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对直埋采暖管道施工有关问题的探讨
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-09-02 16:49:51

【摘要】近几年供热管道直埋敷设方式因其投资较低在我国得到了广泛应用,影响其寿命的因素诸多,关系复杂,本文就近几年的工程实例加以分析。 

  1 前言 

  某开发区的直埋供热管道起步较早,并形成了一定的规模,冬季的供汽能力接近100吨/小时,各种管径的直埋蒸汽供热管道20多公里,在运行过程中出现过因管道设计、施工存在缺陷引起的管道蒸汽泄漏。笔者归纳为防腐、保温、保温防护层不妥,支管开口位置处理不当以及土建施工存在缺陷引起的。直埋供热管道从设计、施工构成一个有机整体,任何一个环节处理不当都会影响管道的正常使用寿命,本文就这个问题加以分析。 

  2 管道的防腐及防腐涂料(油漆) 

  供热管道就输送介质而言分为热水和蒸汽管道。热水管道的温度一般不大于130℃,蒸汽管道一般不大于300℃,有的设计人员往往在施工说明中对所选的防腐涂料的物理性能(耐磨、耐热性——主要是耐热性能)和化学性能(耐酸、碱性)考虑欠妥当,所刷的防腐涂料经过一段时间就脱落或爆皮,起不到应有的防腐作用,造成直埋管道的电化学腐蚀——雨季最为严重,影响管道的正常使用寿命。 

  2.1 钢管在土壤中的腐蚀 

  钢铁在土壤中的腐蚀主要是电化学腐蚀,其腐蚀速度主要与土壤的成分、含盐的种类、PH值、含水率、电阻率、透气性、温度、细菌等因素决定。一般含盐量大、或PH值低,电阻率小,腐蚀性大,其中电阻率因素影响较大。此外,土壤中的细菌也能造成埋地管道的腐蚀——细菌腐蚀。具有代表性的是厌气(氧)性硫酸盐还原细菌,这种细菌易在PH=6-8的透气性土壤中和污染海域的污泥中繁殖。 

  2.2 防腐涂料(油漆)的性能 

  防腐涂料的种类繁多,不同的成膜物质、溶剂和稀释剂、颜料和填料决定其性能各异,防腐涂料中的颜料和填料决定它的性能,(耐磨耐热、和)故此,应根据土壤的酸、碱性选择对应的防腐涂料(油漆)耐化学腐蚀性能。其中物理性能主要指的是耐温性能,工程技术人员在选择防腐涂料(油漆)时一定要注意耐温性能,根据管道输送的介质温度选择不同耐温性能的防腐涂料,以达到防腐的目的。 

  3 管道的保温及保温防护层 

  管道的保温层和保温防护层的好坏同样影响直埋管道的正常使用寿命,保温的好坏影响防护层的温度,防护层的损坏伴随夏季雨水的渗入,既加快管道的腐蚀破坏保温层的保温性能。 

  笔者所见到的直埋供热管道工程做法如下: 

  3.1 工程管一般输送蒸汽,经久耐用但初投资较大。外套钢管在焊接时,沿焊缝方向局部温度较高,内部破坏的超细玻璃棉无法恢复,会导致外套管局部温度较高,增加了热损失的同时也会导致外套管缠绕的玻璃钢不同程度的变质。例如某开发区的直埋蒸汽管道设计温度300,冬季实际270℃左右,2002年投入使用,2005年因管道泄漏割开后观察,工作管未见锈迹,虽然外套管防腐层玻璃钢出现脆化,但不影响防腐,拨开玻璃钢后未见外套管锈蚀。 

