計(jì)文件規(guī)定的安裝長(zhǎng)度及溫度變化留有剩余的收縮余量，設(shè)計(jì)文件無(wú)規(guī)定時(shí)，剩余收縮余量應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。

（4）需要進(jìn)行“冷緊”的補(bǔ)償器，預(yù)變形所用的輔助構(gòu)件應(yīng)在管道安裝完畢后方可拆除[7]。

（5）對(duì)帶內(nèi)套筒的補(bǔ)償器應(yīng)注意使內(nèi)套筒的方向與介質(zhì)流動(dòng)方向一致，鉸鏈型補(bǔ)償器的鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)平面應(yīng)與位移轉(zhuǎn)動(dòng)平面一致。

三、常見補(bǔ)償器安裝檢驗(yàn)中存在的問(wèn)題

在集中供熱期間，由于蒸汽管經(jīng)常會(huì)因受熱或外部應(yīng)力而發(fā)生老化或位移加深等現(xiàn)象，因此需要在蒸汽管道中安裝相應(yīng)的補(bǔ)償裝置。在安裝補(bǔ)償裝置過(guò)程中，也會(huì)引發(fā)諸如選材、型號(hào)、安裝不牢固等問(wèn)題的發(fā)生，嚴(yán)重威脅補(bǔ)償器的整體質(zhì)量和供熱蒸汽管道的安全。

（1）安裝前選型不匹配問(wèn)題

在補(bǔ)償器安裝前，應(yīng)對(duì)膨脹器的尺寸、型號(hào)、規(guī)格及管道支架等外部構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保其符合安全生產(chǎn)要求再進(jìn)行使用。補(bǔ)償器的選擇是否匹配直接影響工程造價(jià)消耗和集中供熱管網(wǎng)的整體質(zhì)量。選擇與蒸汽管道相匹配的補(bǔ)償器可以進(jìn)一步降低工程造價(jià)成本，提高工程質(zhì)量;選擇型號(hào)不相匹配的補(bǔ)償器不但變相增加了工程成本，也對(duì)工程的安全和質(zhì)量是一種嚴(yán)重的威脅和挑戰(zhàn)[8]。

（2）安裝過(guò)程預(yù)拉伸問(wèn)題

波紋管膨脹節(jié)在安裝過(guò)程中必須進(jìn)行預(yù)拉伸處理，才能正常投入使用。而許多施工現(xiàn)場(chǎng)由于場(chǎng)地受限或條件不允許導(dǎo)致簡(jiǎn)化預(yù)拉伸步驟，容易導(dǎo)致波紋管膨脹節(jié)的質(zhì)量和安全系數(shù)嚴(yán)重下降，在長(zhǎng)周期的運(yùn)行過(guò)程中，極易引發(fā)蒸汽管爆裂等問(wèn)題發(fā)生，從而造成嚴(yán)重的事故。圖1為波紋管損壞圖。

（3）使用過(guò)程中材質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題

由于蒸汽管道中的水分還有大量的氯離子，導(dǎo)致蒸汽管道長(zhǎng)期處于酸性環(huán)境之下，加之施工人員會(huì)對(duì)蒸汽管道內(nèi)部添加大量含酸性物質(zhì)的防腐劑和防凍劑，導(dǎo)致補(bǔ)償器在長(zhǎng)時(shí)間使用后容易出現(xiàn)老化或被腐蝕等問(wèn)題。相關(guān)數(shù)據(jù)表面，當(dāng)蒸汽管道中的液體酸度達(dá)到500p.m值時(shí)，不銹鋼材質(zhì)補(bǔ)償器極易發(fā)生爆裂現(xiàn)象。圖2為波紋管爆裂示意圖。

（4）安裝過(guò)程中固定支架問(wèn)題

蒸汽管道所用的支架分為兩種，分別為：固定支架和滑動(dòng)支架?；瑒?dòng)支架通過(guò)聚四氟乙烯板對(duì)蒸汽管道起到了支撐蒸汽管道重量和阻止蒸汽管道大范圍位移的效果。固定支架不僅能起到支撐蒸汽管道重量的作用，還能承受蒸汽熱動(dòng)力所產(chǎn)生的外部應(yīng)力，防止膨脹節(jié)變形而引發(fā)的蒸汽管道大范圍位移。因此，一旦固定支架和滑動(dòng)支架安裝不牢固，則極易引發(fā)膨脹節(jié)受損或管道因大面積位移而產(chǎn)生的爆裂現(xiàn)象。

（5）安裝過(guò)程中保護(hù)措施問(wèn)題

在集中供熱期間，安裝蒸汽管道的補(bǔ)償裝置作為整個(gè)工程體系較為薄弱的一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)，必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致的保護(hù)措施，才能保證其原有的材質(zhì)不受損傷。在運(yùn)輸過(guò)程中可以在其與蒸汽管道的接觸部位使用軟質(zhì)木板，以防止補(bǔ)償器不受磕碰損壞。在安裝過(guò)程中要提前為補(bǔ)償器預(yù)留出足夠的安裝和拆卸空間，以保證在補(bǔ)償器發(fā)生損壞和進(jìn)行保養(yǎng)更換時(shí)能更加簡(jiǎn)單、快捷。第一次輸送蒸汽時(shí)要對(duì)補(bǔ)償器的位移情況和補(bǔ)償量進(jìn)行細(xì)致觀察和記錄，如果補(bǔ)償器發(fā)生的位移范圍超過(guò)原定設(shè)計(jì)的補(bǔ)償量，則需要進(jìn)行重新測(cè)量和安裝。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)集中供熱期間蒸汽管道幾種不同的補(bǔ)償方式及安裝方法進(jìn)行介紹，并分別對(duì)補(bǔ)償器在安裝和檢驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行闡述，以此來(lái)為我國(guó)集中供熱蒸汽管道補(bǔ)償器安裝工作提升重視程度，從而保證管道安裝工程平穩(wěn)、有序地進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張富強(qiáng). 蒸汽管道補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)用性探究[J]. 中外企業(yè)家，2020（2）：149.

[2] 陳紅斌. 蒸汽管道補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)用性[J]. 新疆有色金屬，2017，40（4）：105-107.

[3] 孫曄. 某化工廠蒸汽管道補(bǔ)償器事故分析及其防范[J]. 特種設(shè)備安全技術(shù)，2011（6）：50-51.

[4] 任曉磊. 外壓式直管壓力平衡型補(bǔ)償器在外管廊低壓蒸汽管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 大氮肥，2020，43（3）：169-172，178.

[5] 費(fèi)琳. 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器在廠區(qū)外管蒸汽管道的應(yīng)用分析[J]. 化工與醫(yī)藥工程，2021，42（1）：7-12.

[6] 沈列濤. 雙鉸鏈型蒸汽管道補(bǔ)償器失效原因分析及改進(jìn)[J]. 冶金動(dòng)力，2012（2）：52-54.

[7] 張華玲. 關(guān)于蒸汽熱網(wǎng)管道中旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的應(yīng)用分析[J]. 化工管理，2016（10）：197.

[8] 陳希. 波紋管補(bǔ)償器在鋼廠內(nèi)架空蒸汽管道上的應(yīng)用[J]. 冶金動(dòng)力，2016（5）：24-26.