直埋供熱管道安裝工程質量探討論文
摘要：集中供熱是我國北方城市的主要供暖方式，隨著城市規模不斷擴大，城市供熱管道鋪設范圍越來越廣，同時也導致管道故障層出不窮。在本文的研究中，對直埋供熱管道安全性進行分析的基礎上，對于直埋供熱管道安裝階段的故障保證措施進行研究，以期在直埋供熱管道安裝階段，通過采取適當的措施來提高直埋供熱管道的安裝質量及安全性。
關鍵詞：直埋供熱管道；安裝階段；質量保障
隨著我國社會、經濟的飛速發展，人們生活水平顯著提高。為此，人們對于生活的質量也提出了更高的要求。我國北部地區冬季時間長、氣溫低，為此需要通過集中供熱的方式來保障人們的正常生活。但是由于受到各種各樣不良因素的阻礙和限制，給北方地區進行供熱管道的鋪設帶來了很多不利影響。同時，由于直埋供熱管道具有管道連接點多、管道附件、維護困難等特點，使得直埋供熱管道事故頻發，在出現問題后，也難以很快的找到泄漏點，導致大量能源損失，為此在直埋供熱管道鋪設時就應該嚴格控制鋪設質量，保證區域內的供暖安全。
1直埋供熱管道的安裝
鑒于直埋供熱管道的特點，在直埋供熱管道安裝時，應從選材階段、布置階段和敷設階段來保障直埋供熱管道的安裝質量。
1.1管材的選擇
1.1.1管道材質的選擇
根據直埋供熱管道對輸送介質的要求，直埋供熱管道可以采用雙面埋弧螺旋焊接鋼管、無縫鋼管、有縫鋼管等管材。直埋供熱管道的內壓較低，如果內壓引起的應力在允許值的50%以內，那么管道直接爆裂的可能性非常小。導致管道破裂的最大可能是由于溫度應力所引起的塑性疲勞破壞。為此，在選擇直埋供熱管道的管材時，應該考慮管材的抗疲勞性。這就要求直埋供熱管道的管材選擇易焊接、塑性較好的材質，結合經濟性考慮，一般選擇10#或20#鋼材較為合適。
1.1.2管壁厚度的選擇
在管道的厚度選擇方面，增加管材的厚度并不能夠降低管道內部的軸向應力，反而因為管材厚度增大，導致供熱管道過渡段的熱伸長量和對固定墩的推力增大，同時也會加大工程建設成本。因此應該根據具體工程現狀，結合管道壓力情況，選擇合適的管道厚度。
1.2管道的布置
直埋供熱管道的布置合理性會對管道的敷設方式造成直接影響。管道的布置應該根據《城市熱力網設計規范》的.相關規定，綜合考慮熱源位置、熱負荷分布、管道與地上/地下管線和構建物、經濟影響等因素來進行確認［5］。
1.3管道的敷設
按照長直管道是否允許出現補償管段，直埋供熱管道的敷設方式可以分為有補償敷設和無補償敷設兩大類。直埋管道敷設時，需要注意如下的要點：（1）供熱管道要盡可能地利用轉角自然補償；（2）在彎頭、三通等應力較為集中的部位，需要進行應力驗算，如果應力驗算不通過，則需要加設補償器或者固定墩來進行保護；（3）從主干供熱管道引出分支管時，在分支管上應該加設彎管補償器或軸向補償器或固定墩；（4）可以采用對管道進行預處理或設置補償器的方式，來減少供熱管道的軸向力；（5）如果管道通過區域的地基軟硬度不一致，則需要對地基進行過渡處理；（6）所設置的軸向補償器應該與供熱管道軸向保持一致，并且在距離補償器12m的范圍內不應該有轉角或者邊坡。
2直埋供熱管道安全性分析
