城鎮(zhèn)供熱管網泄漏原因分析及維護要點

杜慶豐

(天津泰達熱電能源管理有限公司 天津 300457)

我國北方地區(qū)實行季節(jié)性集中供暖(本文主要討論換熱介質水或汽在熱源廠被加熱，經一次網傳輸到各換熱站通過板式換熱器等傳給二次網熱水，然后輸送到各用戶的供熱系統(tǒng))，每到冬天都是對供熱單位的一大考驗，特別是對于環(huán)境狀況復雜、地下管線眾多、居住人口密集的老舊社區(qū)，供熱運行、安全乃至查漏消缺工作都是較大挑戰(zhàn)。本文結合經驗分析與實踐調查對管網泄露原因進行多方面探討。

1 管網泄漏的危害

1.1 直接危害

管網泄漏后要通過補水維持系統(tǒng)平衡，導致水處理和機泵設備的負荷增大，系統(tǒng)水損、熱損增大，被動增加熱源側燃煤、燃氣、電能消耗量，嚴重時威脅熱源的經濟穩(wěn)定運行和用戶用熱質量。

1.2 間接危害

泄漏必然對周圍環(huán)境產生熱、噪聲污染，漏水嚴重時會造成漏點附近建構筑物沉降受損，增加由此產生的查漏、消缺、救援工作而需要投入的資金、人力等成本。

2 導致管網泄漏的原因分析

2.1 管網布置及環(huán)境因素

① 管道地下橫穿馬路時沒有保護套管或設置不當，地埋管周圍有尖銳硬質雜物、覆土高度不足而被超限占壓、地上建筑沉降等都會擠壓、破壞鋼管強度，使之長期在不利環(huán)境中運行，存在很大隱患。

② 管網設計時對供熱管線不同溫度下的伸長量、膨脹因素計算不當，在不同地質、溫度場環(huán)境下應用時，固定墩、膨脹節(jié)、錨固段等的設計不精確，未留出足夠間隙，使管線在長期運行后積累了較大形變且難以消除或抵讓，造成局部的應力拉裂而泄漏。

③ 熱力管道與電力電纜、通信、燃氣等管線一起鋪設時未掌握好上下配距及保溫情況，致使供熱管道受雜散電場、溫度場影響，不利于安全穩(wěn)定運行。

④ 未充分考慮周圍環(huán)境因素，架空、直埋熱水管道布置不合理，使地埋管道比例較大，且直埋管上部覆土厚度不符規(guī)范，存在安全隱患。

2.2 材料選型與質量

①供熱管網用鋼(Q235、20#、Q195鍍鋅)選材不當，在高鹽、高濕環(huán)境下易腐蝕，導致局部強度失效而泄漏。管材標準金屬含量如表1所示。

表1 管材標準金屬含量Tab.1 Standard metal content of pipes

② 鋼管表面未經鈍化處理，泡沫保溫層吸水率大于10%，閉孔率低于90%，或保溫層被擠壓變形量超過15%，難以滿足保溫、防水要求，使得鋼管本體和外護管產生異步蠕變，保溫泡沫材料變形吸潮后水解致鋼管接觸高鹽、高濕雜質而產生復雜氧化銹蝕。

③ 直埋供熱管道的外護管和聚氨酯泡沫保溫層在溫變作用下會緩慢產生形變，但與鋼管的蠕變量存在差異，故其很難保持完整，加之外防護層搭接不嚴密，致使地埋鋼管直接接觸到外部腐蝕性、破壞性介質。

2.3 運行和施工的影響

① 鍋爐補給水、一次網循環(huán)水長期未進行除氧、加藥等處理，易造成氧含量、pH等不達標，隨著系統(tǒng)溫度升高，金屬離子變得更活躍，接觸鋼管內壁持續(xù)進行復雜化學反應，容易造成鋼管內部金屬材料點蝕。

② 運行操作人員不按崗位責任制、規(guī)程、供熱曲線調整供回溫及投退設備，或因經常性失電、故障等原因導致的突然停泵使得管路中產生水沖擊，久而久之導致閥門、彎頭等局部強度不足部位產生應力失效。

③ 搶修、檢修過程沒有完善的方法預案，施工過程監(jiān)督管理不力，焊接質量差，焊材不匹配，焊縫未按工藝要求進行施工，在復雜的環(huán)境下，一旦發(fā)生滲漏、開焊等，極易形成電化學反應，導致局部外腐蝕加速穿孔并不斷擴展(這種局部穿孔非常不易發(fā)現(xiàn)查找，往往延長故障排除時間)。

④ 近年來供熱系統(tǒng)的溫度、流量較以前持續(xù)提高，運行熱負荷較大，對管道的法蘭/墊片、彎頭等連接薄弱部位造成的負荷加大，故在一定程度上加速了管件的老化、疲勞損壞。

