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直埋供熱管道安裝工程質(zhì)量探討論文
摘要：集中供熱是我國北方城市的主要供暖方式，隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市供熱管道鋪設(shè)范圍越來越廣，同時也導(dǎo)致管道故障層出不窮。在本文的研究中，對直埋供熱管道安全性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對于直埋供熱管道安裝階段的故障保證措施進(jìn)行研究，以期在直埋供熱管道安裝階段，通過采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硖岣咧甭窆峁艿赖陌惭b質(zhì)量及安全性。
關(guān)鍵詞：直埋供熱管道；安裝階段；質(zhì)量保障
隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平顯著提高。為此，人們對于生活的質(zhì)量也提出了更高的要求。我國北部地區(qū)冬季時間長、氣溫低，為此需要通過集中供熱的方式來保障人們的正常生活。但是由于受到各種各樣不良因素的阻礙和限制，給北方地區(qū)進(jìn)行供熱管道的鋪設(shè)帶來了很多不利影響。同時，由于直埋供熱管道具有管道連接點多、管道附件、維護(hù)困難等特點，使得直埋供熱管道事故頻發(fā)，在出現(xiàn)問題后，也難以很快的找到泄漏點，導(dǎo)致大量能源損失，為此在直埋供熱管道鋪設(shè)時就應(yīng)該嚴(yán)格控制鋪設(shè)質(zhì)量，保證區(qū)域內(nèi)的供暖安全。
1直埋供熱管道的安裝
鑒于直埋供熱管道的特點，在直埋供熱管道安裝時，應(yīng)從選材階段、布置階段和敷設(shè)階段來保障直埋供熱管道的安裝質(zhì)量。
1.1管材的選擇
1.1.1管道材質(zhì)的選擇
根據(jù)直埋供熱管道對輸送介質(zhì)的要求，直埋供熱管道可以采用雙面埋弧螺旋焊接鋼管、無縫鋼管、有縫鋼管等管材。直埋供熱管道的內(nèi)壓較低，如果內(nèi)壓引起的應(yīng)力在允許值的50%以內(nèi)，那么管道直接爆裂的可能性非常小。導(dǎo)致管道破裂的最大可能是由于溫度應(yīng)力所引起的塑性疲勞破壞。為此，在選擇直埋供熱管道的管材時，應(yīng)該考慮管材的抗疲勞性。這就要求直埋供熱管道的管材選擇易焊接、塑性較好的材質(zhì)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性考慮，一般選擇10#或20#鋼材較為合適。
1.1.2管壁厚度的選擇
在管道的厚度選擇方面，增加管材的厚度并不能夠降低管道內(nèi)部的軸向應(yīng)力，反而因為管材厚度增大，導(dǎo)致供熱管道過渡段的熱伸長量和對固定墩的推力增大，同時也會加大工程建設(shè)成本。因此應(yīng)該根據(jù)具體工程現(xiàn)狀，結(jié)合管道壓力情況，選擇合適的管道厚度。
1.2管道的布置
直埋供熱管道的布置合理性會對管道的敷設(shè)方式造成直接影響。管道的布置應(yīng)該根據(jù)《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，綜合考慮熱源位置、熱負(fù)荷分布、管道與地上/地下管線和構(gòu)建物、經(jīng)濟(jì)影響等因素來進(jìn)行確認(rèn)［5］。
1.3管道的敷設(shè)
按照長直管道是否允許出現(xiàn)補(bǔ)償管段，直埋供熱管道的敷設(shè)方式可以分為有補(bǔ)償敷設(shè)和無補(bǔ)償敷設(shè)兩大類。直埋管道敷設(shè)時，需要注意如下的要點：（1）供熱管道要盡可能地利用轉(zhuǎn)角自然補(bǔ)償；（2）在彎頭、三通等應(yīng)力較為集中的部位，需要進(jìn)行應(yīng)力驗算，如果應(yīng)力驗算不通過，則需要加設(shè)補(bǔ)償器或者固定墩來進(jìn)行保護(hù)；（3）從主干供熱管道引出分支管時，在分支管上應(yīng)該加設(shè)彎管補(bǔ)償器或軸向補(bǔ)償器或固定墩；（4）可以采用對管道進(jìn)行預(yù)處理或設(shè)置補(bǔ)償器的方式，來減少供熱管道的軸向力；（5）如果管道通過區(qū)域的地基軟硬度不一致，則需要對地基進(jìn)行過渡處理；（6）所設(shè)置的軸向補(bǔ)償器應(yīng)該與供熱管道軸向保持一致，并且在距離補(bǔ)償器12m的范圍內(nèi)不應(yīng)該有轉(zhuǎn)角或者邊坡。
2直埋供熱管道安全性分析
