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摘要：本文主要对国网能源哈密大南湖电厂一期2×300MW机组配套供热工程DN1020mm主管网直埋聚氨酯热水供热管道的敷设、焊接、检测及强度试验、严密性试验等技术要点进行探讨，为大口径直埋供热管道的敷设安装提供借鉴。
关键词无补偿聚氨酯直埋供热管道施工工艺
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
无补偿冷安装方式以其构造简单、占地少、施工周期短、维修量小、运行耗电量少、寿命长等优势，已成为城镇热网的主要安装方式。1999年6月建设部颁布实施的CJJ/T 81—98《城镇直埋供热管道工程技术规程》的适用范围为公称直径≤500mm的直埋热水供热管道，随着我国城镇供热事业的迅速发展，《规程》的适用范围已不能满足热网建设的需要，直埋热水供热管道的最大管径已达到DN 1000～1200mm，由于对大管径直埋热水供热管道还没有制定相应的规范和验收标准，大管径聚氨酯直埋保温管道的设计、安装在国内鲜有先例。
热水管道直埋敷设在我国开始于20世纪80年代初，经过20多年的应用和发展，热水管道直埋敷设从设计、制造、安装、验收等方面皆有了长足的进步，大口径聚氨酯直埋保温管与以往传统的地沟及架空敷设相比，具有诸多优点：
1、工程造价低。据有关部门测算，双管制供热管道，可以降低10%左右。
2、热损耗低，节约能源。直埋保温管采用聚氨酯硬质泡沫塑料作保温材料，其导热系数比过去常用的管道保温材料低得多，保温效果提高4~8倍。其次由于聚氨酯硬质泡沫塑料的闭孔率高，因而其吸水率低，小于10%。低导热系数和低吸水率，加上保温层外面防水性能好的高密度聚乙烯材料，大大减少了供热管道的整体热损失。
3、防腐、绝缘性能好，使用寿命长。高密度聚乙烯外护管因其具有良好的防腐、绝缘和抗拉、抗压等机械性能，只要管道内部水质处理好，高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管使用寿命可达30年以上，比传统的地沟、架空等方式敷设的管道使用寿命可以提高3~4倍。
4、占地少，施工周期短快，有利保护环境。直埋供热管道只需开挖沟槽，因此减少了工程用地，减少土方开挖量约50％，减少土建砌筑和混凝土量80％，减少沟土外运量50％以上。同时聚氨酯保温管制造和施工现场沟槽开挖同时进行，保温管只需在现场焊接和接头保温，因此可以大幅度缩短工期。由于减少了砖、水泥、砂石、余土等的运输，从而减少了施工过程中汽车尾气排放量、扬尘量、噪声排放量，保护了环境。
热水管网直埋敷设中，直管段在一定的工况条件下，可能出现循环塑性变形、整体或局部失稳等破坏现象。整体和局部失稳取决于温度变化产生的轴向应力，可以局部采用设置补偿装置以释放热涨变形的有补偿方法，以阻止和减少热胀变形向弯头、大小头、三通、阀门等管件的转移。因此，全线设置两个补偿井，分别布置在供热首站的出口和管线的末端，供回水管道上各安装两只补偿器；设置两个固定墩；此外，设置5个分段井，安装10只DN1000的进口蝶阀。
直埋无补偿保温管的制作、焊接、敷设、无损检测、水压试验的质量，直接影响供热管道的使用寿命。因此，在采购和施工中须严格把关和控制。应做到以下几点：
1、严把材料進场关。本项目使用的聚氨酯保温直埋管在现场进行预制，对生产所需的聚氨酯、聚乙烯等材料进场后认真进行检验，对不合格的材料拒绝使用。制作过程严格执行施工工艺及规范，控制聚氨酯的注入量、温度和发泡时间及保温层、聚乙烯外护壳厚度等指标符合行业标准《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》（CJ/T114-2000）。
