談直埋預(yù)制保溫管現(xiàn)場保溫修補的做法

馮 偉 偉

(太原市熱力集團有限責(zé)任公司，山西 太原 030000)

近年來，城鎮(zhèn)供熱逐漸成為全民、全社會的關(guān)注焦點，同時也促進了保溫管迅速發(fā)展，其中聚氨酯保溫管受到供熱企業(yè)廣泛應(yīng)用，優(yōu)勢是保溫性能良好、熱損失低，長期供熱運行能降低熱源費用，不需新建管溝，直埋于地下，有利于美化環(huán)境和城市長遠(yuǎn)規(guī)劃。供熱系統(tǒng)所處運行環(huán)境不盡相同，如直埋、架空、地溝等，選擇的保溫材料必須適合所處環(huán)境，同時也要考慮施工難度和可行性。通常預(yù)制保溫管的保溫層及外護層在生產(chǎn)車間預(yù)制完成，管道接口現(xiàn)場焊接檢測合格后，方可進行現(xiàn)場保溫。對于地下水位高的區(qū)域，長期運行直埋管道保溫層易破損，科學(xué)有效的現(xiàn)場修補具有重要意義。

1 保溫材料的發(fā)展

第一階段：早期使用保溫材料大多數(shù)來源于大自然原始材料，如樹木、草等，通常簡單人工制作后可直接利用，保溫結(jié)構(gòu)為涂刷方式。

第二階段：中期的保溫材料以巖棉類、珍珠巖為主，通常為工廠加工處理后材料制品，保溫結(jié)構(gòu)常見于捆扎或壘砌方式。

第三階段：現(xiàn)代社會的保溫材料豐富多樣，聚苯乙烯塑料、聚氨酯泡沫等，保溫結(jié)構(gòu)通常為噴涂或澆灌的方式。

我國聚氨酯泡沫塑料行業(yè)發(fā)展迅速，聚氨酯作為冷庫保溫隔熱、建筑節(jié)能、工業(yè)管道、太陽能行業(yè)等的關(guān)鍵保溫材料，常用于室內(nèi)外各種供熱管道、空調(diào)系統(tǒng)、石油等工業(yè)管道的保溫、保冷。聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)較低，可將熱損耗達到最低值。供熱管道由于供水和回水管設(shè)計參數(shù)不同，故管道保溫要求不同。供水管材使用耐高溫型聚氨酯保溫層，回水管材使用普通型聚氨酯保溫層。

2 工程建設(shè)背景及施工工藝

城市供熱系統(tǒng)安全性，影響著居民供暖質(zhì)量，冬季搶修工作主要集中在熱源出口至換熱站之間的一級網(wǎng)供熱管道，一旦發(fā)生故障會影響整片區(qū)域供熱。通過供暖期供熱主管道日常巡查發(fā)現(xiàn)管道上方有冒熱氣現(xiàn)象，原因是管道保溫發(fā)生破損，地下水侵入管道保溫層，管道內(nèi)介質(zhì)高溫度將地下水加熱沸騰，保溫層中聚氨酯發(fā)生熱分解反應(yīng)導(dǎo)致炭化[1]，采用GPS測繪儀采集故障點坐標(biāo)，對照竣工圖紙管線路由，確定保溫破損的管道類型(彎頭、直管、接口)，破損的保溫管長期運行會影響供熱管道使用壽命，同時也會增加管網(wǎng)熱損失，影響供熱效果，在停暖期委托專業(yè)保溫工程公司和管道供應(yīng)商根據(jù)故障管道類型編制專項施工方案，實施現(xiàn)場保溫修補。本工程為太原市集中供熱維修工程——長輸管道保溫維修，涉及管徑DN1 400和DN1 200，共35處(其中彎頭7處，直管段20處，接口8處)，工程總投資550萬元，合理避開供暖期分兩年施工，2019年完成保溫修補18處，2020年完成保溫修補17處?，F(xiàn)場保溫修補施工工藝需結(jié)合故障管道類型和現(xiàn)場條件，采取相應(yīng)的措施。

