供热直埋管道培训教程-secret

公司培训主要内容一、第一天1、当前我国直埋供热管道工程设计、施工和管理技术现状分析、存在的问题及对策；（一）设计现状、存在的问题、对策1、较高温度下采用有补偿设计居多，供水管和回水管采用相同的设计方法，不能充分发挥材料的潜能。典型问题：电预热安装，回水管有补偿敷设。在温度较低的条件下，仍然采用有补偿设计，最不能容忍的是采用有补偿设计，补偿器、固定墩数量较大。典型问题：二次网2、没有深入勘探现场，甚至有的设计院靠甲方提供路由，不到现场。现场资料不足，管线沿途障碍完全不清，心中没数，结果在设计阶段没有采取技术措施进行有效的障碍避让，造成现场采取不得已措施，难以保证质量，既增加投资也埋下了安全隐患。3、一些设计人员知道实际运行温度远低于运行温度，比如设计130度，实际120度一下，甚至100度，而放宽了折角处理的限制，在到达设计温度后出现应力破坏问题。4、不会穿越河流、铁路、公路，缺乏设计技巧。本质上是缺乏直埋设计的基础理论的灵活应用。5、排气、泄水、除污设计，分井设计、永久性除污器设计等的安全技术措施。6各种安装方式要解决的问题不清楚：冷安装和预热安装，有补偿和无补偿。各种安装方式针对解决的问题不清楚。安装方式的选择是为了保证直埋管道的安全性。针对直埋管道不同的失效方式采取的技术措施，比如当按照弹塑性验算不满足时，就要采取有补偿敷设，而不能采用无补偿敷设。这种条件下，采用预热安装没有意义，不能解决循环温差问题。当管道有可能发生局部屈曲时，为了减小轴向压应力，避免屈曲就要采取预热安装；当管道径向失稳不满足时，就要考虑加厚管道壁厚，同时也提高了抵抗屈曲的能力，通过增加壁厚来解决径向失稳和屈曲，而省去预热安装。避免预热安装降温拉断，就要控制预热最高温度等。简言之，针对不同的管道失效方式，设计上就要采取技术措施，控制和调整管道尺寸参数、安装长度和安装温度。7、直埋受力分析和沟埋管道受力体系不明确，分析的重点、应力验算点混乱、不明确。8、直埋管道强度和管网系统强度不能混淆；直埋管道强度指预制保温管管道本身强度，规程直埋管道强度计算给出的是直埋管道直管段的强度计算和弯管的强度计算；其它换缺乏规定的算法。而直埋管网系统包括直管、弯管、折弯、变径管、三通、阀门、泄水阀分支、排气分支、固定节等管件系统。直埋管网系统的安全,不仅决定于直管的强度和稳定条件,局部稳定性、径向稳定性，而且还取决于连接直管的管件强度。当直管段可采用无补偿冷安装时,并不能说明直埋管网系统都可以采用无补偿安装方式。为了使管网系统中的管件处于安全状态,必须对管件的受力进行分析。根据所有管道和管件的强度分析结果来决定管网系统的安装方式才是科学的。工程中整体采用无补偿冷安装，有时仍然局部需要设置补偿装置或其它保护措施。目前，管件应力分析（或疲劳分析）理论尚不完善，因此,在适当的管件附近设置少量的补偿器或固定墩是直埋供热管网系统安全设计的必要措施，是从有补偿向完全无补偿过渡的必须经历的工程实验阶段。埋管网系统的角度,弯管,不仅决定于直管二、预制保温管存在的问题预制保温管质量决定着直埋管道系统的敷设方式。钢管经过抛丸处理，套管内表面进行电熨处理，发泡密度、强度、闭口率、厚度，吸水率，保温外壳的机械性能、断裂伸长率等达到相应标准的要求,这样的预制保温管才能形成三位一体的结构，才能把钢管的轴向力传递给回填土壤，预制保温管和土壤才能形成一个整体，所有设计理论才能成立。(1)聚氨酯硬质泡沫的密度通常低于规定值为60～80kg/m3,因此保温管的抗压强度也低于200kPa的规范要求。不但使保温性能大打折扣,同时也降低了反抗土压力作用的变形能力，在一定的运行周期后，降低其轴向受力的传递作用，而发生脱壳，导致整体失效。(2)保护管壳加工时填加再生材料,使高密度聚乙烯保护外壳的拉伸强度、耐环境应力开裂、抗老化性能下降。在短时间内失去保护保温层作用，加快保温层破损，管道腐蚀等，缩短使用寿命。(3)保护管壳与硬质泡沫粘接力不足,保温层和钢管粘接力不足，保温体变成钢管的内地沟。