  3.2 工程管一般输送蒸汽,问题的关键在于保温层表面温度以及固定支墩处的高密度聚乙烯管的防渗漏问题,硅酸钙接缝处有空隙会导致外层防护层的局部温度升高影响高密度聚乙烯管的寿命;如果是钢筋混凝土固定支墩,固定支墩处高密度聚乙烯管与混凝土不易连成一体,如果夏季渗进雨水,冬季供汽时加快管道的腐蚀破坏保温层的保温性能,导致高密度聚乙烯管防护层温度过高,降低高密度聚乙烯管防护层的使用寿命,甚至出现裂缝。工程做法同样存在上述类似问题。 

  3.3 保温防护层工程做法,缺陷较大但工程造价低,被许多建设方采用,如果保温层为硅酸铝毡外包硅酸钙,外层耐高温聚胺酯,效果还好些,只要手工糊制的玻璃钢不渗水,也能满足使用;如果保温层岩棉或岩棉外侧聚胺酯发泡复合保温,由于保温层不能承重,若是蒸汽管道,难免引起管道下侧的保温层被压缩致使玻璃钢温度过高,过一段时间机械强度就降低了,由于土壤沉降引起玻璃钢破裂并伴随着雨水的渗入,加快了管道的腐蚀,加大了管路的热损失。例如某开发区初期建设的直埋蒸汽管道就是这种工程做法,管道的热损失很大,挖出的供热管道锈蚀严重,当初的玻璃钢防护层已经没有多大机械强度了,尤其是夏季不用只供采暖的直埋管道锈蚀更严重。 

  因此,直埋供热管道做好保温,保证外侧温度不超高是十分有必要的;保温层做到保温防护层不渗水也是施工的重要环节。 

  4 支管的开口位置和土建施工 

  4.1 设计直埋供热管道支管的开口位置是其位移越小越好,但由于土地位置所限,实际工程中干管与支管衔接三通的一定量的位移是不能避免的,由于热胀、冷缩引起管道焊缝出现裂纹,以前挖开进行了两次修补,2005年冬季运行时仍然在原地出现裂缝,经验算,假如是架空管道利用自然补偿没有问题,2005年按三通加固1型加固方案进行了加固,解决了焊缝开裂问题。笔者建议直埋供热管道支管开口处如果位移较大采取加固措施。 

  4.2 众所周知,非钢套钢直埋供热管道固定支墩的间距远远大于该管道架空敷设单位长度计算重量下的最大跨距。因此,土建施工的施工质量同样是相当重要的。土建施工除固定支墩保证质量外,土建的开沟槽及回填土也是较重要的环节之一,直埋管道土建施工的开沟槽以及开挖后的沟槽基土质情况同样影响工程的质量,如出现开沟槽深挖或者出现较长距离的非原土或沙土等现象,基础处理不好直埋管道就会出现“悬空”,超过或接近架空管道单位长度计算重量下的最大跨距现象,管道运行初期可能正常运行,但经雨季土壤自然沉降直埋管道“悬空”中间部位下侧难免出现开裂现象。 

  5 结论 

  5.1 直埋供热管道的防腐涂料(油漆)的选择要根据土壤的酸、碱性进行选择,管道刷第一遍油漆前一定要彻底除锈;根据管道输送介质的温度选择耐不同温度的防腐涂料,才能达到减小管道腐蚀延长使用寿命的目的。 

  5.2 直埋供热管道除选择合理的保温材料和厚度外,一定注意施工的工程质量,以防止保温层外壁温度过高引起防护层使用寿命的降低;保温防护层一定保证施工质量以防渗水,进而影响整体工程质量。 

  5.3 直埋供热管的开口位置优先考虑驻点附近,尽量选择沿管道轴向位移较小的位置,如开口位置如果有较大的位移,则采取技术措施加以补偿;位移量不算太大,建议开口三通根据管径的大小尽量采取对应的加固措施对三通进行加固。 

  5.4 土建施工严禁开沟槽过程超挖,如果出现超挖、沟槽基础非原土、沙土等可能出现地基承载力不均匀现象,将情况及时通知土建的设计者,按土建专业工程师的处理方案进行处理;回填土一定要夯实,以防直埋管道失稳。 

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