2.1 直埋保溫彎頭(彎管)保溫修補

首先對冒氣點開挖管溝，保證供回管裸露出來，查看管道外表面及接口保溫?zé)峥s帶變形情況，敲擊保溫管有無空穴，將DN1 400保溫彎頭按450 mm分段切割，每段間保留200 mm原外護管(便于兩個熱熔套搭接)，并將其余外護管及保溫層剝除，同時剝除200 mm保留段原保溫層。清理開裂位置表面砂土、污物，如鋼制彎頭有銹跡，則先進行現(xiàn)場除銹。寬度200 mm的原外護管內(nèi)側(cè)支好環(huán)形支架，采用寬度為650 mm的扇形熱熔套搭接于保留的原外護管處，每端搭接長度100 mm(見圖1)，使用打包帶固定好，保溫管件修補使用的電熱熔套搭接接縫應(yīng)設(shè)置在上端位置(即12點方向)，進行熱熔套電熱熔接，電熱熔接完成后，熱熔套連接處用聚乙烯焊條焊嚴(yán)[2]，再采用寬度為200 mm的熱熔套進行連接處壓縫加強電熱熔接密封；窄熱熔套兩端采用聚乙烯焊條焊接，焊條表面使用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm；在保溫彎頭上端用開孔器打發(fā)泡孔和放氣孔，放氣孔安置氣密性試驗配套接頭及壓力儀表，啟動空壓機設(shè)備，對整體熱熔套進行氣密性檢測，試驗壓力值20 kPa，持續(xù)15 min后，使用肥皂水溶液在接縫處涂抹檢測，無泄漏為合格標(biāo)準(zhǔn)。氣密性試驗符合要求后再進行發(fā)泡機發(fā)泡。

聚氨酯保溫施工：將配好的聚氨酯用發(fā)泡罐注入聚氨酯保溫管注料孔，并全部注滿(從內(nèi)到外注料)，當(dāng)注料的管件長度較長時，宜采用分段注料，確保整個管件注料飽滿；聚氨酯保溫層材料密度不小于60 kg/m3。保溫施工結(jié)束后使用專用堵頭熱熔堵塞，用聚乙烯焊條焊接牢固防止脫落，再用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm。熔接位置表面需粗糙，粗糙寬度大于熱縮帶寬度。熔接熱縮帶建議從中間位置開始，先熱熔搭接套管一側(cè)，再按照從下到上、由內(nèi)向外的原則，防止出現(xiàn)氣泡，等熱熔結(jié)束后，觀察熱縮帶有無翹起或鼓包，如果有及時消除，保證熱縮帶平整度。

2.2 直埋保溫管直管段保溫修補

開挖好管溝，保證維修管道裸露出來，對有缺陷的直管段做好標(biāo)記，拆除變形外護管及變質(zhì)保溫層，清除表面泥沙、污物，如鋼管有銹跡先進行除銹，再根據(jù)現(xiàn)場的實際長度制作相應(yīng)長度的熱熔套，熱熔套定制長度不得超過1 m。先放置寬度200 mm窄熱熔套作為定制熱熔套的支撐，并在鋼管上綁支架支撐窄熱熔套(見圖2)。若供熱期維修施工，管道溫度超過50 ℃時，作業(yè)人員拆除舊保溫層時注意高溫燙傷事故，可先在鋼管外表面噴涂一層20 mm厚聚氨酯泡沫，再安裝支架進行后續(xù)施工。直管段修補使用的電熱熔套搭接接縫應(yīng)設(shè)置在上端位置。

熱熔套與直管原外護管連接處用聚乙烯焊條焊嚴(yán)，再采用寬度為200 mm的熱熔套進行壓縫加強電熱熔接密封，熱熔套兩端采用聚乙烯焊條焊接，焊條表面使用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm；在熱熔套上端用開孔器打發(fā)泡孔和放氣孔，放氣孔安置氣密性試驗配套接頭及壓力儀表，啟動空壓機設(shè)備，對整體熱熔套進行氣密性檢測，試驗壓力值20 kPa，持續(xù)15 min后，使用肥皂水溶液在接縫處涂抹檢測，無泄漏為合格標(biāo)準(zhǔn)[3]，氣密性試驗符合要求后再進行發(fā)泡機發(fā)泡。