地下水一旦渗入就很难排除,通过孔隙进入钢管外壁不但造成钢管严重腐蚀，还失去限制钢管膨胀的能力，最终导致管段整体失效,造成巨大的经济损失。(4)预制保温管耐温性能差，在短时最高运行温度122度，长时110度以下运行的管道出现过保温材料碳黑现象，100米管道发生事故。（5）现场发泡的预制保温管存在着严重的质量问题，而大量用在二级管网。三、直埋保温管施工存在的问题：大量现场发泡或作坊式工厂生产，质量问题较多的预制保温管涌入施工现场是首先应当解决的问题之一。(2)直埋管在吊装、运输、堆放中还存在一些问题。直埋保温管是不同于其它管材的一种外软内硬、怕重压、怕碰撞和长时间露天堆放的复合型材料,应有一套区别于其它管材的特殊的吊装、运输、堆放的办法。但这一特殊性并未被普遍认识,往往还未等安装就已经伤痕累累,有些管材长时间风吹日晒雨淋造成保护层老化、开裂。(3)保温接口、固定支墩等处的防水已成为关系到直埋保温管寿命的重大问题。夹克层本身不透水,地下水一旦从破损处及其未处理好的缝隙处渗入泡沫中就很难再流出来,造成管线长时间加速腐蚀,同时造成能源浪费。直埋热水管道接头质量不好,土壤中的水分会渗入,导致钢管的腐蚀破坏和保温效果降低,使热网达不到使用寿命和热损失增大。热收缩式套袖搭接接头,即:由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,可保证接头的密封防水,并消除接头处的轴向热应变。(5)对直埋保温管四周填砂的作用认识不清。回填砂粒大小不均,沟槽尺寸达不到要求,甚至直接回填杂土,达不到施工质量要求。6、设计理论存在的问题：尽管在《城镇直埋供热管道工程技术规程》规定了应力分类法的强度设计理论,但很多具体的设计方法还有待进一步完善。在规程中只给出了直管的循环塑性变形和整体失稳的设计模型,以及弯头疲劳分析的计算模型,而没有给出直管的局部失稳,以及折角、大小头和三通等管件的强度设计模型。在设计时,由于无法判别这些管件是否处于安全状态,就盲目地设置补偿器和固定墩来保护这些管件,这样,既增加了管网的投资,也降低了管网的可靠性。在使用补偿器时,还应避免进人误区。补偿器本身也是管网系统中极宜损坏的附件,它在解决管道强度问题的同时,也增加了管网的事故概率。大量的使用补偿器,仅仅是使间题从管道转移到补偿器上,使责任从设计单位转移到生产厂商上,管网的可靠性并没有增加。因此,完善管道及管件的强度计算模型,合理地设计管道及管件的结构,以充分利用其自身的承载能力,简化管网的构成,才是直埋供热管网系统设计的研究与发展方向。1）、DN500以下直管段应力验算经历了从弹性分析到弹塑性分析的阶段，和弹性分析法相比，虽然规程颁布10年多，但从运行的时间和实际运行温度低于设计温度看，还不能说弹塑性分析理论完全靠经受住了实践的检验，DN500也有局部屈曲的工程实例。。然而相对于大直径管道直管段的应力验算小直径的还是要完善的多。理论上可以找到依据。大管径直管段的设计经过了近几年业内人士的工程总结，理论研究，国内外相关理论的对比，推导，基本建立起连续直管段设计的理论体系，但是由于缺乏实验数据，安全裕度及安全系数仍有待进一步研究。比如防止屈曲的理论和径向失稳理论的安全系数。因为直埋管道在地下，他和土壤形成了一个整体，管道回填质量极大地影响的管道的垂直和轴向受力，不单单是管道自身的问题。和压力容器相比，受力更为复杂，加之土壤沿途的变化，设计通常不会仔细研究沿途土壤的性质，就连沿途地基的承载力资料也缺乏，所以如何考虑安全裕度，覆盖所有工程问题是一大难题。局部构件的疲劳分析距经典理论差距较大，就目前规程对DN500以下管道的弯头疲劳分析也是如此。采用弯头弯矩变化范围小于6倍的许用应力也缺乏科学依据。经过十几年的工程实践，弯头按照规程方法进行的疲劳分析没有出现问题，但是不能说这种分析是完善的，因为实际供水温度没有达到设计温度。