河北昊翔聚氨酯发泡保温钢管解析

预制直埋保温管施工要点   
 

 预制直埋保温管从节约能源、降低造价、缩短施工周期、保护环境多方面来看，不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的技术和实用性能，而且具有显著的社会效益和经济效益，但一个优质的直埋供热管道工程还必须具备设计合理、保温管道质量可靠1精心施工3个条件。由于直埋供热技术在我国起步较晚，以上3个条件尚需不断完善。从工程实践中出现的质量问题来看，应在设计和施工中特别注意以下几个问题：
 预制直埋保温管
 一、在设计和施工中，一定要真正理解供热管道直埋敷设方式分为有补偿直埋敷设及无补偿直埋敷设两种方式，确实掌握两种方式各自的工作原理，特点及其应用场合，以便在设计上合理选用，施工上安全、可靠、经济。
 1 首先要掌握概念：有补偿直埋敷设方式，是通过管线自然补偿和补偿器(如方形和波纹管补偿器)来解决管道热伸长量的，从而使热应力为***小；无补偿直埋敷设，简单地说就是管道在受热时没有任何补偿措施，而是靠管材本身强度来吸收热应力。
2 无补偿敷设方式的基本原理：在安装管道时，首先给管道加热到一定温度，然后将管道焊接固定，当管道恢复到安装温度时(温度降低)，管道预先承受了一定的拉应力。当管道通热工作时，随着温度的升高，管道应力为零，当继续升温时，管道的压应力增加，当温度升到工作温度时，管道的压应力(热应力)仍小于许用应力。这样，管道可以不用补偿装置而正常工作了。这种无补偿方式应用第四强度理论，施工时需要对管道预热，施工比较麻烦，但国内外已有大量工程实践，理论计算可靠，能确保安全。另一种无补偿方式是近几年由中国北京煤气热力设计院提出的计算方法和应力分类采用安定性分析，应用第三强度理论。这种方式充分发挥钢材塑性潜力，施工方便，无需预热。
 3 两种敷设埋设深度考虑不同因素。 
 预制直埋保温管
 一是当确定采用有补偿直埋敷设方式时，埋设深度只考虑由于地面荷载的作用不会破坏管道的稳定便可，从经济、施工方便等方面考虑。当采用有补偿直埋敷设方式时，尽量浅埋，一般覆土厚度大于0．6米即可，且与管径大小无关。
 二是当采用无补偿直埋敷设方式时，埋设深度要考虑管道的稳定要求，稳定性当采用不预热的无补偿直埋敷设管道时，主要与覆土厚度有关，一般比有补偿埋得深，行，覆土厚度应与管径大小成正比。
 4 设计中究竟采用无补偿敷设还是有补偿敷设方式，原则是直管道较长，中间分支较少，供热介质不超过100℃时，应优先选用无补偿敷设方式，否则，应考虑有补偿敷设方式。具体的热网主干线应采用无补偿敷设方式，而分支庭院管网则应采用有补偿敷设方式，但目前有的设计者偏爱有补偿敷设，应提倡优化设计。
 二、施工前必须对生产高温预制直埋保温管的厂家进行调研，进场后认真进行检验，对不合格的保温管拒绝使用。
 三、在直埋管道施工中，焊接是一项保证工程质量的关键工作。
 管道施工
 1 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******不能参加焊接施工。
 2 焊接管接头时，应做好工作坑，且应注意接头打坡口及接头焊接质量。
 四、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。
 五、必须重视直埋管管道的打压，在满足打压条件下，首先进行灌水排净空气，然后分两步做：
 1 强度试验：把管道内的压力升至工作压力的1．5倍后，在稳压10分内无渗漏。
 2 严密性试验：把管内的压力降至工作压力时，用1kg的小锤在焊缝周围对焊缝逐个进行敲打检查，在30分钟无渗漏且压力降不超过0．2个大气压即为合格。
 3 应按规范要求做好试压记录。
 管道施工
 六、现场接头保温施工。这一项内容是直埋管道施工特有的，施工质量好坏直接影响使用寿命，必须引起足够重视。保温管现场接头保温须在试压合格后方可进行，保温层有现场发泡施工和保温瓦施工两种方法，不管采用哪种方法施工，都不能出现环形空间，开裂、脱层等缺陷，保护层的做法有多种(如高密度聚乙烯和玻璃钢保护层)，但都必须保证接头的整体性，严密性，防水性。
 七、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回填规定厚度砂子，千万不可偷工减料。
 八、工程验收，因直埋供热管埋于地下，绝大部分属于隐蔽工程，如果竣工验收不认真，竣工资料不详细，将会影响以后的使用。
 预制直埋保温管-品种分类  
 1 按保温层构造划分
 高温预制直埋保温管
 (1)单一型：适用于150X2以下的供热介质，其中普通型适用于120C以下的供热介质，高温型适用于120~150~c的供热介质(推荐使用温度在140~2以下)。此类保温管的保温层由单一保温材料——聚氨酯硬质泡沫塑料构成，外护保温层保护壳。
 (2)复合型：适用于高温供热介质。此类保温管的保温层由两种保温材料复合而成。保温层、保温层的保护壳和通过热媒的工作钢管，它们不能牢固地粘接在一起。内层为新型耐高温保温材料，如离心玻璃棉毡、复合硅酸盐、玻璃泡沫，外层用聚氨酯硬质泡沫塑料进行复合制作。
 2 按保护壳材料划分　　
 (1) 高密度聚乙烯塑料(俗称夹克)保护壳。
 (2) 玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂塑料(俗称玻璃钢)保护壳。
 (3) 采用其他材料的保护壳，如螺旋焊接钢管、直焊缝钢管、波纹管等。
 3 按保温管加工场所划分
 (1)工厂预制保温管：预制保温管在工厂进行加工制作。
 (2)现场预制保温管：这种产品是为了节省供热管道工程造价，在20世纪90年代应运而生的一种简易的直埋供热管道。钢管运送到施工现场进行发泡保温，保温后缠绕玻璃钢保护壳。
 4 按保温层和热媒钢管的结构形式划分
 预制直埋保温管
 (1)脱开式保温管：保温层和钢管之间涂一层低熔点的涂料，如低标号沥青、重油等。它受热后熔化，管道可以在保温层内自由伸缩，绝热层和回填砂土保持静止状态。这种脱开式主要用于高温复合保温管，如蒸汽管道。
 (2)整体式保温管：钢管、保温材料、保护壳三部分牢固地粘结在一起，形成一个整体结构。当钢管因输送介质而温度升高发生热膨胀时，绝热层随之一起膨胀移动。整体式保温管主要用于热媒温度在150℃以下的场合。
    
