集中供熱蒸汽管道補償器安裝及檢驗中的常見問題分析

顧晨怡

摘要：在我國，目前集中供熱蒸汽管道得到了較高的普及程度，不僅是我國北方居民冬季主要的供暖方式，也成為了社會工業(yè)生產(chǎn)中最基本的需求。在供熱管道安裝和維修作業(yè)過程中，為了確保蒸汽管道不受天氣變化影響產(chǎn)生因熱脹冷縮導致的外界應力，在冬季供熱期間保持管道材質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性，需要有針對性的對蒸汽管道進行補償，以保證蒸汽管道不受因過熱膨脹產(chǎn)生的位移影響?；诖?，本文針對集中供熱過程中蒸汽管道的補償方式進行列舉和歸納，找出補償裝置在安裝和檢修過程中存在的問題，并針對此類問題提出針對性策略，以保證蒸汽管道的安全性、穩(wěn)定性得到有效提升。

關鍵詞：集中供熱;蒸汽管道補償器;安裝;檢驗

Abstract： In my country， the current central heating steam pipeline has gained a high degree of popularity. It is not only the main heating method for residents in northern my country in winter， but also the most basic demand in social industrial production. In the process of installation and maintenance of heating pipelines， in order to ensure that the steam pipeline is not affected by weather changes and produce external stress caused by thermal expansion and contraction， and to maintain the stability and safety of the pipeline material during the winter heating period， it is necessary to be targeted Compensation for the steam pipe to ensure that the steam pipe is not affected by the displacement caused by overheating and expansion. Based on this， this article lists and summarizes the steam pipeline compensation methods in the central heating process， finds out the problems in the installation and maintenance of the compensation device， and proposes targeted strategies for such problems to ensure the safety of the steam pipeline Performance and stability have been effectively improved.

Keywords： central heating; steam pipe compensator; installation; inspection

一、集中供熱蒸汽管道補償方式分類

（一）自然補償

自然補償是一種無需外界助推，利用蒸汽管道彎曲位置自帶彈性的特點來將管道在受熱過程中所產(chǎn)生的變形自然吸收。蒸汽管道所具備的自身彈性主要是指管道在受熱發(fā)生應力變形后，隨著應力消失而自行恢復原有形狀的性能。相關研究人員通過實驗測試發(fā)現(xiàn)，當蒸汽管道彎曲角度在30°至90°之間時，管道在受熱恢復后可以進行自然補償;當蒸汽管道彎曲角度小于30°時，蒸汽管道無法通過自身彈性實現(xiàn)自然補償?？梢詫崿F(xiàn)自然補償?shù)恼羝艿勒w長度應該保持在10～20m之間，彎曲應力的承受范圍應該小于70MPa。常見的自然補償管多為L型補償管和Z型補償管[1]。

（二）補償器補償

當自然補償無法滿足蒸汽管道的補償需要，不能將蒸汽管道的位移控制在可承受范圍內(nèi)時，就需要在蒸汽管道上增加補償器來控制補償管道的變形范圍和位移范圍。補償器的主要作用是在蒸汽管道上用以抵抗管道因受熱膨脹或受冷緊縮以及管道位移所產(chǎn)生的應力。常見的補償器主要分為以下幾類：

1.方形補償器

方形補償器是一種用于吸收管道熱變形的補償元件，其采用U形連續(xù)彎曲管道的基礎設計，不僅能大范圍吸收蒸汽管道所散發(fā)出的熱量，還能有效控制蒸汽管道形變和位移。方形補償器的構(gòu)造為：4個90°彎頭將自由臂、水平臂和伸縮臂連接在一起。方形補償器最大的特點在于：保證制作和安裝簡單化的同時能極大程度提升熱補償?shù)难a償效率和管道的安全性，且使用周期較長，一般情況下無需經(jīng)常維修。而尺寸大、占據(jù)空間大也是方形補償器的主要缺點[2]。

2.波紋管補償器

波紋補償器是由多個波紋管連接而成的帶有波紋的膨脹節(jié)，用以對蒸汽管因熱脹冷縮產(chǎn)生的應力形變進行尺寸補償或位移補償。波紋管補償器的優(yōu)勢在于：承壓抗應力性強、結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝和拆卸、產(chǎn)品使用周期長。由于波紋管補償器的材質(zhì)采用了耐腐蝕性能較強的合金板和不銹鋼板，因此具有極高的耐腐蝕性。合金板或不銹鋼板的厚度為0.3～9mm，最高溫度不超過500℃、壓力25MPa以下的工作環(huán)境均可適用[3]。