2、沟槽开挖过程过程中严格控制沟槽的宽度、管底标高、坡度、折角符合设计要求，避免管道安装时出现扭曲和起伏。
3、沟槽开挖后管道敷设前，将沟槽中的坚硬杂物清理干净，沟底夯实找平填砂200mm。
4、在直埋管道施工中，焊接是一项保证工程质量的关键工作。必须是取得合格证书的焊工，方可在合格证书准许的范围内施焊，没有合格证书的焊工绝对不能参加焊接施工；焊接管接头时，应做好工作坑，并注意接头打磨坡口及接头焊接质量，以免出现未熔透、气孔、夹渣、欠焊漏焊等缺陷，为管道安全运行留下隐患。
5、焊缝检测。严格按照《CJJ28-2004城镇供热管网工程施工及验收规范》对管道手工焊缝用超声波100%探伤，符合《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分析》（GB/T11345）的规定Ⅱ级为合格，超声波部分用射线探伤复检，数量为超声波探伤数量的20%，符合《钢熔化焊接接头射线照相和质量分级》（GB/T3323）规定Ⅲ级为合格。钢管与设备、管件连接处的焊缝应进行100%无损探伤检验；管线折点处有现场焊接的焊缝应进行100%无损探伤检验；焊缝返修后应进行表面质量和100%无损探伤检验；穿越铁路干线的管道在路基两侧各10m范围内，穿越城市主要干线的直埋管道在道路两侧各5m范围内的全部焊缝，以及不具备水压试验条件的管道焊缝应进行100%无损探伤检验。
6、固定支架各种井室的施工质量直接影响工程质量和管道的使用寿命，如井室防水不好，将使部件因浸水遭到破坏。因此，应认真施工，确保施工质量。
7、管道的水压试验是控制管道焊接质量的最后一道工序，必须重视直埋管管道的打压，在满足打压条件下，管道注满水后排净空气，然后进行强度试验和严密性试验：
（1）强度试验在设备安装及管道接口焊接完成、保温前进行。把管道内的压力升至工作压力的1．5倍后，稳压10min无渗漏、无压降。
（2）严密性试验在试验范围内的管道、设备安装完毕，固定支架等承受推力的部位达到设计强度后进行。把管内的压力降至工作压力时，稳压1h无渗漏且压力降不超过0.05MPa，检查管道、焊缝、管路附件及设备等无渗漏，固定支架无明显的变形等即为合格。
（3）按规范要求做好试压记录和签证。
8、水压试验合格后，做好现场接头保温施工。施工质量好坏直接影响保温管的使用寿命，必须引起足够重视。用专用热收缩带通过火焰加热收缩，将管道外壳和接头套袖搭接处严密柔性连接，保温层现场发泡施工不能出现环形空间，开裂、脱层等缺陷，保证接头的整体性和密封防水，并消除接头处的轴向热应变。
（1）发泡前将接头位置钢管表面清理干净，不得有水份、油污、泥土等杂质。
（2）保温接头的外套管与外护管连接采用电热熔焊及热收缩带双重做法，热收缩带的剥离强度不应小于60N/cm2。
（3）禁止使用手工发泡，发泡前应对接头处外护套进行气密性试验，试验压力20KPa。
（4）控制发泡时的环境温度不得低于10℃。
9、回填土应在管道试压，接头，竣工测量，清扫完毕后方可进行，且必须按直埋管施工特点填砂至管上200mm，以增加管道外护管与周围土壤的摩擦力，绝对不能偷工减料。
10、国外生产聚氨酪保温预制管，均设有渗漏报警线，一旦管道某处发生渗漏，通过报警线的传导，可在专用检测仪表上显示出保温管道渗水、漏水的准确位置及渗漏程度的大小，以便通知检渗人员迅速处理漏水的管段，保证供热管网的安全运行。目前国内生产的聚氨酯保温管未有此项设计，有待补上这一空白。
