供热管道直埋无补偿冷安装技术的应用

供热管道直埋无补偿冷安装技术的应用

马福

山西省工业设备安装集团有限公司

摘要：详细介绍了直埋预制管道敷设最常用的安装方法，分析了各种安装方法的优缺点，特别侧重于直埋无补偿冷过程中供热的应用。此外，我们还会根据情况提供解决方案，并针对过程的某些细节提出建议。

关键词：供热；无补偿直埋；冷安装；方法

近十年来，我国直埋敷设预制保温管发展成为供热管网的主要布线方式。造成这种情况的主要原因是土建工程量小，进度快；占地面积小；高安全性；降低管道寿命投资成本；高效的传热。此外，我们在施工领域也遇到了使用这项技术的问题，并积累一些经验大家共同探讨。

一、直埋管道中的应力分析

1.管道荷载。直埋地供热管道的主要负荷包括两个主要方面:工作压力和温度变化。当直埋供热管道工作时，不管管道变形如何，其压力都保持不变。产生的力称为主应力。由于温度变化对管道的影响(例如位移)，因此生成的力称为二次应力。

2.土壤的影响。一般来说，如果敷设在有沟和架空。由于管道自身的重量，管道会产生弯曲的轴向变形；但是，在土壤上，土壤的物理力在一定程度上起到支撑作用，从而有助于减轻管道的重量并减少相应的弯曲变形。因此，通常可以忽略它对管道刚度和强度的影响。由于地面摩擦和压缩反应导致管道温度升高，从而限制了由于热膨胀和冷收缩而导致的加热管道变形，从而产生更大的二级应力。

二、有补偿直埋敷设和无补偿直埋敷设设计方法的主要区别

传统的管道强度校核方法不会对不同载荷下的应力条件进行分类，而是使用弹性或极限分析理论进行校核。补偿器吸收热位移，降低直管段的应力。结果表明，使用了许多安装支架和补偿器，并计算了具有扩展负荷分类的直管道的弯曲强度。根据不同的力条件对约束进行分类和控制。温度应力由稳定性分析理论控制，因此只有管段符合应力分析的载荷要求，而无需配置补偿来降低直线段的温度载荷。

三、直埋管网敷设方式

敷设直埋管网系统的方法有两种:一种是补偿直埋的，另一种是无补偿直埋的。另一种方法是，有补偿直埋管道，而回水管管道无补偿直埋。无补偿直埋改变了管道通过补偿器获取管道热膨胀的方式，从而降低了管道的应力。而是利用钢的强度和应力特性，在降低应力值的同时实施了该方法。

四、直埋管网安装方式

1.无补偿的冷安装。是指在正常的环境温度下焊接管道和沟槽回填。管道应力计算采用分类学和定性分析理论。设计中将考虑荷载工况的可能组合。根据原因、来源、范围、性质和危险程度对约束进行分类，并对其强度进行不同的检查。采用上述方法设计的直埋热水管道不需要直管段的补偿或预热装置。在冷条件下安装焊缝和沟槽回填的过程。在低温环境中，管道处于零应力状态，热应力在工作状态下增加，但应力变化范围始终在允许的范围内控制。这种设计方法在热水管道的直埋敷设中具有明显的优势，可以充分利用温度约束特性并优化管道的载荷能力。

2.预应力装配方法。有两种方法:敞沟预热和一次性补偿器。管道温度达到或超过预热温度时进行回填或焊接。从环境温度到预热温度的热扩展提前释放。当管道温度下降到环境温度时，管道会受到拉伸约束，但当管道温度上升到高于预热温度时，管道会受到压力约束，从而产生预应力效应。在工作状态下，由于提前释放一定数量的热膨胀变形，在工作过程中管道的压应力和拉伸应力不超过钢材的允许应力(1)敞沟预热。管道可以在覆土之前进行敞开式预热。如果不存在地面摩擦，则可以提前释放管道的热膨胀变形，其中预热温度是管道段的平均应力为零的温度。在预热温度下加热管道时，覆土后会冷却，以便管道达到一定的平均应力水平。第一次运行后，管道末端的移动基本上与冷安装相同，但可防止冷安装移动过大。(2)一次性补偿器。方法是在管的直段上按计算的间隔定义一次性补偿器，在补偿器附近挖一个沟槽，然后填充沟槽。在第一次加热过程中，当一次性补偿器补偿达到预释放的热膨胀量时，一次性补偿器焊接在整个管线上，从而释放管线的热膨胀变形。由于地面摩擦，两个点补偿器之间的局部应力大于补偿器上的局部应力。但是，由于系统温度的变化，应力在多次变化后趋于均匀。

