供熱管道無補(bǔ)償直埋方式的優(yōu)缺點(diǎn)

1、<p>　　供熱管道無補(bǔ)償直埋方式的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高，城市集中供熱因其易控制、能源利用率高，供熱范圍廣和環(huán)境影響較低等優(yōu)勢(shì)得到迅速發(fā)展。但隨著城市集中供熱的推廣和室內(nèi)采暖系統(tǒng)采用熱計(jì)量，也產(chǎn)生了一系列的問題。對(duì)城市集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。本文就供熱管道無補(bǔ)償直埋方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，提出自己粗淺的看法。 </p><p&g

2、t;　　關(guān)鍵詞：城市集中供熱管網(wǎng)、無補(bǔ)償直埋方式、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU995文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　我國對(duì)供熱管道直埋無補(bǔ)償研究起步較早。在上個(gè)世紀(jì)七十年代，北京煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院就將火力發(fā)電廠汽水管道的設(shè)計(jì)理論引入到直埋管道設(shè)計(jì)上，該理論

3、對(duì)管道應(yīng)力分類，以在溫變應(yīng)力下不出現(xiàn)循環(huán)塑性變形為安定性條件，即安定性分析。在安定性理論驗(yàn)算下，對(duì)運(yùn)行溫度在85～150℃的直埋供熱管網(wǎng)，一般可不設(shè)補(bǔ)償器直埋敷設(shè)。 </p><p>　　進(jìn)入九十年代，北歐也意識(shí)到了在直埋供熱管網(wǎng)中應(yīng)用彈性理論沒有反映鋼材塑性變形和溫變應(yīng)力破壞的關(guān)系，也沒有充分利用鋼材自身塑性潛力。歐洲也制定了直埋無補(bǔ)償?shù)挠?jì)算和設(shè)計(jì)方法。1999年我國正式頒布實(shí)施了《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程

4、》（CJJ/T81－98）。規(guī)程中明確規(guī)定：管道應(yīng)力驗(yàn)算采用應(yīng)力分類法。然而由于傳統(tǒng)的彈性設(shè)計(jì)理論根深蒂固，加之設(shè)計(jì)人員保守觀念，供熱管道直埋無補(bǔ)償技術(shù)推廣和應(yīng)用舉步為堅(jiān)，甚至有不少人認(rèn)為直埋無補(bǔ)償是天方夜譚，會(huì)給管網(wǎng)運(yùn)行帶來重大事故。2004年建設(shè)部218號(hào)公告《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)》中明確將“直埋熱水管道無補(bǔ)償敷設(shè)技術(shù)”列為推廣技術(shù)。2006年建設(shè)部發(fā)布的《建設(shè)事業(yè)“十一五”重點(diǎn)推廣技術(shù)領(lǐng)域》(建科[2006]315號(hào))

5、中將“新型高效采暖空調(diào)與制冷技術(shù)、輸配管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)”列為“十一五”重點(diǎn)推廣技術(shù)。 </p><p>　　國內(nèi)外大量的工程實(shí)踐已經(jīng)完全證明了直埋無補(bǔ)償技術(shù)的可行性、實(shí)用性和安全性。目前供熱管道直埋無補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法有兩種：一種是北歐的計(jì)算方法，應(yīng)用第四強(qiáng)度理論，采用極限分析，管道安裝時(shí)需要預(yù)熱安裝；一種是北京煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院的計(jì)算方法：應(yīng)用第三強(qiáng)度理論，采用應(yīng)力分類、安定性分析，管道安裝冷安裝即可。冷安裝與預(yù)熱安裝相

6、比較更為方便、快捷，易于應(yīng)用和推廣。 </p><p>　　目前，直埋管道敷設(shè)方式主要有無補(bǔ)償和有補(bǔ)償兩種，其中國內(nèi)外在無補(bǔ)償方式是建立兩種不同的理論基礎(chǔ)，一是安定性分析理論，另一是彈性分析理論。 </p><p>　　(1)安定性分析理論 </p><p>　　本世紀(jì)60年代由美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)提出的按應(yīng)力分類法和塑性力學(xué)中安定性分析概念為基礎(chǔ)的新的強(qiáng)度設(shè)計(jì)規(guī)范（

7、簡(jiǎn)稱ASME規(guī)范），該規(guī)范所采用的應(yīng)力分為一次應(yīng)力、二次應(yīng)力及峰值應(yīng)力。由熱力管道內(nèi)壓及外載產(chǎn)生的一次應(yīng)力不是自限性的。由溫差產(chǎn)生的二次此應(yīng)力是自限性的。對(duì)不同的應(yīng)力規(guī)定不同的應(yīng)力強(qiáng)度限制值，設(shè)計(jì)計(jì)算中，以一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的組合形式來進(jìn)行校核。實(shí)踐證明，對(duì)于DN500以下的熱力管道的敷設(shè)，采用這種理進(jìn)行設(shè)計(jì)是可行的，也是最簡(jiǎn)單的，并證明溫度為150°C以下的直埋管道的直線段，完全可以不裝補(bǔ)償裝置。 </p>&

8、lt;p>　　(2)彈性分析理論 </p><p>　　彈性分析理論是北歐各國設(shè)計(jì)直埋管道的依據(jù)，要求供熱管網(wǎng)在工作之前必須進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度是在管道的運(yùn)行溫度和限制的最低溫度之間。要求預(yù)熱溫度與工作溫度及最低溫度的溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，不得超過管材的許用應(yīng)力。預(yù)熱方式有兩種：敞開式和覆蓋式。敞開式方式不需補(bǔ)償，不必設(shè)固定點(diǎn)，工程造價(jià)最低，但管溝敞開時(shí)間長(zhǎng)。覆蓋式方式，由于土壤摩擦力的影響，管道預(yù)熱的熱應(yīng)力，

