供熱管道滲漏故障搶修的方法與分析

張琪炫

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司， 山西 太原 030008）

隨著集中供熱事業(yè)的發(fā)展， 隨著城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)的供熱能力的增強(qiáng)， 熱網(wǎng)的覆蓋范圍逐步擴(kuò)大， 尤其是一次管網(wǎng)的管徑與敷設(shè)里程隨之增加。 供熱管網(wǎng)中出現(xiàn)跑、 冒、 滴、 漏等故障的概率也隨之增加， 一旦管網(wǎng)發(fā)生這類滲漏故障， 處理不當(dāng)就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)效應(yīng)。 因此本文結(jié)合供熱管道滲漏事故的搶修案例， 僅針對(duì)供熱一次網(wǎng)管道， 分析其發(fā)生滲漏故障的原因， 最重要的是歸納出幾種故障處理辦法，使得能在最大程度上減少經(jīng)濟(jì)損失、 縮小停熱范圍的情況下排除故障， 恢復(fù)供熱， 保證管網(wǎng)正常運(yùn)行。

1 供熱管道故障案例及處理辦法

1.1 因施工質(zhì)量問題而導(dǎo)致的管網(wǎng)滲漏故障及處理辦法

影響管道施工質(zhì)量的主要因素包括： 人、 機(jī)械、材料、 施工方法和環(huán)境因素。 在實(shí)際施工過程中， 由于以上因素的影響造成管道缺陷， 進(jìn)而造成管道滲漏事故。

1.1.1 管道焊縫存在質(zhì)量缺陷

故障案例概述： 高溫網(wǎng)主干線某小室內(nèi)， DN500分支供水管焊接蝶閥靠近熱源（DN1000 母管） 處的焊縫11 點(diǎn)位置處迸裂發(fā)生滲漏， 詳見圖1 和圖2。 故障發(fā)生時(shí)， 管網(wǎng)壓力1.3Mpa， 供水溫度110℃。

圖1 焊縫11 點(diǎn)位置處迸裂

圖2 管道滲漏點(diǎn)

故障原因分析如以下幾點(diǎn)。

1） 人的因素： 焊工的能力是否達(dá)到大口徑管道焊接水平。 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求， 焊接后焊縫表面應(yīng)完整、 高度不低于母材表面、 與母材過度圓潤(rùn)、 沒有表面裂紋、 夾渣、 氣孔及融合性飛濺物等缺陷。 管理人員的缺陷， 直埋部分的管道焊縫通常能嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求對(duì)焊口做100%無(wú)損探傷， 但小室內(nèi)管道與設(shè)備、管件連接處的焊縫往往會(huì)被忽略， 產(chǎn)生安全隱患。

2） 施工工藝方法： 焊接的工藝指標(biāo)如坡口質(zhì)量、對(duì)口間隙、 錯(cuò)邊量、 焊接方式是否符合標(biāo)準(zhǔn)。 通常來(lái)說(shuō)， 閥門與管道出廠時(shí)已做好坡口處理。 因此影響焊縫質(zhì)量的工藝因素包括： 對(duì)口間隙應(yīng)在0 ～3mm內(nèi)；錯(cuò)邊量， 根據(jù)圖3 可知， DN500 管道焊接時(shí)錯(cuò)邊量允許偏差應(yīng)在1mm以內(nèi)； 焊接方式， 是否按要求采用氬弧焊打底加電焊蓋面的方式。

圖3 DN500 管道焊接時(shí)錯(cuò)邊量允許偏差

故障處理方案： 根據(jù)漏點(diǎn)位置及運(yùn)行情況提出下列兩種方案

方案1： 通過分段閥門停運(yùn)該段主干線， 泄水后重新焊接。

方案2： 對(duì)管道漏點(diǎn)處采用安裝抱卡或焊接管箍封的方式進(jìn)行帶壓封堵， 待停熱后再?gòu)氐滋幚黼[患。

對(duì)比兩種方案： 從實(shí)際情況考慮看， 一方面嚴(yán)寒期電廠供熱機(jī)組處于背壓運(yùn)行狀態(tài)， 無(wú)法快速根據(jù)供熱負(fù)荷調(diào)節(jié)輸出熱量。 另一方面管網(wǎng)中110℃的高溫水從1.3Mpa的環(huán)境過渡到正常大氣壓的環(huán)境中將發(fā)生強(qiáng)烈汽化現(xiàn)象， 不僅增加搶修管過程人員的安全風(fēng)險(xiǎn)， 而且增加了泄水的難度和時(shí)長(zhǎng)。 若采用方案1 切斷供熱主干線的負(fù)荷， 首先要調(diào)度電廠更改供熱機(jī)組的運(yùn)行方式， 嚴(yán)重耽誤搶修時(shí)間。 其次要對(duì)主干線進(jìn)行泄水， 泄水量達(dá)到約2030t， 耗時(shí)長(zhǎng)、 浪費(fèi)大。 最嚴(yán)重的是還會(huì)導(dǎo)致太原市城區(qū)大范圍停熱， 社會(huì)不良影響巨大。 故采用方案2， 管箍封裝置簡(jiǎn)圖和實(shí)物見圖4。