3.套筒式補償器

套筒式補償器是由套管、插管和密封填料等幾部分組成的填料式補償器。套筒式補償器的主要補償方式是通過插管和套管進行相對運動以抵消熱脹冷縮所產(chǎn)生的外界應力和位移。根據(jù)材料分類，套筒式補償器可分為鐵制型和鋼制型;根據(jù)結(jié)構(gòu)分類，可以分為雙向套筒和單向套筒;根據(jù)連接方式分類，可以分為焊接、法蘭連接和螺紋連接。套筒式補償器的優(yōu)點在于：補償范圍大、結(jié)構(gòu)簡單且占據(jù)空間小。但由于此種類型的補償器推力過大，容易產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象，因此使用周期較短，需要經(jīng)常更換[4]。

二、常見補償器的安裝要求

（一）補償器安裝前的檢查

（1）在補償器安裝前，需要對補償器的規(guī)格、尺寸、型號、生產(chǎn)合格證等參數(shù)進行仔細地檢查和校驗，保證各項數(shù)據(jù)符合生產(chǎn)圖紙要求，并熟讀使用說明書，確保操作的規(guī)范性和安全性[5]。

（2）檢查補償器的外觀，保證外觀完整沒有任何破損現(xiàn)象。

（3）對補償器的長度進行檢查，確認是否與集中供熱蒸汽管網(wǎng)的安裝要求相符。

（二）補償器安裝

1.方形補償器安裝

（1）方形補償器應該盡量保持伸縮臂在水平安裝時，管道的坡度與水平臂的坡度應該保持平行。

（2）方形補償器應該盡量保持彎管在垂直安裝時，避免進行開孔安裝泄水閥門和放氣閥門。

（3）蒸汽管道在安裝方形補償器前，需要在補償器兩側(cè)進行均勻冷拉過程，并對補償器產(chǎn)生的最大拉伸量進行記錄，以確保補償器的彈性和韌性符合安全標準[6]。

（4）盡量保證在安裝方形補償器過程中因不規(guī)范操作引發(fā)的表面損傷和質(zhì)量缺陷。

（5）在方形補償器安裝結(jié)束后應該按照合規(guī)的操作流程進行處置和拆除安裝裝置。

（6）在集中供熱管道通汽前需要對蒸汽管道進行適當?shù)呐芎痛祾撸缭诖似陂g發(fā)生蒸汽管泄露現(xiàn)象，則可用壓槍對泄露處進行修補，無須停止供熱。

2.波紋管補償器安裝應符合以下規(guī)定

（1）波紋管補償器盡量和蒸汽管道保持在同軸范圍內(nèi)。

（2）注意具有流向方向的補償器在安裝過程中避免安裝錯誤的發(fā)生，箭頭方向即為流向方向。

（3）波紋管補償器無論是鋼管焊接還是法蘭連接的，通常采用后安裝的方法。在管道安裝時，先不安裝波紋管補償器，在要安裝的位置上先用整根直管直接過去，并按設計要求和補償器生產(chǎn)廠對補償器附近支架設置的要求安裝好導向支架和固定支架，待支架達到設計要求，再開始安裝補償器。

（4）安裝波紋管補償器時應設臨時固定，待管道安裝完后（包括系統(tǒng)試壓、吹洗合格后），方可拆除臨時固定裝置。

（5）波紋管補償器的預拉伸問題比方形補償器顯得更為重要，不可忽視。在向廠家訂購補償器時，向廠家提供供熱管道的介質(zhì)溫度、壓力參數(shù)、安裝時可能的環(huán)境溫度參數(shù)和補償器的布置圖，以便生產(chǎn)廠家能了解所需的補償器應有的補償能力，或者直接向生產(chǎn)廠家提出補償能力的要求。

3.套筒補償器安裝應符合以下規(guī)定

（1）套筒補償器應與管道保持同心，不得傾斜。

（2）套筒補償器管道上安裝的導向支架應確保補償器運行時自由伸縮，不得偏離中心。

（3）應按照設計文件規(guī)定的安裝長度及溫度變化留有剩余的收縮余量，設計文件無規(guī)定時，剩余收縮余量應進行計算。

（4）需要進行“冷緊”的補償器，預變形所用的輔助構(gòu)件應在管道安裝完畢后方可拆除[7]。

（5）對帶內(nèi)套筒的補償器應注意使內(nèi)套筒的方向與介質(zhì)流動方向一致，鉸鏈型補償器的鉸鏈轉(zhuǎn)動平面應與位移轉(zhuǎn)動平面一致。

