直埋供热管道一次性补偿施工工艺

　　随着城市化进程的加快和人民生活质量的不断提高，城镇集中供热的普及程度越来越快，供热管网的建设、改造和运行管理受到各级政府主管部门的高度重视。在供热管网的建设、改造和运行使用中，高温热水管道运行的安全性被普遍关注，尤其是热力补偿器由于受热胀冷缩的作用疲劳受损，造成管道渗漏是影响安全运行的主要因素。供热管网采用一次性补偿直埋敷设无疑是解决以上难题的最佳方法。
　　管网采用一次性补偿直埋敷设，在施工中预热伸长量的计算、测量及一次性补偿器的焊接和预热伸长量的控制一次性补偿直埋敷设成功的关键。
　　一、工艺原理
　　1、直埋供热管道一次性补偿原理
　　管道安装完成后，把管道加热到预热温度，一次性直埋补偿器被压缩，达到计算的预热伸长量后将补偿器外套筒锯形搭接焊缝焊死，使补偿器成为刚性整体，不再有补偿能力。实际运行中则由管道的拉伸—压缩弹性变形进行补偿。
　　2、直埋一次性补偿器预热计算
　　（1）预热伸长量计算
　　在一次性补偿器安装时，应先计算各个补偿器的预热伸长量，预热伸长量计算式如下：
　　（公式1）
　　式中α—钢材的线胀轴向系数，0.012mm/m℃；
　　ty—一次性补偿覆土预热温度(零应力温度)，℃；
　　tp—管道补偿器焊接安装时的环境温度，℃；
　　L—补偿段长度，ｍ。
　　（2）一次性补偿覆土预热温度ty确定
　　（公式2）
　　式中t1—管道最高工作温度，取管网设计供水温度；
　　t2—管道供热时循环最低温度，一般供暖运行时取10℃；
　　F—单位长度预热段土壤对管道的摩擦力，N／m；
　　LC—计算的管段长度，m；
　　E—钢材的弹性模量，Mpa；
　　A—钢管管壁的横截面积，m2。
　　二.施工工艺流程
　　施工准备→沟槽开挖检验→管道预制、布管→管路组对、安装→焊口探伤、管道试压清洗→沟槽回填压实→管道预热→补偿器二次焊接→补偿器保温回填→竣工验收及清理。
　　三、操作要点
　　1、沟槽开挖检验
　　（1）沟槽定位、定线应采取整体放线、统一开挖，以统筹调整施工中碰到的地下、地上障碍。管道沟槽应按照设计所规定的平面位置和标高开挖。
　　（2）为防止基土扰动严禁超挖，采用机械开挖时，开挖后应预留200mm厚土层，管道安装前应用人工统一清底至设计标高。测量人员利用经纬仪和水准仪分别控制沟槽中心线和高程，并在槽底每隔10m设一控制桩。
　　2、管道预制、布管
　　（1）工程施工时采用沟槽一侧布管，即将管材沿沟槽一侧一字排开，且距沟槽边缘最小距离不应小于0.5m。布管前应测量管口周长、直径以便匹配对口。各种管件按图纸中所注位置对应摆放，过路地段不能一字排管时可集中存放再二次倒运。
　　（2）预制管道可以单根吊入管槽内安装，也可以2根或多根组焊完后吊入管槽内安装，2根或多根组焊在平坦的地面组装。
　　（3）预制管道下管时宜用吊车下管或两台吊车抬管下管，但是吊点的位置应按平衡条件选择，应用平衡架柔性宽吊带（>150mm）吊起，稳起、稳放，以保护管道外套不受损伤。
　　3、管路组对、安装
　　（1）对于覆土预热的管段，在覆土前需在保温管外包0.5mm厚的聚乙烯薄膜，以保持摩擦力的稳定和应力，塑料膜与外套管之间不允许有砂土夹杂。
　　（2）在管道的转弯处及T型分支处两侧加装泡沫垫，以吸收水压试验及预热安装管道正负两个方向的位移。泡沫垫的材料为密度70～80kg/m3的防潮型弹性PUR材质制成。
　　（3）阀门、补偿器安装
　　1）阀门、补偿器在安装前应根据设计要求核对阀门的型号以及补偿器安装方向，复核产品合格证。阀门、补偿器各部件不得有裂纹，气孔，砂眼，浇筑不到等缺陷。
　　2）阀门安装
　　阀门安装时应按介质流动方向确定其安装方向，并在关闭情况下安装。阀门在阀门井内的位置要便于操作。阀门的操作结构和传动装置应进行清洗、检查和调整，达到灵活可靠，无卡涩现象。
　　3）补偿器安装
　　a一次性补偿器安装在管道的直线部分，按固定的间距安装一次性补偿器。
　　b安装前检查补偿器的实际长度与规定的最大安装长度是否一致，若不一致用调节螺杆调整，并使膨胀节两端面的平行度不大于0.003DN，且不大于3mm。
　　c一次性补偿器的安装长度应等于最短工作长度加上最大补偿量，一次性补偿器的最大补偿量应大于管道预热后每个补偿器所在独立管段的膨胀量。
　　4、焊口探伤、管道试压及清洗
　　（1）焊口探伤
　　工作管的现场接口焊缝应进行100%X射线探伤检查，焊缝内部质量不得低于现行国家标准《钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级》GB/T12605中的II级探伤质量要求。三通焊缝焊脚高度应大于8mm。