圖4 管箍封裝置簡(jiǎn)圖和實(shí)物

拆除蝶閥手輪后， 將已分解好的管箍封裝置運(yùn)送至小室內(nèi)， 再進(jìn)行焊接組裝。 組裝時(shí)利用泄水引流裝置導(dǎo)引走污水， 以保證焊接作業(yè)順利進(jìn)行， 安裝完成后關(guān)閉泄水球閥， 至此搶修完成。 需要強(qiáng)調(diào)的是， 該處管道節(jié)點(diǎn)雖已經(jīng)具備供熱條件， 但仍屬于帶病運(yùn)行， 需在停熱后對(duì)此處進(jìn)行大修改造， 徹底消除安全隱患。

1.1.2 管道管材存在沙眼造成滲漏

故障案例概述： 一級(jí)網(wǎng)某支線小室內(nèi)DN450 回水管道保溫層內(nèi)鋼管管材存在沙眼造成滲漏。

故障原因分析： 一次網(wǎng)管道選材均為工廠化生產(chǎn)的直埋預(yù)制保溫管。 判斷該管道在出廠時(shí)便有損傷，但由于鋼管被保溫及外護(hù)殼材料壓緊密實(shí)， 所以運(yùn)行幾年來(lái)均未發(fā)現(xiàn)滲漏。 隨著使用年限增加， 高溫高壓熱水破壞聚氨酯泡沫后從聚乙烯硬質(zhì)外護(hù)殼中竄流而出， 作業(yè)人員切除保溫層后發(fā)現(xiàn)引發(fā)滲漏故障的原因是管道4 點(diǎn)位置處有一沙眼。

故障處理方案： 由于該沙眼處于供熱主管位置上， 且管道防腐保溫質(zhì)量高， 沙眼周圍的管壁并未遭受到腐蝕， 考慮到因?yàn)橐惶幮∩逞鄱鼡Q管道不經(jīng)濟(jì)且停熱后產(chǎn)生的社會(huì)不良影響大的因素， 決定采用不停熱搶修的辦法， 對(duì)沙眼進(jìn)行帶壓封堵。 具體方法為制作一類似管道泄水的裝置焊接在沙眼位置處， 詳見圖4。

球閥作為引流裝置， 為焊接作業(yè)創(chuàng)造條件， 焊接時(shí)打開球閥導(dǎo)引走滲漏水， 作業(yè)完成后關(guān)閉球閥， 不再滲漏則搶修完成。 焊接完畢后還可在焊口處做加強(qiáng)處理。這種方案工藝上簡(jiǎn)單明了， 作業(yè)時(shí)間短， 無(wú)需停熱， 適用于管壁狀態(tài)良好的主干線、 支干線的搶修。 前提條件是， 管道腐蝕不嚴(yán)重， 尤其是漏點(diǎn)周圍管壁質(zhì)量較好，否則無(wú)法使用該方法。

1.2 管網(wǎng)交付使用后出現(xiàn)的管網(wǎng)滲漏及故障處理辦法

管網(wǎng)交付投運(yùn)后， 出現(xiàn)滲漏損壞的主要原因不外乎兩種。 1） 老舊管網(wǎng)， 腐蝕嚴(yán)重， 發(fā)生滲漏； 2） 其他單位施工， 尤其是使用樁機(jī)作業(yè)前未經(jīng)過交底， 盲目施工，造成管道損傷。

1.2.1 管網(wǎng)腐蝕嚴(yán)重造成滲漏

供熱管道的局部腐蝕都是由于管道保溫缺陷而造成的， 在潮濕的小室環(huán)境或土壤中， 管道加速腐蝕導(dǎo)致滲漏。

故障案例概述： 某熱力站支線小室內(nèi)DN150 管道因局部腐蝕出現(xiàn)沙眼， 發(fā)生滲漏事故。

故障原因分析： 屬于上述第一種情況， 小室內(nèi)頻繁積水， 加快腐蝕導(dǎo)致滲漏。

故障處理辦法： 由于管道僅是局部腐蝕， 周邊管壁狀態(tài)良好， 且沙眼很小， 滲漏情況輕微， 所以采用不停熱搶修的辦法， 將螺帽焊在沙眼位置， 再將螺母擰在螺帽上， 止水后將螺母與螺帽焊死， 如圖5。