除了各種自然災害，或者人為破壞等不可控的外力因素以外，直埋供熱管道的安全性主要由管道內的應力大小所決定，而管道應力大小由作用于管道的荷載所決定。不同類型的荷載，會導致直埋供熱管道產生不同性質的應力，進而導致直埋供熱管道產生不同形式的破壞。其中，壓力和溫度是直埋供熱管道上所受到的兩種最主要的荷載。直埋供熱管道安全性影響因素主要包括如下幾個方面：（1）土壤對管道的反作用力管道側向位移所導致的土壤側向壓縮反作用力和管道軸向位移所導致的土壤軸向摩擦力。（2）峰值應力如果供熱管道的局部結構不連續，會產生集中峰值應力，雖然峰值應力直接導致管道破壞的可能性較低，但是循環變化的峰值應力會導致管道疲勞破壞。一般而言，直埋供熱管道的三通處、彎頭處所產生的應力就屬于峰值應力。（3）熱應力供熱管道所鋪設的范圍一般較小，在較小區域范圍內的土壤變化不明顯。因此直埋供熱管道在土壤均勻支撐下，管道的自重一般不會產生自重彎曲應力。但是，在直埋供熱管道選材時，為了確保在長時間磨損和腐蝕之后的管材仍然能夠承受管道內熱水的壓力，因此管道的公稱壁厚會遠大于管道內水壓力所需的設計壁厚。導致管道內的熱漲變形無法完全釋放，管道內產生較大的軸向壓力和壓應力。通過如上的分析可以看出，直埋供熱管道的安全性關鍵影響因素為熱應力，而管道內壓的影響較小。
3直埋供熱管道工程質量保障
通過對直埋供熱管道安全性的分析，確定直埋供熱管道工程質量保障措施如下：
3.1防止循環塑性破壞
通過分析，可以看出熱應力是直埋供熱管道安全性的關鍵影響因素。管道內水溫在最低溫度和最高溫度之間循環變化時，所產生的應力變化會導致循環塑性破壞。應力變化與管道的安裝無關，因此預應力安裝無法有效解決循環塑性問題。防止循環塑性破壞的有效方法就是在管道的直管段安裝補償裝置，并且根據工程具體情況來調節補償裝置間距，從而有效地控制供水管道的應力變化，防止管道的塑性破壞。
3.2防止疲勞破壞
直埋供熱管道的疲勞破損就是指由于應力集中，供熱管道的局部地方引起循環塑性變形，最終導致直埋供熱管道破壞。直埋供熱管道的變徑、折角、彎頭、三通等關鍵處都是應力集中之處。當管道內的壓力變化和溫度變化時，在這些應力集中點，由于應力變化產生峰值應力，在較小的范圍內，產生循環塑性變形，最終導致直埋供熱管的疲勞破壞。峰值應力變化范圍越大，那么管道就會在越短的時間內漏水、開裂。在具體工程應用中，可以通過增加補償器補償，或者采用固定墩加固的方法來減少應力變化，減少峰值應力變化范圍，甚至完全消除峰值應力。
3.3防止失穩破壞
在直埋供熱管道安裝過程中，除了需要考慮管道的循環塑性破壞以外，還需要考慮管道的穩定性問題。管道溫度從安裝時的低溫升高到最高溫度的過程中，會產生升溫軸向壓力，最終導致管道整體失穩破壞。在北方低溫天氣下安裝直埋供熱管道時，可以采用無補償冷安裝方式安裝錨固直管段，來增強管道的穩定性。在供水管道管徑≤DN500、水溫≤130℃的供熱網絡中，采用無補償冷安裝方式，可以有效地防止循環塑性破壞。而且當直埋供熱管道的埋藏深度≥1m時，還能有效防止管道的整體失穩。但是，為了保護閥門、大小頭、折角、彎頭、三通等管道薄弱部件，有時還需要設置補償裝置，或者增加管道埋藏深度來提高管道的整體穩定性。
4結語
隨著城市的不斷擴建，我國北方城市的集中供熱區域正在不斷擴大，直埋供熱管道的鋪設長度越來越長，安裝工藝也不斷改進。為了確保城市供熱網絡的安全運行，減少城市供熱網絡的故障次數，在直埋供熱管道安裝階段，應該采取相應的措施來提高直埋供熱管道質量，以減少故障的發生，以及故障發生所帶來的損失。
參考文獻:
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［5］中華人民共和國建設部.城市熱力網設計規范［M］.北京：中國建筑工業出版社出版，2002.
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