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一、供熱管道的保溫處理

我們知道，許多供熱管道由于保溫處理不當，因此每年都會因為能源的喪失造成絕大的經濟損失，尤其是在一些天氣較為寒冷的地區，供熱管道保溫措施的缺失，讓能量的。也就是說，所謂的供熱管道保溫處理是指，減少供熱管道及其附件、設備等向周圍環境散失熱量的措施。 通過上面的描述我們已經對保溫處理的目標和目的有了一定的了解，再從更詳細的角度來說， 保溫的主要作用是減少供熱介質在輸送過程中的熱量損失，節約燃料，保證供熱質量，以滿足用戶的需要。保溫的另一個作用是使管道外表面溫度不致過高(不超過60C)，避免燙傷運行檢修人員。

(一)對供熱管道進行保溫處理需要首先選擇合適的保溫材料。保溫材料應具有熱導率小不超過3兆瓦/(米・開)，吸水性低，機械強度較高，在使用溫度范圍內不變形、不變質、可燃性小、不腐蝕金屬，易于施工成型和成本低廉等特點。 現在經常見到的保溫材料也就有無機和有機兩種。(1)無機保溫材料常用的有泡沫混凝土、礦棉、石棉、玻璃棉、蛭石、硅藻土、膨脹珍珠巖以及巖棉等。(2)有機保溫材料。隨著化學工業的發展，如聚氨酯硬質泡沫塑料等已在供熱管道上使用。這種保溫材料熱導率小、耐腐蝕性好、吸水率低、質輕、強度大、加工成型簡單，但耐溫程度有待進一步提高。

(二)供熱管道的保溫一般由保溫層和保護層兩部分構成。為防止腐蝕，先要在管子表面涂上防銹材料。保溫層的厚度由技術經濟比較確定。保護層一般用石棉水泥涂抹或用瀝青玻璃布、金屬皮包覆。必要時，在保護層外還應采取防水措施。保護層的外表面應當整潔、光滑、美觀并與周圍環境相協調，有時還刷上一層色漆，以區別不同用途的管道。供熱管道保溫結構的施工方法有涂抹式、灌筑式、填充式、綁扎式和預制式，其中綁扎式和預制式結構使用廣泛。附件和設備的保溫結構形式，可根據其具體形狀因地制宜地選擇。

二、無補償直埋敷設供熱管道技術難點

無補償直埋敷設的難點是設計的技術難度大。熱水管道為滿足功能要求及敷設條件，在管網上需要設置許多管道附件。直埋管道運行狀態復雜，隨著管道升溫降溫的變化，管道的工作狀態可能偏離設計狀態。因此設計人員須熟練掌握應力分析方法并有相當的實際工程經驗，根據管網各種因素的組合條件綜合考慮，對直管段及每一個管道附件按最不利工況進行計算，并采取適當的技術措施。無補償直埋技術于20世紀80年代傳入我國，目前供熱管道直埋無補償設計方法有兩種：

(一)一種是北歐的計算方法：應用第四強度理論，形狀改變比能是引起材料屈服破壞的主要因素，無論什么應力狀態，只要構件內一點處的形狀改變比能達到單向應力狀態下的極限值，材料就要發生屈服破壞，也就是極限分析法，采用此方法時管道安裝需要預熱安裝;

(二)一種是北京煤氣熱力工程設計院的計算方法：應用第三強度理論，即采用應力分類：(1)一次應力，工作壓力在管道中產生的內壓環向應力、軸向應力等;(2)二次應力指熱脹冷縮受到外力約束時，在直管中產生的應力，如升溫產生的軸向壓應力、降溫產生的軸向拉應力;(3)三次應力指承受一次應力和二次應力的直管道向結構不連續的管件如三通、變徑管、彎管等處釋放的變形，在該管件的開口周圍產生的應力。以上按應力分類的方法也叫安定性分析，采用此方法時管道冷安裝即可。