　　（2）管道试压
　　1）管道升压时管道的气体应排除，升压过程中，当发现弹簧压力计表针摆动不稳，且升压较慢时，应重新排气后再升压。应分级升压，每升一级应检查后背、支墩、管身及接口，当无异常现象时，再继续升压。
　　2）水压试验过程中，后背顶撑，管道两端严禁站人。水压试验时，严禁对管身，接口进行敲打或修补缺陷，遇有缺陷时，应做出标记，卸压后修补。
　　3）水压升至试验压力后，30分钟无降压无渗漏为合格。试压完毕，核对记录，并填写《管道系统试验记录》。
　　4）管道清洗前，把不应与管道同时清洗的设备及仪表等与需清洗的管道隔开。
　　5）排水管道应在水流末端的低点接至排水量可满足需要的排水井或其它允许排放的地点，排水管的截面积不小于被清洗管的60%。
　　6）水力冲洗应连续进行并尽量加大管道内的流量，一般情况下管内的平均流速不应低于1m/s，以入水口与排水口的透明度相同为合格。
　　5、沟槽回填压实
　　（1）管道安装完成后沟槽回填用黄沙回填至管顶200mm（沙包管），然后用原土回填到管顶600mm后方可分层夯实。
　　（2）回填应根据设计要求分层回填，层层夯实、平整，筑路中恢复路面。
　　（3）回填土每层的压实遍数，应按要求的压实度，压实工具、虚铺厚度和含水量，经现场实验确定。
　　（4）回填土运入槽内不应损伤管节及接口；压实应逐层进行，不得损伤管道；管道两侧和管顶以上50cm范围内应采用轻夯压实，管道两侧压实面的高差不应超过30cm。
　　6、管道预热
　　（1）预热资源准备
　　预热热源可以利用锅炉房或热力站作为预热热源，对热网各段预热热。现场不具备上述条件时可采用移动锅炉。当采用锅炉房或热力站预热时，可利用供热总站循环泵对系统加压预热。采用移动锅炉加热时，需单独设置循环泵，循环泵的流量和扬程根据管道的直径、长度和管道安装现场的地形地势确定。
　　（2）预热流程
　　整个管网先通水，其温度要低于预热温度，使管道缓慢释膨胀，然后分段预热，每400～500m为一段。
　　当若干个预热段处于同一个试压段中间没有分段阀门隔断时，可在每个预热段的尾部连接一个循环管，被预热段的循环门打开，其余的循环门关闭，由于关闭段的水不流动，因此也不会升温。如此可逐段完成预热。
　　预热流程示意图见图1，其中预热循环管应为最大管径的20%～40%。
　　图1预热流程示意图
　　（3）确定基准点
　　管道预热前先确定一个测量的基准点，管道（含支管）的起点和终点及弯头处均设测点，观测管线位移沿长度方向上的均匀性。
　　（4）补偿器预热伸长量的计算
　　补偿器预热伸长量的计算按工艺原理中各公式计算。
　　（5）在补偿器上标记预热伸长量
　　一次性补偿器预热伸长量计算无误后，根据补偿器计算的补偿量不同在已安装补偿器上进行预热伸长量标记（焊接固定档板）在达到预热伸长量时补偿器的活动套管应全部达到预热伸长量标记（固定挡板）位置立即焊接，由于补偿器是按照预热伸长量设计生产，在达到预热伸长量时，补偿器的滑动套筒应与固定挡板接触在一起，不需要外护钢板加强。
　　（6）预热及补偿器的焊接
　　1）预热时，升温速度不应大于4℃/h，使管道缓慢延伸，确保安全。对于适用集中供热管网预热的管段，应控制好阀门的开度，防止升温过快，造成线路损坏。
　　2）经过加热后，回水温度达到回水管预热温度ty回水。在预热期间，指定专人注意观察一次性补偿器位移情况，并做好记录。在补偿器固定板拆除之前，需做好位移标记，并将拆除前状态作为标记的零点，同时补偿器要设置限位板，以防补偿器压缩过量。当某个补偿器压缩量达到预热膨胀量时，保持恒温，开始补偿器焊接。而后继续升温，同时注意补偿器的热伸长量，直到回水管各个补偿器都达到预热伸长量计算值位置并在保持恒温下焊接完毕。
　　3）回水管补偿器焊接牢固后，继续升温至供水预热温度ty供水，供水管施工程序按回水管进行。
　　4）所有补偿器焊接时对称点焊，点焊完成后进行补强焊接。补强焊接采用内凹角焊缝，这种焊缝在焊趾处向母材是平滑过渡的，应力集中较小。焊接时应满焊、焊缝焊脚需要平缓过渡且焊缝高度在8mm以上以保证管道在供暖停止后收缩的冷拉应力。
　　7、补偿器保温和回填
　　一次性补偿器焊接固定后，把温度降到20℃将一次性补偿器保温并用聚乙烯外套密封防水，补偿器用砖砌800×400支墩，然后进行回填。
　　四、效益分析
　　使用一次性直埋补偿器，减少了水压试验临时固定设施费用。相对普通直埋供热管道补偿施工技术，工期提起完成，从而能够大大节约人工费、材料费及机械租赁费。管道安装完成，除补偿器处即可局部回填，避免了长期敞沟，减少了给交通和商业带来的不便。具有良好的经济效益和社会效益。