比如二级网设计供水温度一般为85℃，但是实际温度很少达到；一级网设计供水温度通常为130℃，但沈阳、长春在100℃左右，哈尔滨稍高，太原无补偿冷安装管径DN800，压力1.6MPa,最短期高达到122℃，北京DN1000，2.5MPa，温度？，河北衡水市DN800，温度130/70℃,压力1.6MP,采用无补偿冷安装，折角11℃采用25DN曲率半径,实际运行温度？哈尔滨道里集中供热工程，一次网长度65.8KM,最大管径DN1000，12.6km，2004年投入运行了DN1000的4km，1.6mpa，130/70℃，除了过铁路等处未采用直埋敷设外,其余直埋敷设部分仅设了4处补偿器,节约了大量投资。所以不足以证明在设计温度下的疲劳寿命，何况运行时间较短，远少于30年。北京有的运行实例。中国第一汽车集团公司厂区及生活区供一次网供热:热源到热力站,其供水温度为110℃,回水温度为60℃;二次网供热:由热力站到各建筑物,供回水温度80℃,回水温度55℃,质调节。采用无补偿冷安装，运行5年未出现任何事故,一次主干网未出现跑、冒、滴、漏现象。东华热电供热管道设计则是集中了上述的敷设方式,即DN1000以上的供水管采用有补偿直埋敷设(设置直埋套筒补偿器),其余管道采用无补偿冷安装直埋敷设方式。管网主干线全长9.0km(单程),其中6.8km(单程)采用无补偿直埋敷设方式。最大管径DN1000,设计压力1.6MPa,设计温度130℃。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。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。2）三通、变径管整个缺乏供设计使用的疲劳分析的计算公式。3）过渡段热伸长理论和实际运行有偏差：按照设计温度130℃计算，以DN500、压力1.6MP为例，直管段可以采用无补偿冷安装。过渡段第一次升温到108℃，管道在最小过渡段到最大过渡段之间，在温差（130-108）出现屈服。理论上过渡段热伸长计算要减去屈服压缩量，但实际运行温度若干年内都在100℃以下，如沈阳辽宁，实际上不会发生屈服变形，如果选择波补，就有可能会过载。北京首都机场扩建南区主体建筑T3航站楼是北京2008年奥运会配套设施。采用集中供热方式,由热源提供温度为120℃的热水,供给T3航站楼及相关公共设施,共15个热用户,供热面积约130×104m2。供热管线总长为9km,其中6km采用直埋敷设,干线管道规格为DN300～900mm。于2006年底供热。7、从直埋管网工程的角度,管道及其附件、工程设计、工程施工和供热运行等四个环节又形成了一个纵向的网络,其中每一个环节对热网的安全起着同等重要的作用,忽视该网络中的任何一个环节,就不会建成优质的直埋热网工程。合格产品是管网工程的基础。由于预制保温管生产具有较高的投资回报率,在我国存在上百家的保温管厂,生产规模和质量也有天壤之别。有些管厂的保温层和外套管很难满足标准要求,劣质的高密度聚乙烯外壳起不到的整体防水作用,极易产生腐蚀破坏,而低粘结力的保温层使预制保温管无法形成三位一体的结构,使钢管产生无法预知的热胀变形,或者使补偿器产生过量位移,或者加大管件的应力水平。因此,采用符合产品标准的预制保温管是优质直埋管网工程的基础,使用劣质的保温管将会后患无穷。合理的系统设计是管网工程的必要条件管网设计要跳出直管可不设补偿的误区,从整个管网系统的角度,既要分析直管的强度,又由要分析管件的应力,以确定不同管段所采用的设计方法。对二级管网可不作设计的观点也是极其错误的,直管是没问题的,但在管网中若采用强度特性不好的管件,如小曲率半径弯头和普通三通,从疲劳分析的结果可看出,这些管件的疲劳寿命都不能满足规定的使用寿命。现场安装是管网工程的保证除接头外,加软垫片和填砂也是十分重要的。在弯头和三通支管附近,加设垫片和加宽沟槽是十分必要的,这样可保证管道能够产生一定的侧向位移。管道周围填砂可提供所需的土壤摩擦力,也能避免高密度聚乙烯外壳的破坏。