直埋供热管道安装工程质量探讨

摘要：集中供热是我国北方城市的主要供暖方式，随着城市规模不断扩大，城市供热管道铺设范围越来越广，同时也导致管道故障层出不穷。在本文的研究中，对直埋供热管道安全性进行分析的基础上，对于直埋供热管道安装阶段的故障保证措施进行研究，以期在直埋供热管道安装阶段，通过采取适当的措施来提高直埋供热管道的安装质量及安全性。

关键词：直埋供热管道；安装阶段；质量保障

随着我国社会、经济的飞速发展，人们生活水平显著提高。为此，人们对于生活的质量也提出了更高的要求。我国北部地区冬季时间长、气温低，为此需要通过集中供热的方式来保障人们的正常生活。但是由于受到各种各样不良因素的阻碍和限制，给北方地区进行供热管道的铺设带来了很多不利影响。同时，由于直埋供热管道具有管道连接点多、管道附件、维护困难等特点，使得直埋供热管道事故频发，在出现问题后，也难以很快的找到泄漏点，导致大量能源损失，为此在直埋供热管道铺设时就应该严格控制铺设质量，保证区域内的供暖安全。

1直埋供热管道的安装

鉴于直埋供热管道的特点，在直埋供热管道安装时，应从选材阶段、布置阶段和敷设阶段来保障直埋供热管道的安装质量。

1.1管材的选择

1.1.1管道材质的选择

根据直埋供热管道对输送介质的要求，直埋供热管道可以采用双面埋弧螺旋焊接钢管、无缝钢管、有缝钢管等管材。直埋供热管道的内压较低，如果内压引起的应力在允许值的50%以内，那么管道直接爆裂的可能性非常小。导致管道破裂的最大可能是由于温度应力所引起的塑性疲劳破坏。为此，在选择直埋供热管道的管材时，应该考虑管材的抗疲劳性。这就要求直埋供热管道的管材选择易焊接、塑性较好的材质，结合经济性考虑，一般选择10#或20#钢材较为合适。

1.1.2管壁厚度的选择

在管道的厚度选择方面，增加管材的厚度并不能够降低管道内部的轴向应力，反而因为管材厚度增大，导致供热管道过渡段的热伸长量和对固定墩的推力增大，同时也会加大工程建设成本。因此应该根据具体工程现状，结合管道压力情况，选择合适的管道厚度。

1.2管道的布置

直埋供热管道的布置合理性会对管道的敷设方式造成直接影响。管道的布置应该根据《城市热力网设计规范》的相关规定，综合考虑热源位置、热负荷分布、管道与地上/地下管线和构建物、经济影响等因素来进行确认［5］。

1.3管道的敷设

按照长直管道是否允许出现补偿管段，直埋供热管道的敷设方式可以分为有补偿敷设和无补偿敷设两大类。直埋管道敷设时，需要注意如下的要点：（1）供热管道要尽可能地利用转角自然补偿；（2）在弯头、三通等应力较为集中的部位，需要进行应力验算，如果应力验算不通过，则需要加设补偿器或者固定墩来进行保护；（3）从主干供热管道引出分支管时，在分支管上应该加设弯管补偿器或轴向补偿器或固定墩；（4）可以采用对管道进行预处理或设置补偿器的方式，来减少供热管道的轴向力；（5）如果管道通过区域的地基软硬度不一致，则需要对地基进行过渡处理；（6）所设置的轴向补偿器应该与供热管道轴向保持一致，并且在距离补偿器12m的范围内不应该有转角或者边坡。