除了各種自然災(zāi)害，或者人為破壞等不可控的外力因素以外，直埋供熱管道的安全性主要由管道內(nèi)的應(yīng)力大小所決定，而管道應(yīng)力大小由作用于管道的荷載所決定。不同類型的荷載，會導(dǎo)致直埋供熱管道產(chǎn)生不同性質(zhì)的應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致直埋供熱管道產(chǎn)生不同形式的破壞。其中，壓力和溫度是直埋供熱管道上所受到的兩種最主要的荷載。直埋供熱管道安全性影響因素主要包括如下幾個方面：（1）土壤對管道的反作用力管道側(cè)向位移所導(dǎo)致的土壤側(cè)向壓縮反作用力和管道軸向位移所導(dǎo)致的土壤軸向摩擦力。（2）峰值應(yīng)力如果供熱管道的局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)，會產(chǎn)生集中峰值應(yīng)力，雖然峰值應(yīng)力直接導(dǎo)致管道破壞的可能性較低，但是循環(huán)變化的峰值應(yīng)力會導(dǎo)致管道疲勞破壞。一般而言，直埋供熱管道的三通處、彎頭處所產(chǎn)生的應(yīng)力就屬于峰值應(yīng)力。（3）熱應(yīng)力供熱管道所鋪設(shè)的范圍一般較小，在較小區(qū)域范圍內(nèi)的土壤變化不明顯。因此直埋供熱管道在土壤均勻支撐下，管道的自重一般不會產(chǎn)生自重彎曲應(yīng)力。但是，在直埋供熱管道選材時，為了確保在長時間磨損和腐蝕之后的管材仍然能夠承受管道內(nèi)熱水的壓力，因此管道的公稱壁厚會遠(yuǎn)大于管道內(nèi)水壓力所需的設(shè)計壁厚。導(dǎo)致管道內(nèi)的熱漲變形無法完全釋放，管道內(nèi)產(chǎn)生較大的軸向壓力和壓應(yīng)力。通過如上的分析可以看出，直埋供熱管道的安全性關(guān)鍵影響因素為熱應(yīng)力，而管道內(nèi)壓的影響較小。
3直埋供熱管道工程質(zhì)量保障
通過對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
通過分析，可以看出熱應(yīng)力是直埋供熱管道安全性的關(guān)鍵影響因素。管道內(nèi)水溫在最低溫度和最高溫度之間循環(huán)變化時，所產(chǎn)生的應(yīng)力變化會導(dǎo)致循環(huán)塑性破壞。應(yīng)力變化與管道的安裝無關(guān)，因此預(yù)應(yīng)力安裝無法有效解決循環(huán)塑性問題。防止循環(huán)塑性破壞的有效方法就是在管道的直管段安裝補(bǔ)償裝置，并且根據(jù)工程具體情況來調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置間距，從而有效地控制供水管道的應(yīng)力變化，防止管道的塑性破壞。
3.2防止疲勞破壞
直埋供熱管道的疲勞破損就是指由于應(yīng)力集中，供熱管道的局部地方引起循環(huán)塑性變形，最終導(dǎo)致直埋供熱管道破壞。直埋供熱管道的變徑、折角、彎頭、三通等關(guān)鍵處都是應(yīng)力集中之處。當(dāng)管道內(nèi)的壓力變化和溫度變化時，在這些應(yīng)力集中點，由于應(yīng)力變化產(chǎn)生峰值應(yīng)力，在較小的范圍內(nèi)，產(chǎn)生循環(huán)塑性變形，最終導(dǎo)致直埋供熱管的疲勞破壞。峰值應(yīng)力變化范圍越大，那么管道就會在越短的時間內(nèi)漏水、開裂。在具體工程應(yīng)用中，可以通過增加補(bǔ)償器補(bǔ)償，或者采用固定墩加固的方法來減少應(yīng)力變化，減少峰值應(yīng)力變化范圍，甚至完全消除峰值應(yīng)力。
3.3防止失穩(wěn)破壞
在直埋供熱管道安裝過程中，除了需要考慮管道的循環(huán)塑性破壞以外，還需要考慮管道的穩(wěn)定性問題。管道溫度從安裝時的低溫升高到最高溫度的過程中，會產(chǎn)生升溫軸向壓力，最終導(dǎo)致管道整體失穩(wěn)破壞。在北方低溫天氣下安裝直埋供熱管道時，可以采用無補(bǔ)償冷安裝方式安裝錨固直管段，來增強(qiáng)管道的穩(wěn)定性。在供水管道管徑≤DN500、水溫≤130℃的供熱網(wǎng)絡(luò)中，采用無補(bǔ)償冷安裝方式，可以有效地防止循環(huán)塑性破壞。而且當(dāng)直埋供熱管道的埋藏深度≥1m時，還能有效防止管道的整體失穩(wěn)。但是，為了保護(hù)閥門、大小頭、折角、彎頭、三通等管道薄弱部件，有時還需要設(shè)置補(bǔ)償裝置，或者增加管道埋藏深度來提高管道的整體穩(wěn)定性。
4結(jié)語
隨著城市的不斷擴(kuò)建，我國北方城市的集中供熱區(qū)域正在不斷擴(kuò)大，直埋供熱管道的鋪設(shè)長度越來越長，安裝工藝也不斷改進(jìn)。為了確保城市供熱網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行，減少城市供熱網(wǎng)絡(luò)的故障次數(shù)，在直埋供熱管道安裝階段，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施來提高直埋供熱管道質(zhì)量，以減少故障的發(fā)生，以及故障發(fā)生所帶來的損失。
參考文獻(xiàn):
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