    聚氨酯保温管施工应注意的事项：
　　1、施工时应避免地下水及雨水的浸泡，若端头不慎浸水，连接外套前应做干燥处理。
　　2、管材应储存在平整的场地，整齐码放，码放高度应小于1.5米。
　　3、管材吊装在轻装轻放，禁碰撞、抛掷，禁用钢丝绳直吊管身。
　　4、保温层及防腐层应避免火焰直接接触。
现场安装请按下列程序：
　　管沟开挖--基底处理(排水、垫砂)－下管--钢管焊接－检验(水压)－安装(试压)－发泡－封发泡孔。
接头安装　
　　廊坊大城县化工有限公司可以派遣人员到工程现场进行接头的保温工作，包括接头外套管的安装、接头外套管与主管的连接和密封以及现场接头的发泡工作，但是不包括接头部分钢管的焊接工作。
(1)方式
　　套袖接头，在该种方式中，接头套管采用与预制保温管道套管相同材质、密度的聚乙烯套管，聚乙烯接头套管和主管间采用热收缩带进行连接和密封，保证接头的水密性。然后在接头套管上的发泡孔进行接头发泡，发泡完成后采用高密度聚乙烯封堵，通过补片或热熔焊接的方式密封发泡孔。
(2)热收缩带
　　在采用热收缩带的接头方式中，热收缩带是对于接头寿命和密封性起到至关重要的作用材料。
　　公司仅采用经欧洲供热协会认可的热收缩带产品。现有的热收缩带产品的供货商为美国现侃公司或加拿大CANUSA公司。专用于区域集中供热预制保温管道接头的热收缩带的胶层和热熔温度都是适合该用途的专门设计。
(3)电熔套筒
　　此种焊接方式采用预埋电阻丝的套筒，用捆绑带把热熔套紧捆在外套管上，然后接通电源开始焊接，焊接时间为预先设定，自动断电后结束焊接，在套管完全冷却后卸下绑带。
　　采用此种方式接头，施工简便、焊口牢固。
安装方式
　　此管路系统在所有已知的直埋管路系统的安装方式上都可以应用。除通常的有补偿敷设方式外， 在以下三种无补偿敷设方式中更能显示其优势。
　　冷安装方式整体焊接管线时的管道温度等于回填时的环境温度。 冷安装是***经济***快捷的一种安装方法。管路在施工同时就可以及时回填，由于***大限度地减少甚至完全不需设置补偿器及固定支架，从而节约大量资金。由于管道的轴向应力增加了，所以有时有必要对三通进 行加强处理或增加埋设深度。
   