2直埋供热管道安全性分析

除了各种自然灾害，或者人为破坏等不可控的外力因素以外，直埋供热管道的安全性主要由管道内的应力大小所决定，而管道应力大小由作用于管道的荷载所决定。不同类型的荷载，会导致直埋供热管道产生不同性质的应力，进而导致直埋供热管道产生不同形式的破坏。其中，压力和温度是直埋供热管道上所受到的两种最主要的荷载。直埋供热管道安全性影响因素主要包括如下几个方面：（1）土壤对管道的反作用力管道侧向位移所导致的土壤侧向压缩反作用力和管道轴向位移所导致的土壤轴向摩擦力。（2）峰值应力如果供热管道的局部结构不连续，会产生集中峰值应力，虽然峰值应力直接导致管道破坏的可能性较低，但是循环变化的峰值应力会导致管道疲劳破坏。一般而言，直埋供热管道的三通处、弯头处所产生的应力就属于峰值应力。（3）热应力供热管道所铺设的范围一般较小，在较小区域范围内的土壤变化不明显。因此直埋供热管道在土壤均匀支撑下，管道的自重一般不会产生自重弯曲应力。但是，在直埋供热管道选材时，为了确保在长时间磨损和腐蚀之后的管材仍然能够承受管道内热水的压力，因此管道的公称壁厚会远大于管道内水压力所需的设计壁厚。导致管道内的热涨变形无法完全释放，管道内产生较大的轴向压力和压应力。通过如上的分析可以看出，直埋供热管道的安全性关键影响因素为热应力，而管道内压的影响较小。

3直埋供热管道工程质量保障

通过对直埋供热管道安全性的分析，确定直埋供热管道工程质量保障措施如下：

3.1防止循环塑性破坏

通过分析，可以看出热应力是直埋供热管道安全性的关键影响因素。管道内水温在最低温度和最高温度之间循环变化时，所产生的应力变化会导致循环塑性破坏。应力变化与管道的安装无关，因此预应力安装无法有效解决循环塑性问题。防止循环塑性破坏的有效方法就是在管道的直管段安装补偿装置，并且根据工程具体情况来调节补偿装置间距，从而有效地控制供水管道的应力变化，防止管道的塑性破坏。

3.2防止疲劳破坏

直埋供热管道的疲劳破损就是指由于应力集中，供热管道的局部地方引起循环塑性变形，最终导致直埋供热管道破坏。直埋供热管道的变径、折角、弯头、三通等关键处都是应力集中之处。当管道内的压力变化和温度变化时，在这些应力集中点，由于应力变化产生峰值应力，在较小的范围内，产生循环塑性变形，最终导致直埋供热管的疲劳破坏。峰值应力变化范围越大，那么管道就会在越短的时间内漏水、开裂。在具体工程应用中，可以通过增加补偿器补偿，或者采用固定墩加固的方法来减少应力变化，减少峰值应力变化范围，甚至完全消除峰值应力。

3.3防止失稳破坏

在直埋供热管道安装过程中，除了需要考虑管道的循环塑性破坏以外，还需要考虑管道的稳定性问题。管道温度从安装时的低温升高到最高温度的过程中，会产生升温轴向压力，最终导致管道整体失稳破坏。在北方低温天气下安装直埋供热管道时，可以采用无补偿冷安装方式安装锚固直管段，来增强管道的稳定性。在供水管道管径≤DN500、水温≤130℃的供热网络中，采用无补偿冷安装方式，可以有效地防止循环塑性破坏。而且当直埋供热管道的埋藏深度≥1m时，还能有效防止管道的整体失稳。但是，为了保护阀门、大小头、折角、弯头、三通等管道薄弱部件，有时还需要设置补偿装置，或者增加管道埋藏深度来提高管道的整体稳定性。

4结语

随着城市的不断扩建，我国北方城市的集中供热区域正在不断扩大，直埋供热管道的铺设长度越来越长，安装工艺也不断改进。为了确保城市供热网络的安全运行，减少城市供热网络的故障次数，在直埋供热管道安装阶段，应该采取相应的措施来提高直埋供热管道质量，以减少故障的发生，以及故障发生所带来的损失。

作者:王捍东 单位:沈阳铁路建设监理有限公司

参考文献:

［1］陈海燕，张皓皓，颜燕.提高直埋供热管道安全运行的途径［J］.煤气与热力，2010，30（9）：8-9.

［2］杨海礁.直埋供热管道埋深的研究［J］.煤气与热力，2010，30（10）：14-16.

［3］王飞，张建伟.直埋供热管道工程设计［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006.

［4］邱煌坷.供热管道直埋敷设方式的探讨［J］.包钢科技，2004，30（06）：94-95.

［5］中华人民共和国建设部.城市热力网设计规范［M］.北京：中国建筑工业出版社出版，2002.