城市供熱管道一次性補償預熱施工方法

城市供熱管道一次性補償預熱施工方法摘要：對于城市集中供熱管道的一次性補償預熱施工方法,目前在施工中應(yīng)用的較少，通過工程實例把施工過程中的實踐數(shù)據(jù)、應(yīng)用公式、施工步驟、要點及應(yīng)注意的問題作了介紹。實踐表明：在城市主干道上的埋地集中供熱管道采用此種施工工藝，優(yōu)點是減少了補償器損壞的機率，減少了維護費用，安全性能可靠，而缺點是預熱工藝較復雜，準備工作及預熱時間較長。關(guān)鍵詞：一次性補償，預熱施工，零應(yīng)力溫度為使城市供熱管網(wǎng)在運行中安全、經(jīng)濟，城市供熱直埋管道一次性補償?shù)玫搅藦V泛應(yīng)用.城市供熱管道直埋敷設(shè)方式一般可分為3種：有補償直埋敷設(shè)、無補償直埋敷設(shè)、一次性補償直埋敷設(shè)。隨著社會的發(fā)展，居民生活水平的提高，城鎮(zhèn)冬季供熱的集中化、普及化，使用戶和運行管理方對供熱管道，尤其是高溫熱水管道運行的安全性、穩(wěn)定性越來越重視，迫使設(shè)計和安裝工藝逐漸由有補償敷設(shè)向無補償、一次性補償直埋敷設(shè)發(fā)展。1工程概況青島山東路高溫熱管水網(wǎng)工程屬于大口徑、高溫供水熱管道，DN800管道約為3200m，DN400管道約為400m，溝槽長度約為1800m，充水量約為1600m，設(shè)計運行參數(shù)為供、回水溫度135/70℃，工作壓力1.4MPa，采用一次性補償預熱直埋敷設(shè)。其管道安裝工藝流程為:管道、溝槽檢驗作坑—機械布管—管道組對、安裝—固定支墩澆注—焊口探傷(管道試壓)—管道預熱—補償器焊接—補償器保溫—溝槽回填壓實—竣工驗收及清理。—管道預制—開挖焊接操2技術(shù)難點1)一次性補償器的焊接：一次性補償器最后的焊接固定是角焊縫，強度要比管道上的對接焊縫小，是一個薄弱環(huán)節(jié),因此一定要控制好一次性補償器的焊接，不同廠家的一次性補償器都規(guī)定了各自的焊接工藝，若無要求，應(yīng)編制焊接方案，并征得設(shè)計、廠家的認可。2)預熱伸長量的計算及測量，此程序是保證預熱效果的關(guān)鍵，計算值與實際預熱值的誤差一般應(yīng)控制在2-3cm。3)升溫速度一般不應(yīng)超過4℃/h,使管道緩慢延伸，確保安全。對于較1長管線整段預熱由于采用的熱源功率一般不會太大，大火燃燒溫升速度一般不會超過4℃/h。3一次性補償器施工原理及施工要點3.1一次性補償器施工原理3.1.1熱應(yīng)力計算對于熱水管道所受到的熱應(yīng)力，按照供水溫度95℃，管網(wǎng)安裝溫度20℃計算，管道溫差變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力為：σ=α×E×Δt式中：α為鋼材線脹軸向系數(shù)1.2×10-5℃;E為鋼材彈性模量2.0×105N/mm2;Δt為溫度差℃，即：σ=1.2×10-5/℃×2.0×l05N/mm2×(95-20)℃=189N/mm2>123N/mm2(Q235B鋼管的許用應(yīng)力)。3.1.2熱應(yīng)力的釋放通過以上的計算可知，熱應(yīng)力σ已大于Q235B鋼管的許用應(yīng)力123N/mm2，也就是說管道的許用應(yīng)力承受不了因熱脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力。因此要保證供熱管道安全運行，必須將溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力合理釋放，釋放方式之一是在管道低溫狀態(tài)下對管道進行“冷緊”，迫使管道產(chǎn)生拉應(yīng)力，在管道受熱膨脹時，拉應(yīng)力和熱應(yīng)力直埋敷設(shè)是通過管道預熱3.2一次性補償器預熱直埋施工要點焊接完畢溝槽回填后(一次性補償器處不回填)，對管道進行預熱，管道熱伸長被一次性補償器吸收，達到預熱伸長計算值后，立即將一次性補償器的固定外殼與滑動套筒焊接牢固，使其不能再次伸縮，預熱結(jié)束后管道由于溫產(chǎn)生的應(yīng)力在管道中表現(xiàn)為拉應(yīng)力，使管道處于冷緊狀態(tài)，用以克服管道再次受熱時產(chǎn)生的應(yīng)力，這種直埋方式的安全可靠性較好，適應(yīng)范圍廣，補償器僅使用一次，故障率極低，并可延長管道的使用壽命。4工程整段預熱4.1預熱資源準備該工程進行整段預熱，預熱長度已超過設(shè)計所要400-500m，預熱熱源采用移動式常壓燃油熱水鍋爐，型號為：CWHS2-1-90/05，額定功率為2.1MW，進出溫度為90/70℃，水流量為72m3/h，配備熱水循環(huán)泵型相互平衡達到管系穩(wěn)定。城市供熱管道的無補償、一次性補償來達到管道的“冷緊”釋放熱應(yīng)力的，在管道降求的溝槽長度2