9、不能完全被管道的轉(zhuǎn)角所補(bǔ)償，需設(shè)補(bǔ)償器。并且補(bǔ)償器必須在預(yù)熱后焊死以形成一體，補(bǔ)償器之間的距離不得大于最大安裝長(zhǎng)度的兩倍，并需在直管段兩端設(shè)固定點(diǎn)，以防止管道彎頭破壞。 </p><p>　　供熱管道無補(bǔ)償直埋方式的優(yōu)缺點(diǎn) </p><p>　　2.1供熱管道無補(bǔ)償直埋方式的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　在安裝管道時(shí)，首先給管道加熱到一定溫度，然后將管道焊接固定，當(dāng)管

10、道恢復(fù)到安裝溫度時(shí)(溫度降低)，管道預(yù)先承受了一定的拉應(yīng)力。當(dāng)管道通熱工作時(shí)，隨著溫度的升高，管道應(yīng)力為零，當(dāng)繼續(xù)升溫時(shí)，管道的壓應(yīng)力增加，當(dāng)溫度升到工作溫度時(shí)，管道的壓應(yīng)力(熱應(yīng)力)仍小于許用應(yīng)力。這樣，管道可以不用補(bǔ)償裝置而正常工作了。這種無補(bǔ)償方式應(yīng)用第四強(qiáng)度理論，施工時(shí)需要對(duì)管道預(yù)熱，施工比較麻煩，但國內(nèi)外已有大量工程實(shí)踐，理論計(jì)算可靠，能確保安全。另一種無補(bǔ)償方式是近幾年由我國北京煤氣熱力設(shè)計(jì)院提出的計(jì)算方法和應(yīng)力分類采用安定

11、性分析，應(yīng)用第三強(qiáng)度理論。這種方式充分發(fā)揮鋼材塑性潛力，施工方便，無需預(yù)熱。而不是通過管線自然補(bǔ)償和補(bǔ)償器(如方形和波紋管補(bǔ)償器)來解決管道熱伸長(zhǎng)量的，從而使熱應(yīng)力為最?。粺o補(bǔ)償直埋敷設(shè)，簡(jiǎn)單地說就是管道在受熱時(shí)沒有任何補(bǔ)償措施，而是靠管材本身強(qiáng)度來吸收熱應(yīng)力。 </p><p>　　埋設(shè)深度要考慮管道的穩(wěn)定要求，穩(wěn)定性主要與覆土厚度有關(guān)，一般比有補(bǔ)償埋得深，當(dāng)采用不預(yù)熱的無補(bǔ)償直埋敷設(shè)管道時(shí)，最小覆土深度應(yīng)按《

12、城市熱網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ34—90)第7.2.15條執(zhí)行，覆土厚度應(yīng)與管徑大小成正比。 </p><p>　　2.2供熱管道無補(bǔ)償直埋方式的缺點(diǎn) </p><p>　　施工中溝槽要平整，保證槽底干燥，且需要作200 mm左右厚的細(xì)砂墊層，保溫管兩側(cè)及上部至少應(yīng)覆蓋200 mm左右厚的細(xì)砂。其目的一是防止硬物損壞保溫外套管，二是利用砂子的流動(dòng)性，充分填充管道周圍的空隙，以保證足夠的摩擦力。

13、 </p><p>　　管道試壓完畢后，方可進(jìn)行接口發(fā)泡處理，要注意保證鋼管及高密度聚乙烯外套管表面潔凈及干燥，確定無誤后方可進(jìn)行熱熔焊或熱風(fēng)焊，要求接口處外套管、焊條的材質(zhì)與保溫外套管的材質(zhì)相同，且無漏焊處，再將焊接處進(jìn)行打磨處理，用熱縮帶纏繞、加熱粘貼以加強(qiáng)外套管的聯(lián)接強(qiáng)度后，再進(jìn)行發(fā)泡處理。發(fā)泡后的孔隙處理同接口處理。 </p><p>　　要按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行預(yù)熱，尤其是帶有固定支

14、架的直埋管線，必須按要求進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱至設(shè)計(jì)溫度時(shí)要保證溫度的恒定，供回水溫差不得超過2～3 ℃，并保持到一次性補(bǔ)償器施焊完畢或回填土全部完成方可降溫。對(duì)于大口徑管線還要注意預(yù)熱溫度達(dá)到均勻，因管線管徑較大，常會(huì)發(fā)生管內(nèi)介質(zhì)冷熱不均的情況，應(yīng)適當(dāng)提高管內(nèi)介質(zhì)流速來解決。 </p><p>　　回填土要分層夯實(shí)?；靥钔恋馁|(zhì)量對(duì)于管線的安全運(yùn)行非常重要，尤其是設(shè)固定墩和一次性補(bǔ)償器的管線更為重要，一定要給予重視。

15、</p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　熱力管線工程運(yùn)行是否正常直接關(guān)系到居民生活質(zhì)量，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的原則，作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從管網(wǎng)的設(shè)計(jì)到管道的 制造、安裝及管網(wǎng)的啟動(dòng)運(yùn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響著工程的成敗。而一項(xiàng)好的設(shè)計(jì)可以使產(chǎn)品的性能得以充分發(fā)揮，可以最大限度地減少施工中的困難，可以降低工程造價(jià)。因此，