圖5 螺母與螺帽焊接

總結(jié)來(lái)說(shuō)， 供熱管道缺失保溫層和外保護(hù)層是管道腐蝕滲漏的最主要原因， 也是根本原因。

當(dāng)小室底板反復(fù)積水， 裸露管道腐蝕點(diǎn)通常在靠近小室底板一面， 既管道5 ～7 點(diǎn)鐘位置內(nèi)。

當(dāng)小室防水施工不規(guī)范， 蓋板與小室側(cè)壁縫隙未封堵嚴(yán)密導(dǎo)致蓋板下面部時(shí)有水竄入。 或者當(dāng)安裝管位較淺， 冬季運(yùn)行時(shí)， 溫度相對(duì)較低的蓋板下面部會(huì)長(zhǎng)期掛露。 在這種蓋板相對(duì)潮濕的環(huán)境中， 裸露管道的腐蝕點(diǎn)通常在靠近小室蓋板的一面， 既管道11 ～1 點(diǎn)鐘位置內(nèi)。

當(dāng)直埋供熱管道未施作保溫層和外保護(hù)層， 或外保護(hù)層破損， 則在這種薄弱環(huán)節(jié)處必會(huì)發(fā)生腐蝕滲漏。 因此需要管線巡視人員在日常巡視時(shí)格外注意那些存在施工的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)， 土方開挖后發(fā)現(xiàn)供熱管道外保護(hù)層損壞，必須及時(shí)采取措施， 恢復(fù)外護(hù)層。

1.2.2 其他單位施工損壞熱力管道

這種情況常發(fā)生在非供暖期， 且管道損壞的程度往往比較嚴(yán)重， 通常采用更換受損管道的辦法處理。

1.3 直埋管道焊縫因路面不均勻沉降發(fā)生迸裂

故障案例概述： 高溫網(wǎng)某支干線小室西側(cè)， 路面發(fā)生了不均勻沉降， 巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)小室內(nèi)DN600 供水和回水管在分支的三通處焊縫撕裂。 故障發(fā)生時(shí)， 該段管線中無(wú)供熱負(fù)荷， 未注水。

故障原因分析： 由于小室附近， 其他專業(yè)的管線發(fā)生滲漏， 導(dǎo)致供熱管位處土體受到擾動(dòng)， 道路發(fā)生不均勻沉降， 管道受到持續(xù)外載導(dǎo)致小室內(nèi)三通焊縫撕裂。詳見圖6。

圖6 小室內(nèi)三通焊縫撕裂

故障處理辦法： 考慮到該段管道未注水運(yùn)行， 且塌陷位置處敷設(shè)有各種專業(yè)的管道， 處理起來(lái)繁瑣復(fù)雜，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法及時(shí)處理， 所以決定停熱后， 協(xié)同市政部門開挖修復(fù)時(shí)， 一同更換受損管段， 排除隱患。

2 歸納出以下故障搶修的辦法及適用情況

未供熱時(shí)， 管道維修要穩(wěn)健妥當(dāng)， 不留隱患； 供熱開始后， 搶修要在保障安全的前提下， 快速的處理漏點(diǎn)故障，恢復(fù)供熱。 所以要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活選擇搶修方案。

2.1 故障情況及搶修辦法

供熱開始后， 搶修管道時(shí)要根據(jù)管道受損不同情況、 漏點(diǎn)位置等因素可靈活采取不同方法， 以下總結(jié)6 種故障情況及搶修辦法： 1） 小室內(nèi)管道上沙眼較小， 管壁狀態(tài)良好： 在沙眼位置焊接螺母加螺帽的方式處理， 該方法搶修速度極快。 搶修時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況靈活采取停熱泄水或不停熱的措施； 2） 小室內(nèi)管道上沙眼較大， 管壁狀態(tài)良好： 在沙眼位置處焊接球閥加短管的方式處理， 該方法搶修速度極快。 搶修時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況靈活采取停熱泄水或不停熱的措施；3） 小室內(nèi)管道焊縫出現(xiàn)滲漏： 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況情況，可靈活采用抱卡或管箍封的形式不停熱搶修， 必要時(shí)可提前制作專用管箍封現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝； 或者采用停熱泄水后打磨掉漏點(diǎn)焊縫及其周圍的焊肉， 重新補(bǔ)焊；4） 直埋管段遭受腐蝕發(fā)生滲漏： 采用閉閥泄壓后以挖補(bǔ)或換管的形式進(jìn)行搶修。 小室內(nèi)管道遭受輕微腐蝕發(fā)生滲漏時(shí)可靈活采用抱卡或管箍封、 焊接螺絲螺帽、 焊接泄水球閥等形式不停熱搶修； 5） 小室內(nèi)或直埋管段腐蝕十分嚴(yán)重， 管壁脆弱到無(wú)法承受抱卡擠壓或焊接時(shí)的高溫： 閉閥泄水后更換管道； 6） 其他施工單位土方施工時(shí)， 因炮錘等機(jī)械錘擊造成管道損傷： 閉閥泄水后更換受損管道或挖補(bǔ)處理。

