預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道在供熱工程中的應(yīng)用

【摘要】文中以供暖長(zhǎng)距離輸送管網(wǎng)項(xiàng)目為研究對(duì)象，對(duì)新型管材預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道的材料性能、施工工藝等進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采用預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵管道不僅可以縮短項(xiàng)目施工周期、節(jié)約投資成本，還確保了工程質(zhì)量和安全運(yùn)行。與傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管相比，更具有推廣和替換價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】球墨鑄鐵熱水管道；供熱；柔性接口；安裝間隙；工程造價(jià)

【中圖分類號(hào)】TU995.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）08-0130-04

0 引言

隨著集中供熱的不斷發(fā)展，在新工藝、新材料、新設(shè)備的創(chuàng)新推廣下，預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道已實(shí)現(xiàn)了一定規(guī)模的應(yīng)用。與傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管相比，它具有耐腐蝕性更強(qiáng)、安裝周期更短、壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于供熱工程。

1 工程背景

臨沂西部供熱中心至臨沂中心城區(qū)供暖長(zhǎng)距離輸送管網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)供熱管網(wǎng)長(zhǎng)度約18 034 m，最大管徑DN1 200，初步設(shè)計(jì)采用預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道，施工工期3個(gè)月。

2 預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道的特點(diǎn)

預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道是工作管、保溫層、外護(hù)管為一體的管道。工作管采用球墨鑄鐵管，保溫層采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，外護(hù)管采用高密度聚乙烯。以下是預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道與傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管基材性能特點(diǎn)對(duì)比[1]，如表1所示。

1）力學(xué)性能相當(dāng)。球墨鑄鐵管與碳素鋼管都具有良好的力學(xué)性能，其中屈服強(qiáng)度和最小抗拉強(qiáng)度球墨鑄鐵管要優(yōu)于碳素鋼管。

2）使用壽命更長(zhǎng)。鋼管的使用壽命約30年，球墨鑄鐵管使用壽命達(dá)到50～100年。

3）耐腐蝕性更強(qiáng)。鐵管是用球墨鑄鐵材料制成，表面經(jīng)過(guò)處理，能夠有效地防止腐蝕。鋼管則容易受到氧化、銹蝕等因素的侵蝕，降低了它的使用壽命。根據(jù)相關(guān)研究，球墨鑄鐵管在腐蝕環(huán)境下的使用壽命可以比鋼管長(zhǎng)出1/3。

4）抗震性更好。鋼管為剛性連接；球墨鑄鐵管采用柔性接口，具有良好的地基沉降適應(yīng)性，軸向偏差1°～3°也不會(huì)產(chǎn)生介質(zhì)的滲透滲漏，安全可靠[2]。

5）耐磨性更優(yōu)。球墨鑄鐵管內(nèi)壁光滑，摩擦系數(shù)低，不易結(jié)垢，能夠減少管道輸送過(guò)程中的能量損耗和壓力損失。而鋼管內(nèi)壁容易受到腐蝕和結(jié)垢，耐磨性相對(duì)較差。

3 預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵管在施工中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1）球墨鑄鐵熱水管道單管長(zhǎng)度一般為6 m，管道之間通過(guò)承插方式連接，每個(gè)接口存在10～15 mm的安裝間隙。充分利用安裝間隙進(jìn)行自然補(bǔ)償，管道因溫度升高而產(chǎn)生的熱伸長(zhǎng)將在接口處釋放，以避免補(bǔ)償器的設(shè)置，進(jìn)而降低了工程投資與管道安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）球墨鑄鐵管采用角度偏轉(zhuǎn)和軸向位移的承插式柔性接口，它的最大技術(shù)優(yōu)勢(shì)就是通過(guò)承插接口的安裝間隙消除管道的二次應(yīng)力，保證工程運(yùn)行的安全性[3]。

3）根據(jù)國(guó)外使用球墨鑄鐵管的經(jīng)驗(yàn)，彎頭、三通等管件不做保溫，直接埋于混凝土固定墩內(nèi)。主要是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫的硬度（徑向壓縮強(qiáng)度或徑向相對(duì)變形為10%時(shí)的壓縮應(yīng)力≥0.3 MPa）不足以抵抗管道水平推力，導(dǎo)致保溫層持續(xù)變形，并存在使接口脫開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，根據(jù)柔性連接管段的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，允許管件不做保溫層。若因管件處的散熱量過(guò)大，導(dǎo)致管道系統(tǒng)的熱損失超過(guò)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ/T 185—2012《城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的數(shù)值，則需要對(duì)管件進(jìn)行保溫。

4 管道接口安裝方法及修復(fù)流程

球墨鑄鐵管道的管件接口分為柔性接口、自錨接口和法蘭接口。①柔性接口為可提供角度偏轉(zhuǎn)和軸向位移的接口，一般由承口、插口、密封圈組成；②自錨接口為通過(guò)某些技術(shù)措施可防止接口分離的接口，一般由承口、插口、密封圈、隔離圈及支撐圈組成；③法蘭接口為連接兩個(gè)法蘭端的接口，采用密封墊密封。目前，城鎮(zhèn)供熱工程中主要采用柔性接口連接，以下是柔性接口具體的安裝方法及修復(fù)過(guò)程。