2.3 直埋保溫管接口處保溫修補

直埋保溫管道接口保溫修補前，剝除接口原電熱熔套及保溫層，清理表面泥沙、污物，剔除炭化的保溫層(見圖3)，如鋼管有銹跡先進行除銹。采用寬度為660 mm的電熱熔套搭接于原外護管處，每端搭接長度100 mm，管道接口修補使用的電熱熔套搭接接縫應(yīng)設(shè)置在上端位置；進行熱熔套電熱熔接，電熱熔接完成后，熱熔套連接處用聚乙烯焊條焊嚴(yán)，再采用寬度為200 mm的熱熔套進行壓縫加強電熱熔接密封(見圖3)；熱熔套兩端采用熱縮帶進行兩層密封處理，第一層熱縮帶寬度150 mm，第二層熱縮帶寬度300 mm；進行氣密性試驗，氣密性試驗合格后方可進行聚氨酯發(fā)泡。

接口保溫修補時，拆開管道接口保溫層后，檢查直管段保溫層，若直管段保溫層有進水現(xiàn)象，需剝除進水的保溫層，并清理干凈，再按照上述直管段保溫修補流程進行處理。

3 修補過程中注意事項

施工前向作業(yè)人員進行書面安全技術(shù)交底，使用的保溫材料有相關(guān)部門檢驗合格證明文件，嚴(yán)格按照審批的施工方案進行施工。熱熔套安放前必須清理套管里外側(cè)表面水漬及雜物，確保熔接處干燥，保證工作坑內(nèi)無積水。要求熱熔接口套管位于接口中間，保證電熱網(wǎng)放置保溫管外護管上，搭接長度應(yīng)不低于50 mm。同時使用三個捆綁帶固定熱熔套中部及端頭，調(diào)節(jié)松緊器。打放氣孔和注料孔不能破壞電加熱絲，電加熱過程中，嚴(yán)禁水接觸套管，若接縫處出現(xiàn)熔化的聚乙烯流出，可關(guān)閉電源。遇到室外氣溫較低時，可適當(dāng)延長加熱時間，確保熱熔套與聚乙烯外護管熔接質(zhì)量，熱熔后需自然冷卻約15 min，方可拆除捆綁帶。進行氣密性試驗時發(fā)現(xiàn)有泄漏，做好標(biāo)記，使用相同材質(zhì)的塑料焊條補焊，再次進行氣密性試驗。聚氨酯發(fā)泡應(yīng)采用機械發(fā)泡工藝，嚴(yán)格控制注料時間和速度，直到放氣孔溢出泡沫為標(biāo)準(zhǔn)。自放氣孔流出的泡沫凝固后，敲擊檢查保溫層的飽滿度，最后采用專用的塑料堵頭封孔。嚴(yán)禁熱縮帶浸水，如發(fā)現(xiàn)浸水必須進行烘干。

4 工程竣工后評估分析

實施管道保溫修補工程不僅提高了供熱系統(tǒng)運行安全性和穩(wěn)定性，也降低了供熱企業(yè)運行成本。通過近幾年采暖季(太原市11月1日～次年3月31日)長輸管網(wǎng)熱損耗數(shù)據(jù)分析，2018年—2019年采暖季單位面積熱損失為0.062 GJ/m2，實施管道保溫修補后，2019年—2021年兩個采暖季單位面積熱損失平均為0.039 GJ/m2，單位面積熱損失降低了0.023 GJ/m2(降幅36%)，供熱面積按1 000萬m2計算，每年節(jié)約用熱量23萬GJ，節(jié)約熱源費支出345萬元(單價按15元/GJ)，社會經(jīng)濟效益顯著。

5 結(jié)語

結(jié)合我國“十四五”長遠(yuǎn)規(guī)劃，城鎮(zhèn)集中供熱迎來新的發(fā)展機遇，建設(shè)智慧供熱系統(tǒng)。供熱行業(yè)從業(yè)者需更好地利用熱成像、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術(shù)，將新技術(shù)應(yīng)用在熱網(wǎng)運行監(jiān)測方面，促進供熱企業(yè)節(jié)約能源、降低消耗，緩解資源緊張狀況。本文以直埋預(yù)制保溫管保溫修補工程為實例，分析了保溫層進水原因，針對不同部位，采取相應(yīng)修補措施，提出“一對一”解決方案。