三、常見補償器安裝檢驗中存在的問題

在集中供熱期間，由于蒸汽管經(jīng)常會因受熱或外部應力而發(fā)生老化或位移加深等現(xiàn)象，因此需要在蒸汽管道中安裝相應的補償裝置。在安裝補償裝置過程中，也會引發(fā)諸如選材、型號、安裝不牢固等問題的發(fā)生，嚴重威脅補償器的整體質(zhì)量和供熱蒸汽管道的安全。

（1）安裝前選型不匹配問題

在補償器安裝前，應對膨脹器的尺寸、型號、規(guī)格及管道支架等外部構(gòu)件進行詳細檢查，確保其符合安全生產(chǎn)要求再進行使用。補償器的選擇是否匹配直接影響工程造價消耗和集中供熱管網(wǎng)的整體質(zhì)量。選擇與蒸汽管道相匹配的補償器可以進一步降低工程造價成本，提高工程質(zhì)量;選擇型號不相匹配的補償器不但變相增加了工程成本，也對工程的安全和質(zhì)量是一種嚴重的威脅和挑戰(zhàn)[8]。

（2）安裝過程預拉伸問題

波紋管膨脹節(jié)在安裝過程中必須進行預拉伸處理，才能正常投入使用。而許多施工現(xiàn)場由于場地受限或條件不允許導致簡化預拉伸步驟，容易導致波紋管膨脹節(jié)的質(zhì)量和安全系數(shù)嚴重下降，在長周期的運行過程中，極易引發(fā)蒸汽管爆裂等問題發(fā)生，從而造成嚴重的事故。圖1為波紋管損壞圖。

（3）使用過程中材質(zhì)質(zhì)量問題

由于蒸汽管道中的水分還有大量的氯離子，導致蒸汽管道長期處于酸性環(huán)境之下，加之施工人員會對蒸汽管道內(nèi)部添加大量含酸性物質(zhì)的防腐劑和防凍劑，導致補償器在長時間使用后容易出現(xiàn)老化或被腐蝕等問題。相關數(shù)據(jù)表面，當蒸汽管道中的液體酸度達到500p.m值時，不銹鋼材質(zhì)補償器極易發(fā)生爆裂現(xiàn)象。圖2為波紋管爆裂示意圖。

（4）安裝過程中固定支架問題

蒸汽管道所用的支架分為兩種，分別為：固定支架和滑動支架?；瑒又Ъ芡ㄟ^聚四氟乙烯板對蒸汽管道起到了支撐蒸汽管道重量和阻止蒸汽管道大范圍位移的效果。固定支架不僅能起到支撐蒸汽管道重量的作用，還能承受蒸汽熱動力所產(chǎn)生的外部應力，防止膨脹節(jié)變形而引發(fā)的蒸汽管道大范圍位移。因此，一旦固定支架和滑動支架安裝不牢固，則極易引發(fā)膨脹節(jié)受損或管道因大面積位移而產(chǎn)生的爆裂現(xiàn)象。

（5）安裝過程中保護措施問題

在集中供熱期間，安裝蒸汽管道的補償裝置作為整個工程體系較為薄弱的一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)，必須對其進行嚴格、細致的保護措施，才能保證其原有的材質(zhì)不受損傷。在運輸過程中可以在其與蒸汽管道的接觸部位使用軟質(zhì)木板，以防止補償器不受磕碰損壞。在安裝過程中要提前為補償器預留出足夠的安裝和拆卸空間，以保證在補償器發(fā)生損壞和進行保養(yǎng)更換時能更加簡單、快捷。第一次輸送蒸汽時要對補償器的位移情況和補償量進行細致觀察和記錄，如果補償器發(fā)生的位移范圍超過原定設計的補償量，則需要進行重新測量和安裝。

四、結(jié)束語

綜上所述，本文通過對集中供熱期間蒸汽管道幾種不同的補償方式及安裝方法進行介紹，并分別對補償器在安裝和檢驗過程中遇到的問題進行闡述，以此來為我國集中供熱蒸汽管道補償器安裝工作提升重視程度，從而保證管道安裝工程平穩(wěn)、有序地進行。

參考文獻：

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[7] 張華玲. 關于蒸汽熱網(wǎng)管道中旋轉(zhuǎn)式補償器的應用分析[J]. 化工管理，2016（10）：197.

[8] 陳希. 波紋管補償器在鋼廠內(nèi)架空蒸汽管道上的應用[J]. 冶金動力，2016（5）：24-26.