     预制直埋保温管由输送介质的钢管及聚氨酯硬质泡沫塑料保温层、高密度聚乙烯外套管紧密结合而成。
性能特点：
1、使用了导热系数低、隔热性能好的硬质聚氨酯作为隔热材料，具有优异的隔热性。
2、正常运行后130℃的水输送到40公里以外时，降温仅为1℃左右。
3、有很强的防水和耐腐蚀能力，不需附设管沟，可直接埋入地下或水中，施工简便迅速，综合造价低。
4、在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性，可直接埋入冻土层。
5、预制保温管使用了耐腐蚀性的(HDPE：高密度聚乙烯)外套管，不受生物和化学腐蚀的影响。
6、可根据用户需要提供DN20~DN1200之间各种管径及保温厚度的管材和相配套的管件(弯头、三通、变径管、固定节等)
7、产品执行中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 114-2000和CJ/T 115-2001标准。
8、为确保预制直埋保温管三位一体，发泡前钢管外表面抛丸处理，塑料管内表面电晕处理，其中除锈等级达到GB/T 8923-1998中Sa2.5的规定，外壳管内表面张力达到50达因/厘米。
9、聚乙烯外护管采用高密度聚乙烯材料，辅以抗氧剂等各种助剂制成，并对原材料和产品质量进行严格检验，确保产品质量达到CJ/114—2000标准和直埋管外护管的技术要求，提高了外护管的整体质量。具体技术指标见下表。
9、公司配备有进口和国产高压发泡机、液压穿管机，提高了产品的整体质量。
1、聚氨酯保温层技术指标：
项目 单位 指标 实验标准
密度 Kg/m3 ≥60 GB/T 6343
抗压强度 Mpa ≥0.3 GB/T 8813
导热系数 W/m?k ≤0.033 GB/T 10297
吸水率 % ≤10 GB/T 114
闭孔率 % ≥88 GB/T 10799
耐热性 ℃ 120或150 EN 253
轴向剪切强度 Kpa ≥120 CJ/T 114
2、预制直埋保温管主要技术指标：
项目 单位 指标 实验标准
保温厚度 mm 设计要求 CJ/T 114
轴向偏心距 mm ≤3.0 / 4.5 / 6.0 / 8.0
轴向剪切强度 Mpa ≥0.12(23±2℃)
抗冲击性 不应有可见裂纹
报警线阻抗 M Ω 20~∞
 
应用范围：
可能广泛应于石油、化工、城区热网、市政建设等工程，适用保温范围从普通PUF的-70℃—120℃扩大到-70℃—160℃，主要用于管道、容器内热介质物料的保温隔热。
 

    直埋保温管道的应力分析

　　直埋管道的安全性取决于管道的应力。管道中的应力可分为：
　　一次应力：管道在内压和管道自重产生的应力；
　　二次应力：由于热胀冷缩变形不能释放而产生的周向温差应力；
　　峰值应力：直管向结构不连续的管件释放变形，在该管件上产生的应力。
　　由于存在土壤支撑可以看作是连续不断的支架，管道自重产生的一次应力很小。由于存在土壤的磨擦作用，使管道的热膨胀不能自由释放，在管道中产生了很大的温差二次应力。二次应力的水平远远高于一次应力，直埋管道的安全性主要取决于二次应力。
　　例 2 ：在例 1 中若由于土壤磨擦力的约束，使管道的热膨胀完全不能释放，这段管道被称为锚固段，计算内压引起的一次应力 σ1 、温差引起的二次应力 σ2 以及管道的轴向力 Na。
　　内压引起的一次应力 σ1 ：
　　式中： V ：钢管的泊松系数，取 0.3 ；
　　Pd ：管道的计算压力， 1Mpa ；
　　Di ：钢管内径， 0.115m ；
　　δ：钢管臂厚， 0.0045m ；
　　计算得： σ1=11Mpa
　　温差引起的一次应力 σ2 ： σ2=Ea(t-t0)
　　式中： E ： 20 号钢弹性模量， 19 × 104Mpa
　　a ： 20 号钢线膨胀系数， 11.2 × 10 -σm /m·℃
　　t ：管道工作温度， 120 ℃
　　t0 ：管道安装温度， 20 ℃
　　管道的轴向力 Na 为 (σ)
　　Na= σ2A
　　=221 × 10σ × 0.0022
　　=48σ,200N
　　即管道的轴向力为 48 ， σ2t

　　由计算结果看出，二次应力已经超过了钢材的基本许用应力(σ) =134 Mpa 和钢材的屈服极限σs=21σ Mpa
 

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传真：0317-6091639      

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