直埋供熱管道施工工藝及防腐措施

吳麗雅

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

在當(dāng)今科技高速發(fā)展的年代，各行各業(yè)的技術(shù)層面都有著不同程度的更新和完善，人們的生活水平達(dá)到一定理想值之后，更加追求生活品質(zhì)。供熱系統(tǒng)作為人們提高自己生活品質(zhì)的方式之一，直埋供熱管道是供熱系統(tǒng)中的關(guān)鍵單元，它本身的質(zhì)量也得到了更多關(guān)注。直埋供熱管道的具體安裝方式方法隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新，逐步得到了優(yōu)化和創(chuàng)新，但考慮到生產(chǎn)工藝和施工問題，管道鋪設(shè)方面還是有著很大問題。為了能消除上述問題，施工單位在安裝管道時必須遵守國家相關(guān)規(guī)定，針對現(xiàn)場實(shí)際操作情況中的潛在問題進(jìn)行討論分析并給出解決方案，尤為需要值得注意的是在施工過程中所涉及需要使用的材料，工藝及管道保溫等方面，要制定專項對策，從而減少安裝管道時可能產(chǎn)生的質(zhì)量隱患，提高各方面的施工和運(yùn)營的安全系數(shù)。

1 直埋供熱管道的優(yōu)越性

直埋供熱管道鋪設(shè)是我國在20 世紀(jì)80 年代中期由外國引進(jìn)，因其較傳統(tǒng)方式有特有的優(yōu)越性而發(fā)展較快，在現(xiàn)階段我國的供熱管線中被普遍使用。

首先，直埋供熱管道實(shí)在原有鋼材外層運(yùn)用了新的保溫材料和保護(hù)層，保溫層使用的是聚氨酯泡沫材料，有多元醇和異氫酸鹽兩種液體按比例勾兌構(gòu)成，材料密度小，散熱系數(shù)低，抗壓能力強(qiáng)，拉伸強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)[1]。

其次，外保護(hù)層使用的玻璃鋼以及高密度聚乙烯管，使其擁有較不錯的抗磨耐損能力、耐腐蝕和穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)等優(yōu)勢，可以直接焊接，方便施工。

再次，此類保溫管道有兩個特點(diǎn)使其使用壽命長：①保溫管提前制作，保護(hù)層、保溫層、鋼管作為一個整體緊密結(jié)合，在運(yùn)作過程中，一同進(jìn)行熱脹冷縮反應(yīng)，使之不會產(chǎn)生錯位，保護(hù)層、保溫層、鋼管之間不會受到破壞，從而提高了鋼管的耐腐蝕防腐效果。②在實(shí)際運(yùn)作過程中產(chǎn)生損耗小，直埋供熱管道由于使用的是聚氨酯類型的泡沫保護(hù)層，傳導(dǎo)熱量系數(shù)低，土壤如果是干燥狀態(tài)，本身也可作為保護(hù)層，保護(hù)供熱管道線路的溫度流失，所以直埋供熱管道由于熱能損耗大大降低，充分提高熱能的利用，節(jié)約有效能源。

最后，在安裝方面也比較靈活，由于現(xiàn)代城市給水、電力電網(wǎng)、通訊線網(wǎng)、燃?xì)獾雀鞣N線路管網(wǎng)設(shè)施繁多，且錯綜復(fù)雜，一旦設(shè)計出現(xiàn)偏差，就會造成未來施工管理，維修維護(hù)難題。直埋保溫管施工中，如果涉及建筑物或其他繁雜地下管網(wǎng)時，可以輕易躲避，施工程序簡單，速度快，不會因?yàn)槭┕び绊懗鞘忻婷埠统鞘泄步煌ā?/p>