总之，我国城镇热水管网介质温度一般小于150℃，基本上可以采用直埋无补偿敷设技术，极大减少泄漏损失，加之与地沟和架空敷设相比具有投资少、适用寿命长、利于环保等有点，因此，无补偿直埋敷设供热管道在我国的城镇供热事业具有广阔的发展前景。
关键词无补偿聚氨酯直埋供热管道施工工艺
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
无补偿冷安装方式以其构造简单、占地少、施工周期短、维修量小、运行耗电量少、寿命长等优势，已成为城镇热网的主要安装方式。1999年6月建设部颁布实施的CJJ/T 81—98《城镇直埋供热管道工程技术规程》的适用范围为公称直径≤500mm的直埋热水供热管道，随着我国城镇供热事业的迅速发展，《规程》的适用范围已不能满足热网建设的需要，直埋热水供热管道的最大管径已达到DN 1000～1200mm，由于对大管径直埋热水供热管道还没有制定相应的规范和验收标准，大管径聚氨酯直埋保温管道的设计、安装在国内鲜有先例。
热水管道直埋敷设在我国开始于20世纪80年代初，经过20多年的应用和发展，热水管道直埋敷设从设计、制造、安装、验收等方面皆有了长足的进步，大口径聚氨酯直埋保温管与以往传统的地沟及架空敷设相比，具有诸多优点：
1、工程造价低。据有关部门测算，双管制供热管道，可以降低10%左右。
2、热损耗低，节约能源。直埋保温管采用聚氨酯硬质泡沫塑料作保温材料，其导热系数比过去常用的管道保温材料低得多，保温效果提高4~8倍。其次由于聚氨酯硬质泡沫塑料的闭孔率高，因而其吸水率低，小于10%。低导热系数和低吸水率，加上保温层外面防水性能好的高密度聚乙烯材料，大大减少了供热管道的整体热损失。
3、防腐、绝缘性能好，使用寿命长。高密度聚乙烯外护管因其具有良好的防腐、绝缘和抗拉、抗压等机械性能，只要管道内部水质处理好，高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管使用寿命可达30年以上，比传统的地沟、架空等方式敷设的管道使用寿命可以提高3~4倍。
4、占地少，施工周期短快，有利保护环境。直埋供热管道只需开挖沟槽，因此减少了工程用地，减少土方开挖量约50％，减少土建砌筑和混凝土量80％，减少沟土外运量50％以上。同时聚氨酯保温管制造和施工现场沟槽开挖同时进行，保温管只需在现场焊接和接头保温，因此可以大幅度缩短工期。由于减少了砖、水泥、砂石、余土等的运输，从而减少了施工过程中汽车尾气排放量、扬尘量、噪声排放量，保护了环境。
热水管网直埋敷设中，直管段在一定的工况条件下，可能出现循环塑性变形、整体或局部失稳等破坏现象。整体和局部失稳取决于温度变化产生的轴向应力，可以局部采用设置补偿装置以释放热涨变形的有补偿方法，以阻止和减少热胀变形向弯头、大小头、三通、阀门等管件的转移。因此，全线设置两个补偿井，分别布置在供热首站的出口和管线的末端，供回水管道上各安装两只补偿器；设置两个固定墩；此外，设置5个分段井，安装10只DN1000的进口蝶阀。
直埋无补偿保温管的制作、焊接、敷设、无损检测、水压试验的质量，直接影响供热管道的使用寿命。因此，在采购和施工中须严格把关和控制。应做到以下几点：
1、严把材料進场关。本项目使用的聚氨酯保温直埋管在现场进行预制，对生产所需的聚氨酯、聚乙烯等材料进场后认真进行检验，对不合格的材料拒绝使用。制作过程严格执行施工工艺及规范，控制聚氨酯的注入量、温度和发泡时间及保温层、聚乙烯外护壳厚度等指标符合行业标准《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》（CJ/T114-2000）。
2、沟槽开挖过程过程中严格控制沟槽的宽度、管底标高、坡度、折角符合设计要求，避免管道安装时出现扭曲和起伏。