3 使用與維護要點

3.1 運行方面

① 加強運行人員理論與實踐技能的提升，及時發(fā)現(xiàn)管網泄漏等問題，妥善處置，及時排氣和補水，保證滿水運行，維持系統(tǒng)水力、熱力平衡。

② 強化水處理人員配置、培訓，嚴格落實各項指標化驗，確保持證上崗，相關參數尤其是含氧量、pH滿足要求。水質標準如表2所示。

表2 水質標準Tab.2 Water quality standard

③ 合理調度，保證各關鍵儀表指示準確，使多熱源管網接入口處，供、回溫盡量一致，同時注意增、減負荷時避免大起大落，不得超壓、超溫運行。

④ 做好水質調控，在一次網水系統(tǒng)加設、投運除氧裝置(如熱力、真空除氧等)，或投加亞硫酸鈉等還原性藥品除氧，避免市政水直補。

⑤ 做好淡季停運后的補水保壓養(yǎng)護工作，嚴密關閉各放水、排氣閥門，定期加鹽、加藥并擇時啟泵打冷循環(huán)使其均勻，必要時用合格水置換管內水。

⑥ 換熱設備投運時按先投冷側后投熱側，停運時相反的順序緩慢操作，避免溫升/降幅度超過材料允許值，一般取10℃/h以內。

3.2 管理方面

① 制定相應管網運行、維護管理制度、崗位責任制、安全操作規(guī)程、設施設備的保養(yǎng)手冊及事故應急預案。

② 針對直埋管線及附屬設施制定巡檢、搶修方案。當系統(tǒng)出現(xiàn)壓力降低、溫度變化較大、失水量增大等異常情況時應立即全網診斷，做好隔絕、防護措施后準確排查泄漏點。

③ 管網檢修、施工應強化焊接工藝把控，管道焊縫按工藝要求進行焊接，按要求進行驗收，保證焊接質量。

④ 及時組織責任區(qū)內管綜專題會議，在沿、下穿車行道或路施工時應設置安全防護，鋼套管選大2號，按規(guī)范深度進行開挖、填埋、覆土等作業(yè)。

⑤ 誰主管誰負責，多方論證確認泄漏、腐蝕、故障管道難以修復或成本較高時，應創(chuàng)造條件進行局部或整體更新。

3.3 施工建設方面

① 當有市政電力、燃氣等管線在直埋熱水管道附近平行或垂直開槽施工時，應及時采取保護措施，使互相間距符合規(guī)范要求。

② 管道鋪設應避開堅硬、鋒利或有凸起的石塊等異物，保護外表面避免損傷。

③ 固定墩、膨脹節(jié)等重要部位設檢查室，必要時做好混凝土防水、封堵，避免被動形成高濕、高溫、高鹽的易腐蝕環(huán)境。

④ 埋地管道安裝、搶修時，管溝內不應有積水，對未安裝完成的管段采取臨時封堵措施，并對裸露的保溫層進行封端防水處理。

⑤ 公稱直徑大于400 mm的鋼管或現(xiàn)場制作的管件，焊縫根部應進行氬弧焊封底焊接，潮濕或粘有冰、雪的焊件應先烘干。

⑥ 不同管段的內、外層搭接處應采用熱縮帶密封，宜先發(fā)泡后收縮，無過燒、鼓包、翹邊或局部漏烤現(xiàn)象，并粘結嚴密。

3.4 改造措施

① 隨著新材料的應用、技術的進步，可逐步改造為帶泄漏檢測系統(tǒng)的保溫管、抗腐蝕耐氧化的新型管材，考慮到其成本較高，須因地制宜進行充分的方案論證。

② 可以選用PPR、PERT等復合塑料管材代替鋼管管材，降低腐蝕、結垢、泄漏的概率，以延長管網使用壽命。

③ 在總結行業(yè)豐富經驗的基礎上，借助人工智能技術、大數據分析，推進建設自感知、自診斷、自調節(jié)的智慧供熱系統(tǒng)。

4 結 語

供熱系統(tǒng)應用時間越長，熱負荷越大、運行環(huán)境越差，管網越容易因為物理、化學等因素產生局部老化、腐蝕、破壞而發(fā)生泄漏。通過分析梳理導致泄漏的主要原因，可以從合理設計布置、運行管理、規(guī)范施工等方面進行事前、事中、事后管控干預，同時加強相關人員的技能提升、改進工作方法以及新科技、新材料的應用，以盡早發(fā)現(xiàn)管網泄漏跡象，快、準、穩(wěn)地查找、消除漏點，維持系統(tǒng)水力、熱力平衡，滿足各用戶用熱需求，實現(xiàn)高質量供熱?！?/p>