2 直埋供熱管的施工工藝

圖1 為直埋供熱管道的施工流程。

2.1 測量放線

作為直埋供熱管道施工的首要一步，也是做好全線施工的最重要的一個環(huán)節(jié)；所以要求施工單位必須要讓施工工作人員對管道結(jié)構(gòu)、運(yùn)轉(zhuǎn)原理，包括閥門等環(huán)節(jié)了如指掌；在實(shí)際施工期間要使用專業(yè)的技術(shù)人員利用專業(yè)化配備進(jìn)行測量并對需要測量的位置進(jìn)行測量，并記錄數(shù)據(jù)，在測量完某一階段工作后，相關(guān)的技術(shù)人員需要重新對測量過程進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)，以防在后續(xù)實(shí)際操作過程中出現(xiàn)差錯，同時在測量后定期測量確定數(shù)據(jù)是否有變動，保障測量放線完全符合設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)；另外在實(shí)際的測量放線期間會遇到一些結(jié)構(gòu)物，在此情況下，盡量躲避這些結(jié)構(gòu)物，各施工單位，設(shè)計部門和測量工作者要相互協(xié)同，相互幫扶，結(jié)合實(shí)際施工現(xiàn)場和施工規(guī)則一同商討增加轉(zhuǎn)向及設(shè)計情況。為使各方面施工都要嚴(yán)格遵守所設(shè)計圖紙內(nèi)容，要求每個測量數(shù)據(jù)必須要嚴(yán)格把控確保測量真實(shí)、準(zhǔn)確，防止一旦出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)偏差，導(dǎo)致在施工工程中產(chǎn)生不必要的安全隱患甚至影響供熱管道的安裝進(jìn)度的情況。所以施工中一定要把測量放線作為重中之重，把握測量的準(zhǔn)確性、真實(shí)性、及時性、記錄性、重復(fù)性。

圖1 直埋供熱管道的施工流程

2.2 溝槽開挖

在進(jìn)行管道溝槽開挖之前，施工工作人員要做好各階段相關(guān)土質(zhì)土壤的調(diào)查并計算出每一施工階段放坡坡度，確保溝槽符合設(shè)計圖紙和施工標(biāo)準(zhǔn)。在溝槽開挖后，要及時進(jìn)行土方的整理，確保土方和溝槽之間的合適距離，一方面方便后期土方的回填，另一方面確保堆載安全距離；一般來說，施工方根據(jù)實(shí)際的溝槽深度來設(shè)計放坡坡腳和溝槽邊的安全距離，不能小于1m，而溝槽底部的寬度一般是管道結(jié)構(gòu)的寬度和層間留臺寬度的總數(shù)，溝槽底部充分預(yù)留大約20cm 厚的土層，進(jìn)行人工開挖清理；如果施工方在雨季施工，還要著重做好溝槽底一旦出現(xiàn)積水的解決方案，施工中預(yù)留排水溝排水或使用水泵排水，及時排水，防止溝槽坍塌。圖2 為溝槽開挖。

2.3 砂層回填

圖2 溝槽開挖

溝槽回填之前，要做好回填土的篩查，回填土中嚴(yán)禁出現(xiàn)較大碎砂石，碎磚頭，碎混凝土等對管道有損害的雜質(zhì)；除此之外，還要對土壤密度做實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)禁使用凍土和淤泥等物質(zhì)進(jìn)行回填；溝槽在鋪設(shè)過程中需先鋪設(shè)一層墊層，但必須控制好砂的大小、質(zhì)量、干度以及濕度，確保在回填過程中無殘留泥土；進(jìn)行回填中，還要注意回填厚度和密度是否符合施工要求，回填后仍需夯實(shí)管道填充；回填管道中間部位時，確保管道中心始終保持一致，未發(fā)生任何偏移；而在整個回填的過程，每一層都要夯實(shí)且每一層壓實(shí)實(shí)驗(yàn)合格后再進(jìn)行下一步操作[2]。

