直埋无补偿冷安装技术在供热工程中的应用-机械论文发表
直埋无补偿冷安装技术在供热工程中的应用
徐秀兰
关键词：直埋无补偿敷设技术；预热安装；应力分类法；冷安装
1 引言
目前，热力管网的直埋敷设在国内已经被广泛的应用在许多供热工程中，其主要原因是
由于该系统设计中没有补偿器固定墩，减少了系统中危险点的数量，提高了安全；节约了工程资金；施工周期短，管道寿命长；维护费用低以及热损失小且不影响地面环境外貌等优点。
2 直埋管网敷设方式
直埋管网敷设方式简单的讲有两种，一种是有补偿直埋敷设，另一种是无补偿直埋敷设。
无补偿直埋敷设，改变了以往利用补偿器来吸收管道的热膨胀变形从而使管道应力下降的模式，而是充分利用了钢材本身的强度应力特性，在降低应力水平的前提下实施的一种方法。
3 直埋管网安装方式
直埋管网安装方式从有补偿、预热安装发展为冷安装方式。
3.1无补偿冷安装
无补偿冷安装是指供热管道的整体焊接温度等于沟槽的回填时的温度，即管线焊接和沟槽回填等安装过程都是在正常的环境温度下进行的。
管道应力验算采用分类法和安定性分析理论，设计中考虑各种荷载条件可能的组合，将应力根据其起因、来源、作用范围、性质和危害程度不同进行分类，采用不同的强度验算条件。
按照以上方法设计的直埋热水管道，直管段通常可以不设补偿器且不必预热，管道焊接和沟槽回填等安装过程都在冷态条件下进行。在冷态的环境温度下管道处于零应力状态，在运行工况下热应力增大，但应力变化范围始终控制在允许值之内。该设计方法在热水管道直埋敷设中可以发挥明星优势，利用温度应力具有自限性的特点，充分发挥管材的承载能力。
3.2 预应力方式
预应力方式有敞开式预热安装和设置一次性补偿器覆土后预热两种，在管道温度升至预热温度时回填或焊接，在管道温度恢复至环境温度时，管道处于拉应力状态，产生预应力效果。由于一定量的热膨胀变形提前释放，管道在工作过程中压应力和拉应力均不超过钢材的许用应力。
a敞开式预热安装
在覆土前，管道可以进行敞开式预热。由于没有土壤摩擦力，管道的热胀变形可以提前释放，预热温度为管段内平均应力为灵时的温度。
管道被加热到预热温度时覆土后再冷却，使管道达到一定的平均应力水平。在首次运行加热移动后，其管端的位移与冷安装的位移大致相同，但避免了冷安装在首次移动时的较大位移。
b设置一次性补偿器覆土后预热
这种方法是在管道的直段部分，按计算的间距分段安装一次性补偿器，并仅在补偿器
附近的沟槽处敞口，其余沟槽回填。一次性补偿器的补偿量在预热前调整为设计值，当管道首次加热使补偿器的伸长量到位后将一次性补偿器焊接为整体，管道的热胀变形得到了提前释放。
由于土壤摩擦力的作用，在两个一次性补偿器之间的局部应力，将高于补偿器处的应力，然而，由于系统温度的变化，在多次变化以后，应力将均匀一致。
3.3无补偿冷安装与有补偿和预热方式的性能比较
无补偿冷安装具有以下优点：
a安装简单，施工周期短；
b减少固定墩和检查井，占地少；
c管道不动的锚固段较长，管路附件少，维修管理工作少，运行安全可靠；
d管网停运期间管道处于底应力状态，管道维修施工和分支安装不必采取特殊措施；
e投资少，无预热或额外补偿装置所需要的费用。
缺点：锚固段中管道轴向力较大，管路附件要求强度较大。
4 直埋无补偿冷安装在设计及施工中的关键点
直埋无补偿冷安装供热管道在设计中除按照规程强度设计外，同时还应采取相应的措施来避免出现整体失稳、局部失稳和椭圆化变形。
4.1 管材要求
采用钢管、保温层和外护层紧密结合的整体式预制保温结构，我们的供热管道采用高密 度聚乙烯预制保温管及耐高温的聚氨酯保温材料，能保证工作钢管、聚氨酯泡沫塑料保温层 和高密度聚乙烯外护管紧密地连接成一个“三位一体”的结构。
4.2设计要求
a针对市区地下敷设的管道易产生折角的现象，在管道布置中将大折角分解为几个小角度折角进行敷设。对于相距较近的折角，由于将其分解为小折角会很困难，则采用大弯曲半径的弯管来代替大折角，从而避免了折角处有预应力集中而产生低循环疲劳破坏或局部失稳破坏。
b使用大弯曲半径的弯头，所有直埋管道大口径弯头的弯曲半径不小于2.5倍公称直径。
弯头的壁厚比相同管径的钢管壁厚多2mm.
4.3焊接及检验要求
现场焊接应保证焊透，管径大于或等于DN400的钢管及管件焊接应采用氩弧焊打底，并采用双面焊接。
5 结论
直埋敷设应优先采用无补偿敷设方式，减少补偿器和固定墩的设置，以减少官网的投资和出现事故的概率；安装时优先采用冷安装方式，避免预应力方式带来的工程投资和施工难度；无补偿冷安装敷设方式采用先进的应力分析法，已得到国内外供热界的普遍承认，而且事实证明无补偿冷安装技术是完全可以保证供热管网安全、经济的运行。
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