低压热力管道堵头预压施工技术

低压热力管道堵头预压施工技术

董雷

中铁四局集团第六工程有限公司 西安 710000

摘要：热力管道压力试验是通过成套小型机械系统将纯净水注入管道内部，使其压力分段、分部达到设计及规范规定的试验范围，检查管道整体位横向移状态以及纵向变形情况，及时调整压力的增加速度。通过现场安装试验和堵头预压施工技术，使整个系统的各个部分在设计及规范规定的使用周期内部及参数范围内部安全工作，避免因压力试验堵头承载力不足，造成结构物损坏。压力管道的压力试验，简单模拟管道工作状态，有效解决运行期间由于自身强度以及严密性出现的最不利状态。

关键词：低压热力管道堵头预压施工；横向移状态；纵向变形；堵头承载力。

1.低压热力管道堵头预压施工技术

1.1低压热力管道堵头预压施工技术特点

压力管道施工过程堵头预压技术的施工综合了现行压力管道实验技术的优点，增加实验步骤，减少试验效果带来的对主体结构物的损伤，消除直埋式管道压力试验过程中受力部位填土不密实的缺陷，有效限制管道的轴向伸长及管道固定端设置的混凝土或者非混凝土构造物的位移，保护了管道安装的附属设施设备。

1.2低压热力管道堵头预压施工技术适用范围

    现行施工建设或者新建改建的集中供热工程、供水工程、低压状态、中低压状态、高压状态以及其他直埋式压力管道施工工程。用于压力管道安装过程中的材料、工序、成品检验和耐压试验。

1.3压力管道堵头预压技术施工现场操作要点

强度试验应在试验内的管道接口防腐、保温及设备安 前进行，管道安装使用的材料、设备资料应齐全，自由端的临时加固设置安装完成，并应经设计算与检查确认安全可靠，试验管道与其应用盲板或采取其他措隔开，不影响其他系统的安。

严密性试验应在试验范围内的管道工程 部安装完成后进行。压力试验长度宜为一个完整的设计施工，试验用的压力表应经校验，其精度不得小于1.5级，量 程应为试验压力的1.5倍〜2倍数量不得少于2块，并应分别 安装在试验泵出口和试验系统末端，横向型、铰接型补偿器在严密性试验前不宜进行预变位，管道支架已安装调整完固定支的混凝已达到设计强度回填土及压实度已满足设计要求，管道自由端的临时加固置已安装完成，并经设计核算 与检查确认安全可靠。

1.4管道封端操作要点

(1)根据施工现场已经具备的施工作业情况，及时清理修整管道端部位置，保障管道封

端工作的顺利进行，同时清理管道端部杂物使管道端部具备堵头预压技术的施工条件。

    (2)管道封端位置采用钢板结合主次楞的方式进行焊接施工，焊接时，检查管道焊口是否符合管道焊接要求，焊接完成后检查焊缝质量，是否满足压力试验的施工需求。

(3)焊接封端应提前进行检验，或进行有效计算工作，保证焊接材料以及焊口在试验压力下满足承载要求，同时满足焊接焊口施工的严密性以及强度要求。

(4)管道封端位置的设置需满足管道压力试验过程中，堵头位置受力均匀且不出现或者减小出现应力集中、偏压等情况。避免由于受力因素导致管道封端为之焊接接口质量受到影响出现不利因素，造成管道封端的渗漏情况偏差超出合理限度之外。其次避免管道在中低压、高压状态下试验出现的不安全因素，造成的人员伤害。

(5)封端位置严密性要求。管道封端是整个管道试压包中不可或缺的一个环节，合理的封端设置是保障管道压力试验结果准确的重要因素。压力管道主体结构经过探伤检测合格。主体结构内部的微渗漏情况将远小于管道封端位置的渗漏状态，因此管道封端位置的封端质量是对不仅其强度提出要求，同时也对管道的严密性提出严格要求，只有在同时满足管道管道封端强度和严密性均符合要求的基础上才能进行有效的压力以及严密性试验。

2.管道主体结构封端位置做法具体分析

两种情况具有相同的结构特点、受力特性、以及收到压应力相同的分散方向。其结构特点都简单采用封端钢板以及两条限位钢板焊接组成。封端钢板材质需满足焊接施工过程的有关要求，其次保证材质能够承载管道压力状态下的承压需求，在加压试验过程中封端钢板不变形，应力扩散情况均匀。

压力管道压力实验之前，封端位置焊缝除了满足焊接工程强度要求外，同时应保证其严密性符合要求，避免焊接压力试验过程中出现的封端位置因焊接质量缺陷引起的焊口渗漏等不良状态的出现。

2.1封端位置的受压状态力学分析：

受压工作面和管道封端钢板垂直：

图1受压工作面和管道封端钢板力学分析

设封端位置有效承压面积为S，压力试验压力值为P。故有：

压力增加值随时间的函数关系为：

设力F和x轴的夹角为φ，根据力学平衡方程可知：

由力学计算方程可分析管道封端压力值预期角度的关系既：φ值越大的越大管道封端位置受到的沿斜面向上的力越大。

两种受力状态可以得出：压力管道的封端采用垂直面封端时，其在斜面方向上的分力为0，试压过程中的压力应力的分散全部由管管道垂直面的进行传递和分散，其稳定性更好，相对于存在一定的夹角的封端面更为稳定安全。

封端钢板加平行限位板封端的封端方式，受力特点更好，结构更加方便简洁，安全可靠，可操作性强，对其附属构造物的要求较低，具有较为普遍的适用范围，普遍适用于直埋式压力管道压力试验堵头封端的应用。

在较高压状态下的压力试验条件下采用，这种封端的作业形式能够有效地对封端位置的板体进行加强处理，其受力特性由简单地面受力面传播，转换为由面受力传递给次楞由次楞传递给主楞再通过主楞将封端位置的压应力进行有效地扩散处理。其次在封端采用焊接施工的条件下，焊接钢板厚度与期望值存在较大的偏差，单焊接工艺焊口严密性以及强度满足要求的前提下，可以考虑采用封堵钢板加角钢限位装置进行加强处理。弥补钢板厚度和期望值存在一定差距的不足。

3.结论

压力管道堵头预压技术的提出，同时也向提出了两个重要的重量控制薄弱环节即：承压土体的回填压实以及压缩性控制、管道轴向伸长值控制两个重要的施工参量。压力管道堵头预压技术的应用，是对整个管道系统在受压状态下的一种重要保护手段，同时在一定成程度上削弱了质量问题的发生频率，提高了压力试验的成功率。根据堵头预压技术的施工分析，可以发现压力管道堵头预压技术的提出以及应用，解决了压力试验过程中管道堵头位置压实合格以及压力状态下管道轴向伸长值无法控制的弊端，提升了施工过程质量。

参考文献：

[1] 马骏骋,闫博文,肖梅杰,等. 热力管道阀门关停过程中的水锤效应分析[J]. 科技创新与应用,2022,12(21):55-58.

[2] 徐楠. 浅谈热力管道安装过程质量问题的控制[J]. 建材发展导向（下）,2019,17(9):106.

[3] 薛文涛. 分析热力管道安装过程质量通病的防治[J]. 区域治理,2018(42):275.

[4] 李鹏. 探讨热力管道安装过程质量通病及防治措施[J]. 四川水泥,2016(4):318.