2.4 管道的運(yùn)輸、安裝及接口處理

熱力管道安裝之前要確保管道整體的直順度，將符合要求的管道進(jìn)行安裝，合格管道的運(yùn)輸安裝可以使用帶起重設(shè)備的雙單車進(jìn)行安裝，在確定安裝管道之前，必須對溝槽底的砂層進(jìn)行夯實(shí)并反復(fù)檢測，反復(fù)夯實(shí)，保障符合供熱管道符合安裝要求再進(jìn)行下管安裝；然后進(jìn)行管道接口，需要注意的是在接口過程中，一定要確保接口的位置處于同一狀態(tài)，并及時使用膠帶粘貼好管道兩邊；另外，在接口進(jìn)行焊接時必須做好焊料廢渣的及時處理，防止掉落的焊渣損壞管道；與此同時，安裝期間還要做好保溫層的有效防水防潮，尤其在雨季，如有需要則用堵板做好防水封閉，有效防止泥沙隨雨水灌入管道內(nèi)部；而在施工過程中出現(xiàn)間斷，則需安裝管套在管口處，并在補(bǔ)償器兩端安裝導(dǎo)向支座，確保管道后期的拉伸數(shù)值能夠達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。

最后是接口保溫。管道安裝結(jié)束后要注意管道的接口保溫處理，第一，要確保保溫材料與直埋段一致，即管道接口的保溫材料和管道的保溫材料一致；第二要確保管道清潔，在準(zhǔn)備做保溫措施之前，清洗管道，防止管道內(nèi)部出現(xiàn)砂石、水分、土壤等雜質(zhì)；第三要根據(jù)保溫設(shè)計要求研究并確定聚氨酯黑白料的特性，配置好配比，進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)研究，然后尋找適合的發(fā)泡工藝，發(fā)泡問題解決后，對已研究出的發(fā)泡密度做研究檢驗(yàn)；例如，兩布三油熱瀝青所制作的聚氨酯保溫管；使管道達(dá)到一定防腐蝕和保溫高的基礎(chǔ)目標(biāo)。

2.5 管道設(shè)置

在確保安裝管道質(zhì)量之前一定要設(shè)計出不同管道不同類型的管道安裝保護(hù)方案，依據(jù)管道的材料，安裝方向以及特殊材料的類型進(jìn)行突出設(shè)計；其次，確定不同管道所實(shí)際安裝的具體方位，確保管道設(shè)計和坡度相同，確保在直埋管道中可以做出分管安裝，以及對管網(wǎng)精密度和作用強(qiáng)度進(jìn)行測試，確保是設(shè)計壓力值得1.5 倍以上；需要注意的是二級管網(wǎng)必須做好清洗；最后，檢測管道是否達(dá)標(biāo)，如果不達(dá)標(biāo)，則代表管道內(nèi)部仍需及時清除，管道內(nèi)部仍存在雜質(zhì)。

2.6 管道回填及試運(yùn)行

一般情況下，土方回填采取的主要是人工回填，在回填期間務(wù)必保障管道兩邊同時進(jìn)行回填，確保管道位置保持一致不會出現(xiàn)偏移，回填過程中要不斷夯實(shí)管道兩側(cè)確保管道位置固定，如果回填到馬上蓋過管道頂部了，人工回填夯實(shí)力度要差不多，適可而止。而直埋供熱管道在投入運(yùn)營之前，還要做好試運(yùn)營；設(shè)計出科學(xué)、合理、安全的通訊和保障方案，確保管道在試運(yùn)營階段的安全，高效迅速應(yīng)對突發(fā)緊急情況；試運(yùn)營階段的時間一般要超過72h，而且運(yùn)營中的持續(xù)溫度提升速度要確保在10℃/h 以內(nèi)，分時間段記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并保存[3]。

