城市供热管道一次性补偿预热施工方法

　　摘要：对于城市集中供热管道的一次性补偿预热施工方法,目前在施工中应用的较少，通过工程实例把施工过程中的实践数据、应用公式、施工步骤、要点及应注意的问题作了介绍。实践表明：在城市主干道上的埋地集中供热管道采用此种施工工艺，优点是减少了补偿器损坏的机率，减少了维护费用，安全性能可靠，而缺点是预热工艺较复杂，准备工作及预热时间较长。

　　关键词：一次性补偿，预热施工，零应力温度

　　

　　为使城市供热管网在运行中安全、经济，城市供热直埋管道一次性补偿得到了广泛应用.城市供热管道直埋敷设方式一般可分为3种：有补偿直埋敷设、无补偿直埋敷设、一次性补偿直埋敷设。随着社会的发展，居民生活水平的提高，城镇冬季供热的集中化、普及化，使用户和运行管理方对供热管道，尤其是高温热水管道运行的安全性、稳定性越来越重视，迫使设计和安装工艺逐渐由有补偿敷设向无补偿、一次性补偿直埋敷设发展。

　　1工程概况

　　青岛山东路高温热水管网工程属于大口径、高温水供热管道，DN800管道约为3200m，DN400管道约为400m，沟槽长度约为1800m，充水量约为1600m，设计运行参数为供、回水温度135/70℃，工作压力1.4MPa，采用一次性补偿预热直埋敷设。其管道安装工艺流程为:管道、沟槽检验—管道预制—开挖焊接操作坑—机械布管—管道组对、安装—固定支墩浇注—焊口探伤(管道试压)—管道预热—补偿器焊接—补偿器保温—沟槽回填压实—竣工验收及清理。

　　2技术难点

　　1)一次性补偿器的焊接：一次性补偿器最后的焊接固定是角焊缝，强度要比管道上的对接焊缝小，是一个薄弱环节,因此一定要控制好一次性补偿器的焊接，不同厂家的一次性补偿器都规定了各自的焊接工艺，若无要求，应编制焊接方案，并征得设计、厂家的认可。

　　2)预热伸长量的计算及测量，此程序是保证预热效果的关键，计算值与实际预热值的误差一般应控制在2-3cm。

　　3)升温速度一般不应超过4℃/h,使管道缓慢延伸，确保安全。对于较长管线整段预热由于采用的热源功率一般不会太大，大火燃烧温升速度一般不会超过4℃/h。

　　3一次性补偿器施工原理及施工要点

　　3.1一次性补偿器施工原理

　　3.1.1热应力计算对于热水管道所受到的热应力，按照供水温度95℃，管网安装温度20℃计算，管道温差变化产生的热应力为：

　　σ=α×E×Δt

　　式中：α为钢材线胀轴向系数1.2×10-5℃;E为钢材弹性模量2.0×105N/mm2;Δt

　　为温度差℃，即：σ=1.2×10-5/℃×2.0×l05N/mm2×(95-20)℃=189N/mm2>123N/mm2(Q235B钢管的许用应力)。

　　3.1.2热应力的释放通过以上的计算可知，热应力σ已大于Q235B钢管的许用应力123N/mm2，也就是说管道的许用应力承受不了因热胀产生的热应力。因此要保证供热管道安全运行，必须将温度变化产生的热应力合理释放，释放方式之一是在管道低温状态下对管道进行\"冷紧\"，迫使管道产生拉应力，在管道受热膨胀时，拉应力和热应力相互平衡达到管系稳定。城市供热管道的无补偿、一次性补偿直埋敷设是通过管道预热来达到管道的\"冷紧\"释放热应力的，

　　3.2一次性补偿器预热直埋施工要点

　　在管道焊接完毕沟槽回填后(一次性补偿器处不回填)，对管道进行预热，管道热伸长被一次性补偿器吸收，达到预热伸长计算值后，立即将一次性补偿器的固定外壳与滑动套筒焊接牢固，使其不能再次伸缩，预热结束后管道由于温降产生的应力在管道中表现为拉应力，使管道处于冷紧状态，用以克服管道再次受热时产生的应力，这种直埋方式的安全可靠性较好，适应范围广，补偿器仅使用一次，故障率极低，并可延长管道的使用寿命。

　　4工程整段预热

　　4.1预热资源准备

　　该工程进行整段预热，预热长度已超过设计所要求的沟槽长度400-500m，预热热源采用移动式常压燃油热水锅炉，型号为：CWHS2-1-90/05，额定功率为2.1MW，进出温度为90/70℃，水流量为72m3/h，配备热水循环泵型号为：KQL100/170-15/2，流量80m3/h，扬程40mH2O，功率15kW。

　　4.2补偿器预热伸长的计算

　　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：

　　ΔL=α（tm.一tp)L

　　式中α为钢材的线胀轴向系数，1.2×10-5//℃;tm为预热温度(零应力温度)℃;tp为管道补偿器焊接安装时的环境温度℃，该工程取25℃;L为补偿段长度m。

　　预热温度tm：(零应力温度)计算式如下：

　　tm=(t1+t2)/2

　　式中：t1为管道最高工作温度，取热网设计供水温度;t2为管道供热时循环最低温度，一般供暖运行时取10℃。

　　该工程：供水管tm=(135℃+100℃)/2=72.5℃

　　回水管tm=(70℃+10℃)/2=40℃

　　补偿段长度计算式如下:

　　L=(L1+L2)/2

　　式中：L1,L2以设计尺寸为准，

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