三、供熱管道管材分析與設計要求

(一)管材分析

應用在供熱管道上的管材多為低碳鋼Q235。我們首先就要了解低碳鋼Q235的材料特性。伸長率δ<5%的材料為脆性材料，伸長率δ>5%的材料為塑性材料。Q235塑性伸長率可達20%～30%(一般取26%)，斷面收縮率Ψ≈60%。由此可見Q235鋼是一種塑性較好的一種材料，從Q235鋼拉應力性能曲線上來分析它在不同應力階段的變化情況。(1)彈性階段。OA為彈性變形階段，σp為比例極限，拉應力與變形保持正比例關系，Q235鋼的比例極限σp=200MPa，σe為彈性極限(AB段)δ與ε間的關系不再成正比，但變形仍是彈性的。A與B非常接近，在工程不對彈性極限和比例極限并不嚴格區分。(2)屈服階段。屈服：當應力超過B點到達C點后，應力σ呈現幅度不大的波動而變形卻急劇地增長，這種現象稱為屈服。C點為屈服高限，D1為屈服低限，通常將屈服低限稱為屈服極限，Q235鋼的屈服極限σs=235MPa。(3)強化階段。強化：經屈服后，材料又增強了抵抗變形的能力，這時要使材料繼續變形，就需要增大拉力，這種現象稱為強化。D1D段為強化階段。Q235鋼的強化極限σb=375MPa。(4)局部變形階段。從D開始，桿件某一局部橫截面急劇收縮，出現頸縮現象，到E點時被拉斷。

(二)管道設計要求

(1)針對市區地下敷設的管道易產生折角的現象，在管道布置中將大折角分解為幾個小角度折角進行敷設。對于相距較近的折角，由于將其分解為小折角會很困難，則采用大彎曲半徑的彎管來代替大折角，從而避免了折角處有預應力集中而產生低循環疲勞破壞或局部失穩破壞。(2)使用大彎曲半徑的彎頭，所有直埋管道大口徑彎頭的彎曲半徑不小于2.5倍公稱直徑。彎頭的壁厚比相同管徑的鋼管壁厚多2mm。(3)焊接及檢驗要求。現場焊接應保證焊透，管徑大于或等于DN400的鋼管及管件焊接應采用氬弧焊打底，并采用雙面焊。

四、直埋管網安裝方式

(一)無補償冷安裝

無補償冷安裝是指供熱管道的整體焊接溫度等于溝槽回填時的溫度，即管線焊接和溝槽回填等安裝過程都是在正常的環境溫度下進行的。管道應力驗算采用分類法和安定性分析理論，設計中考慮各種載荷條件可能的組合，將應力根據其起因、來源、作用范圍、性質和危害程度不同進行分類，采用不同的強度驗算條件。按照以上方法設計的直埋熱水管道，直管段通常可以不設補償裝置且不必預熱，管道焊接和溝槽回填等安裝過程都在冷態條件下進行。在冷態的環境溫度下管道處于零應力狀態，在運行工況下熱應力增大，但應力變化范圍始終控制在允許值之內。該設計方法在熱水管道直埋敷設中可以發揮明顯優勢，利用溫度應力具有自限性的特點，充分發揮管材的承載能力。

(二)預應力方式

預應力方式有敞開式預熱安裝和設置一次性補償器覆土后預熱兩種，在管道溫度升至預熱溫度時回填或焊接，在管道溫度恢復至環境溫度時，管道處于拉應力狀態，產生預應力效果。由于一定量的熱脹變形提前釋放，管道在工作過程中壓應力和拉應力均不超過鋼材的許用應力。(1)敞開式預熱安裝。在覆土前，管道可以進行敞開式預熱。由于沒有土壤摩擦力，管道的熱脹變形可以提前釋放，預熱溫度為管段內平均應力為零時的溫度。管道被加熱到預熱溫度時覆土后再冷卻，使管道達到一定的平均應力水平。在首次運行加熱移動后，其管端的位移與冷安裝的位移大致相同，但避免了冷安裝在首次移動時的較大位移。(2)設置一次性補償器覆土后預熱。這種方法是在管道的直段部分，按計算的間距分段安裝一次性補償器，并僅在補償器附近的溝槽處敞口，其余溝槽回填。一次性補償器的補償量在預熱前調整為設計值，當管道首次加熱使補償器的伸長量到位后將一次性補償器焊接為整體，管道的熱脹變形得到了提前釋放。由于土壤摩擦力的作用，在兩個一次性補償器之間的局部應力，將高于補償器處的應力，然而，由于系統溫度的變化，在多次變化以后，應力將均勻一致。

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