2.2 停熱搶修與不停熱搶修

可根據(jù)漏點(diǎn)位置、 管網(wǎng)的主次、 停熱造成社會(huì)不良影響規(guī)模及泄水造成損失等因素靈活采取停熱搶修或不停熱搶修的辦法。

2.2.1 停熱搶修

停熱搶修適用于泄水經(jīng)濟(jì)性較好、 閉閥嚴(yán)密性好、 停熱影響范圍小、 管道損傷嚴(yán)重、 熱源生產(chǎn)參數(shù)方便調(diào)度的情況。 采用停熱搶修時(shí)要注意根據(jù)相關(guān)要求對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行停運(yùn)、 泄壓排水及施工作業(yè)。 閥門關(guān)斷時(shí)要緩慢； 泄水時(shí)要靈活運(yùn)用排氣閥加快泄水時(shí)間；抽水時(shí)要有專人監(jiān)護(hù)， 合理疏導(dǎo)， 防止人員燙傷且要有防止地面結(jié)冰的措施等等。

特別注意， 停熱搶修應(yīng)根據(jù)調(diào)度指令執(zhí)行閥門操作， 關(guān)閉漏點(diǎn)影響范圍內(nèi)的全部閥門， 并應(yīng)對(duì)故障范圍內(nèi)的管線與其他正常運(yùn)行管線進(jìn)行解列。 停熱時(shí)按照主干線、 支干線、 站支線的順序依次關(guān)閉閥門。 同一位置， 應(yīng)先關(guān)供水， 再關(guān)回水， 同時(shí)注意控制閉閥時(shí)間， 見表1。

表1 控制閉閥時(shí)間

優(yōu)點(diǎn)： 可以更換受損管道或者挖補(bǔ)的方法處理漏點(diǎn)， 一次性處理妥當(dāng)。

缺點(diǎn)： 搶修時(shí)間長(zhǎng)， 造成一定范圍內(nèi)用戶較長(zhǎng)時(shí)間的停熱； 由于需要泄水所以會(huì)產(chǎn)生不同程度的浪費(fèi)； 從土方開挖到換管施工成本比較大。

2.2.2 不停熱搶修

不停熱搶修適用于因長(zhǎng)時(shí)間停熱而導(dǎo)致社會(huì)不良影響大、 停熱將導(dǎo)致熱源出現(xiàn)重大隱患或難以迅速調(diào)度熱源切換供熱模式、 管道受損輕微、 泄水經(jīng)濟(jì)性差、 閉閥嚴(yán)密性差的情況。 采用不停熱搶修時(shí)務(wù)必要分析溫度和壓力因素對(duì)搶修作業(yè)的影響， 必要時(shí)采取降溫降壓施， 并做好停熱搶修準(zhǔn)備。 更要注意采取措施保障維修人員的安全。 優(yōu)點(diǎn)： 作業(yè)方式方法簡(jiǎn)單、搶修速度快、 無(wú)需考慮因停熱對(duì)熱源或熱用戶造成的影響、 無(wú)需考慮泄水。 缺點(diǎn)： 臨時(shí)處理雖能迅速恢復(fù)供熱， 但管網(wǎng)安全隱患未徹底解決。

3 搶修后工作

不論是采用停熱搶修還是不停熱搶修的方式， 搶修后的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都是管網(wǎng)運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)， 尤其是采用臨時(shí)處理的方式， 更需要格外關(guān)注。 因此需要建立臺(tái)賬， 加大對(duì)管線巡視力度。 停熱后要及時(shí)對(duì)臨時(shí)處理的節(jié)點(diǎn)再次勘查， 徹底處理隱患點(diǎn)， 避免管網(wǎng)帶病運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

冬季供熱關(guān)系著千家萬(wàn)戶的切身利益和社會(huì)穩(wěn)定大局， 因此要求管線管理部門要合理組織工作， 加強(qiáng)巡視， 不斷學(xué)習(xí)， 強(qiáng)化業(yè)務(wù)水平、 提升管網(wǎng)運(yùn)行管理水平， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理隱患， 提高搶修工作的效率和成功率。