號為：KQL100/170-15/2，流量80m3/h，揚程40mH2O，功率15kW。4.2補償器預熱伸長的計算在一次性補償器安裝時，應(yīng)先計算各個補償器的預熱伸長量，預熱伸長量計算式如下：ΔL=α（tm.一tp)L式中α為鋼材的線脹軸向系數(shù)，1.2×10-5//℃;tm為預熱溫度(零應(yīng)力溫度)℃;tp為管道補償器焊接安裝時的環(huán)境溫度℃，該工程取25℃;L為補償段長度m。預熱溫度tm：(零應(yīng)力溫度)計算式如下：tm=(t1+t2)/2式中：t1為管道最高工作溫度，取熱網(wǎng)設(shè)計供水溫度;t2為管道供熱時循環(huán)最低溫度，一般供暖運行時取10℃。該工程：供水管tm=(135℃+100℃)/2=72.5℃回水管tm=(70℃+10℃)/2=40℃補償段長度計算式如下:L=(L1+L2)/2式中：L1,L2以設(shè)計尺寸為準，4.3在補償器上標記預熱伸長一次性補償器預熱伸長量計算無誤后，已安裝補償器上進行預熱伸長量標記(焊接固定檔板)或者在安裝前調(diào)整定位螺栓使滑動套筒限制在預熱伸長量計算值處，然后安裝。該工程中一次性補償器采用兩個生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，由于設(shè)計生產(chǎn)思路不同，一種補償器是按照設(shè)計所提供的全段熱伸長量進行生產(chǎn)；另一種是按照零應(yīng)力溫度計算的預熱伸長量進行生產(chǎn)。前一種補償器的外殼固定擋板與滑動套筒在預熱結(jié)束時不會接觸，兩者之間會有一定間距，焊接時需要外護鋼板加強，后一種補償器由于是按照預熱伸長量設(shè)計達到預熱伸長量時，補償器的滑動套筒應(yīng)與固定擋板接觸在一起，不需要外護鋼板加強。4.5預熱并進行補償器的焊接經(jīng)過40h的加熱后，回水管溫度達到40℃，根據(jù)補償器計算的補償量不同在生產(chǎn)的，在該工程在經(jīng)檢查回水管一3

次性補償器都未到達預熱伸長量計算值位置，因此決定鍋爐繼續(xù)升溫，同時注意補償器的熱伸長量，至48h回水管升溫至53℃時回水管各個補償器先后都已達到預熱伸量計算值位置，此時保持恒溫進行回水管一次性補償器焊接?；厮苎a償器焊接牢固后，鍋爐繼續(xù)燃燒升溫至73℃時供水管僅有兩處補償器到達預熱伸長量計算值位置，將這兩處的補償器焊接。升溫至82℃時剩余三處補償器仍未達到位置，最大差3cm，繼續(xù)升溫至88℃最高溫度時，這三處補償器基本無再伸長變化，維持86-88℃近40h后，觀察仍無伸長變化，因此不再延長預熱時間，即可進行補償器的焊接。4.6問題及措施在預熱過程中，有的補償器能夠達到預熱伸長量計算值位置;有的則不能，分析達不到預熱伸長量計算值的原因：一是管段中有兩處較大的折點，大大增加了管道熱伸長的約束力，二是管段覆土較深(埋深在4m以上，局部管段埋深在7m)。事實證明，管段地勢平坦，管頂覆土深度在2m以內(nèi)的，能夠及早達到預熱伸長量計算值，為了減小土壤磨擦阻力，包裹一層PVC塑料薄膜。5預熱過程中應(yīng)注意的事項1)根據(jù)工程實際情況確定預熱方式，比如：工期、環(huán)境條件、現(xiàn)場地條件、設(shè)計條件等，一般來講，對于敷設(shè)在郊外，允許長時間敞槽且臨時熱源比較方便時，應(yīng)優(yōu)先選用敞槽式預熱，對于沿城市街道敷設(shè)的管道，應(yīng)采用部分管填后預熱的方法。2)在預熱過程中，到達定一次性補償器是否到達預熱伸長量計算值位置，若沒有，可適當提高預熱溫度使其盡量到達伸長位置，回水管一般都沒有問題，因為回水管零應(yīng)力溫度（tm回）較低，即使此時一次性補償器達不到要求位置，在提高供水管〔tm供〕過程中，一般都能達到,問題在于達到供水管(tm供)以至于升到最高溫度時(預熱溫度一般不應(yīng)超過900℃)，供水管一次性補償器仍然有可能達不到位置，此時可以保持最高溫度恒溫8-10h，若仍然達不到位置或效果不明顯，也應(yīng)進行一次安裝管道時可以在管道外殼上形段回零應(yīng)力溫度是一個標志點，此時應(yīng)認真測量并確性補償器焊接，不應(yīng)再繼續(xù)升溫。6結(jié)束語