3 供熱管道防腐措施

3.1 供熱管道防腐問題

供熱管道腐蝕問題究其根本，無外乎以下5 種。

（1）電化學(xué)腐蝕，由于鋼材本身各部分在鍛造時的金屬組織分布有差異，使得這一塊金屬可能出現(xiàn)電離情況，而帶正電離的鐵離子則由管道移動到接觸管道體的土壤層，這一小范圍管道的電離子過剩，電位就越負(fù)；另一范圍金屬不易產(chǎn)生電離，電位相對正常，所以在管道內(nèi)會出現(xiàn)電子流動，而流出去電子的部分管道作為了陽極，另一部分成了陰極，周邊土壤作為電解質(zhì)，帶正電的鐵離子源源不斷的從陽極溜走，進(jìn)入土壤，再通過土壤放回陰極，所以陽極部分受腐蝕，鋼管出現(xiàn)缺陷，以致?lián)p壞，陰極區(qū)無礙[4]。

（2）肆意橫行的雜電流，由于城市社會不斷發(fā)展進(jìn)步，直流電器設(shè)備逐步增多，由各種直流電器設(shè)備的漏電和接地在地下土壤組成了雜亂無章的散電流，電流進(jìn)入鋼管，再從鋼管進(jìn)入土壤，從而破壞管道；尤其我國現(xiàn)代居民普遍使用天然氣，而埋藏天然氣管道選用的是各種各樣的陰極保護(hù)設(shè)施，而這類陰極保護(hù)所產(chǎn)生的雜電流也將影響到?jīng)]有設(shè)計陰極保護(hù)的直埋供熱管道。

（3）細(xì)菌所造成的腐蝕。

（4）化學(xué)腐蝕，直埋供熱管道的外層保護(hù)，相對耐腐蝕性和對電離的絕緣性就是比較好的，但不能避免的是在加工期間出現(xiàn)小問題，尤其是管道安裝的時候都是在現(xiàn)場施工，接頭處的保溫層及保護(hù)層極有可能受到損壞，而現(xiàn)場施工也因?yàn)榄h(huán)境和加工條件等因素的影響，焊接質(zhì)量及管道的回填質(zhì)量都不能得到根本性保障，電化學(xué)腐蝕和雜電流腐蝕的部分就是發(fā)生在這類部位上。

（5）內(nèi)部腐蝕，由于水資源近年來造破壞嚴(yán)重，水內(nèi)的含堿度和水解質(zhì)對管道造成不同程度的影響。

3.2 防腐措施

（1）增加電保護(hù)，可添加電源的保護(hù)裝置，即陰極保護(hù)，或與天然氣管道一同設(shè)置一個陰極保護(hù)點(diǎn)，從而保證供熱管道自始至終都是陰極，不會受到任何形式的電腐蝕；最主要的是，增加陰極保護(hù)裝置雖然要增加投入，但投資費(fèi)用并沒有特別高昂，由此投入換取更多的使用壽命，對其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能也是非常可觀的。

（2）對管道直接防護(hù)，現(xiàn)階段應(yīng)用的是供熱管道直接敷設(shè)，減少管道接口處理，管道接口保溫材料選用要合理，施工中注意設(shè)置防水、排水措施，通過增設(shè)排水泵、管端封堵等方式防止外界水進(jìn)入保溫層。

（3）內(nèi)部防腐，首先，降低水解質(zhì)的溶解氧量，其次調(diào)劑水解質(zhì)的pH，使其酸堿度可以達(dá)到相對理想范圍，最后把控水溫，避免對腐蝕嚴(yán)重區(qū)域的二次損壞，這種方式一般從供熱熱力站改善供熱管內(nèi)循環(huán)水質(zhì)，一般采用軟化自來水實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

直埋供熱管道施工所需要使用的材料包括主體管道、彎頭、三通、閥門及補(bǔ)償器，每一個施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響到供熱管道的使用，如果能正常保障供熱管道運(yùn)行，就必須對各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，重中之重是施工工藝一定要專業(yè)、科學(xué)、合理，以此確保施工水準(zhǔn)達(dá)到國家規(guī)定。