3、沟槽开挖后管道敷设前，将沟槽中的坚硬杂物清理干净，沟底夯实找平填砂200mm。
4、在直埋管道施工中，焊接是一项保证工程质量的关键工作。必须是取得合格证书的焊工，方可在合格证书准许的范围内施焊，没有合格证书的焊工绝对不能参加焊接施工；焊接管接头时，应做好工作坑，并注意接头打磨坡口及接头焊接质量，以免出现未熔透、气孔、夹渣、欠焊漏焊等缺陷，为管道安全运行留下隐患。
5、焊缝检测。严格按照《CJJ28-2004城镇供热管网工程施工及验收规范》对管道手工焊缝用超声波100%探伤，符合《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分析》（GB/T11345）的规定Ⅱ级为合格，超声波部分用射线探伤复检，数量为超声波探伤数量的20%，符合《钢熔化焊接接头射线照相和质量分级》（GB/T3323）规定Ⅲ级为合格。钢管与设备、管件连接处的焊缝应进行100%无损探伤检验；管线折点处有现场焊接的焊缝应进行100%无损探伤检验；焊缝返修后应进行表面质量和100%无损探伤检验；穿越铁路干线的管道在路基两侧各10m范围内，穿越城市主要干线的直埋管道在道路两侧各5m范围内的全部焊缝，以及不具备水压试验条件的管道焊缝应进行100%无损探伤检验。
6、固定支架各种井室的施工质量直接影响工程质量和管道的使用寿命，如井室防水不好，将使部件因浸水遭到破坏。因此，应认真施工，确保施工质量。
7、管道的水压试验是控制管道焊接质量的最后一道工序，必须重视直埋管管道的打压，在满足打压条件下，管道注满水后排净空气，然后进行强度试验和严密性试验：
（1）强度试验在设备安装及管道接口焊接完成、保温前进行。把管道内的压力升至工作压力的1．5倍后，稳压10min无渗漏、无压降。
（2）严密性试验在试验范围内的管道、设备安装完毕，固定支架等承受推力的部位达到设计强度后进行。把管内的压力降至工作压力时，稳压1h无渗漏且压力降不超过0.05MPa，检查管道、焊缝、管路附件及设备等无渗漏，固定支架无明显的变形等即为合格。
（3）按规范要求做好试压记录和签证。
8、水压试验合格后，做好现场接头保温施工。施工质量好坏直接影响保温管的使用寿命，必须引起足够重视。用专用热收缩带通过火焰加热收缩，将管道外壳和接头套袖搭接处严密柔性连接，保温层现场发泡施工不能出现环形空间，开裂、脱层等缺陷，保证接头的整体性和密封防水，并消除接头处的轴向热应变。
（1）发泡前将接头位置钢管表面清理干净，不得有水份、油污、泥土等杂质。
（2）保温接头的外套管与外护管连接采用电热熔焊及热收缩带双重做法，热收缩带的剥离强度不应小于60N/cm2。
（3）禁止使用手工发泡，发泡前应对接头处外护套进行气密性试验，试验压力20KPa。
（4）控制发泡时的环境温度不得低于10℃。
9、回填土应在管道试压，接头，竣工测量，清扫完毕后方可进行，且必须按直埋管施工特点填砂至管上200mm，以增加管道外护管与周围土壤的摩擦力，绝对不能偷工减料。
10、国外生产聚氨酪保温预制管，均设有渗漏报警线，一旦管道某处发生渗漏，通过报警线的传导，可在专用检测仪表上显示出保温管道渗水、漏水的准确位置及渗漏程度的大小，以便通知检渗人员迅速处理漏水的管段，保证供热管网的安全运行。目前国内生产的聚氨酯保温管未有此项设计，有待补上这一空白。
总之，我国城镇热水管网介质温度一般小于150℃，基本上可以采用直埋无补偿敷设技术，极大减少泄漏损失，加之与地沟和架空敷设相比具有投资少、适用寿命长、利于环保等有点，因此，无补偿直埋敷设供热管道在我国的城镇供热事业具有广阔的发展前景。