五、直埋无补偿冷安装在设计及施工中的注意事项

1.沟槽要求。土方是直埋地供热管道无补偿冷却设施设计和实施的重要组成部分，与供热管网实施质量直接相关。在许多供热系统建设土方工程的情况下，发现部分土方开挖在填方上，土方工程基础未按照设计要求进行处理，管道直接上升，使基础变得不稳定。造成管道底部不规则沉降；开挖沟槽时，不宜检查沟槽底部的标高，使管路底部不能与沟槽底部紧密接触，导致局部底面悬置；此外，当管道进行端对端焊接时，使用提升管方法进行端对端焊接，使管道底部悬置，使管道失去统一的支撑。最后，焊接接头中的裂缝和泄漏影响加热系统的安全运行。为应对上述问题，采取了一系列有针对性的措施，解决了直接埋地供热管道冷库建设中遇到的问题。（1）在土方前严格测量放线、高程；检查中心线、横断面和高程：机械开挖预留200mm，然后使用手动和机械开挖达到管的基准高程。（2）槽的填充采用人工和机械填充。填充槽时，管道底部小于200mm，管道顶部大于200mm，管道腔内的沙填充，地粉状土填充400mm压实后，97%压实后，应进行下一次填方压实。在管端1000mm处，下一个填方压力采用机械夯实。

2.管材要求。（1）一次供水系统的设计温度一般为130℃，因此一次供水系统需要较高的管道。一方面，传动环境温度高，保温性能好，耐高温性能好，防止保温在高温运行过程中碳化，造成预制温度管固有的性能损失；另一方面，由于运输距离、速度等原因当环境温度较高时，管道必须承受更大的压力。此外，由于管道是直接埋设的，因此当管道拉伸时，恒温器的高密度PVC外壳可承受大量摩擦。因此，外壳和绝缘材料、绝缘材料和钢管必须具有强大的结合力，以确保其“三位一体”。同时，土压力也要求外壳具有一定的承载能力。（2）三通加固和抽出分支。在技术设计中，应使用直径不同的三通管道进行加固。然而，长期以来人们一直错误地认为，加固的目的是保护分支。实际上，加固的主要目的是保护主管道，因为支管在主管道打开后焊接，主管道被切开，应力集中发生在管道运行过程中，管道必须承受并传递巨大的轴向载荷，为了避免在运行过程中主路被破坏，必须大口径直埋管道三通加固的设置。

3.选择阀门。对于所有管道及其附件，无补偿的埋设管道承受较大的轴向载荷，而对于弯头，则承受较大的环向应力。此外，所有管道和配件都在地下、恶劣环境和有限的空间内。因此阀门和附件的选用必须符合特殊要求。

4.焊接和试验要求。必须加强焊接链管理，因为无补偿直接埋管必须承受运行过程中的巨大负荷，焊接质量非常高，焊接材料选择、烘干、焊接认证、雨天、零度以下采取特殊措施。

国内外供热行业广泛认可采用先进的应力分析方法安装和铺设预制保温管道，而无补偿冷安装这是一项非常成熟的技术。在今后的实际应用中，每一个细节都要认真对待，项目质量要把握，供热管道无补偿冷安装技术将在节能减排过程中发挥重要作用。

参考文献：

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[4]王平.直埋敷设热水管网强度设计中的几个概念性问题.区域供热.2019(3).