1）將密封圈裝入承口。 ①對(duì)于較小規(guī)格的密封圈（管徑≤DN800），將其彎成“心”形狀后，再放入球墨鑄鐵管承口密封槽內(nèi)；②對(duì)于較大規(guī)格的密封圈（管徑＞DN800），將其彎成如“十字”形狀后，再放入球墨鑄鐵管承口密封槽內(nèi)。

2）密封圈和插口的潤(rùn)滑規(guī)定。①涂抹潤(rùn)滑油（脂）前，應(yīng)將密封圈工作面和球墨鑄鐵管插口表面清理干凈；②在承口內(nèi)密封圈的工作表面及另一根球墨鑄鐵管的插口工作面上，均勻涂潤(rùn)滑油（脂）。

3）接口連接的規(guī)定。 ①將兩個(gè)相鄰的承口和插口對(duì)中，引導(dǎo)插口靠近承口密封圈，將插口緩慢地推入到承口中，直到承口端面在兩條插口線中間，如發(fā)現(xiàn)保溫管插入時(shí)阻力過(guò)大，先停止安裝，將插口拔出，檢查密封圈的位置和管子的承插口，查明原因并妥善處理后再行安裝；②若遇到接口需要偏轉(zhuǎn)情況，應(yīng)先保持相鄰管道在同一直線上連接接口，連接后再使接口產(chǎn)生規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角；③接口連接后檢查，用探尺工具檢查接口里膠圈位置，當(dāng)沿著接口四周插入深度大致相同時(shí)，即可認(rèn)為接口安裝合格，在管道產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，如果密封圈能夠按要求在承口內(nèi)設(shè)計(jì)凹槽內(nèi)就位，安裝即為合格，在安裝過(guò)程中，如果出現(xiàn)密封圈從承口內(nèi)設(shè)計(jì)凹槽擠出、移位等情況，則接口安裝不合格；④安裝工具根據(jù)管道口徑選擇，大口徑管道可以采用挖掘機(jī)挖斗，小口徑管道可以采用手扳，當(dāng)大口徑保溫管安裝時(shí)，保溫管與挖掘機(jī)挖斗之間必須添加硬木塊防護(hù)，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制接口插入深度，可在承口與插口之間塞預(yù)定厚度的墊片來(lái)控制插入量[4]。

4）管道破損修復(fù)。預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道破損修復(fù)流程，如圖1所示。

5 效益分析

項(xiàng)目工程總承包參照《2016山東省市政工程消耗量定額》和《臨沂2019價(jià)目表》為標(biāo)準(zhǔn)，分析預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道與傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管工程造價(jià)的不同，并綜合評(píng)價(jià)球墨鑄鐵熱水管道的經(jīng)濟(jì)效益。

5.1 人工費(fèi)

通過(guò)表2分析可得，預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道采用承插接口，比傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管焊接連接板施工方法簡(jiǎn)單、速度快、工期短，減少了人工成本[5]。

5.2 材料費(fèi)

通過(guò)表3分析可得，由于球墨鑄鐵熱水管道為新型管材，尚處于推廣使用階段，還未大面積應(yīng)用，主材單價(jià)相對(duì)較高。

5.3 機(jī)械費(fèi)

通過(guò)表4分析可得，預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道采用承插接口，不需要焊接設(shè)備和外接電源，節(jié)約了機(jī)械費(fèi)用。

5.4 管理費(fèi)和利潤(rùn)

通過(guò)表5分析可得，由于管理費(fèi)和利潤(rùn)計(jì)算基數(shù)是人工基價(jià)+機(jī)械基價(jià)，預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道要比傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管價(jià)格低很多。

5.5 綜合單價(jià)與合價(jià)

通過(guò)表6分析可得，在正常的施工條件和合理的勞動(dòng)組織下，預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道綜合單價(jià)高。

1）從投資的角度看。傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管需要設(shè)置補(bǔ)償裝置，且使用壽命短，從全生命周期的使用成本看，預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道反而更低，性價(jià)比更好。另外，由于預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道與傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管相比節(jié)約1/3工期，降低了管理費(fèi)、材料以及機(jī)械的租賃等費(fèi)用，所以從全生命周期看，球墨鑄鐵熱水管道維修費(fèi)用低，安全可靠，無(wú)論是在投資上還是運(yùn)行上，都具有較大優(yōu)勢(shì)。

2）從施工的角度看。預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道有施工方法簡(jiǎn)單、工人易于操作、運(yùn)行故障率低、保修期內(nèi)維修費(fèi)用低和工程質(zhì)量有保障等優(yōu)勢(shì)，投標(biāo)價(jià)格低于傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管，可以獲得更多的收益。另外，由于施工工期短，不需要大量修建臨時(shí)設(shè)施，施工措施費(fèi)用較低。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)制保溫直埋球墨鑄鐵熱水管道彌補(bǔ)了傳統(tǒng)預(yù)制保溫直埋鋼管很多不足，拓寬了城鎮(zhèn)供熱管道適應(yīng)范圍，在施工、運(yùn)行、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等方面都有很好的優(yōu)勢(shì)，值得在工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[3] 孫文慧，陳爽，相國(guó).縮短大口徑球墨鑄鐵管承插安裝時(shí)間探析[J].山東水利，2021（2）：36-37.

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[5] 王志永，張丹.球墨鑄鐵管在供熱工程中的新應(yīng)用 [J].冶金與材料，2023（7）：136-138.

[作者簡(jiǎn)介]魏慶凱（1989—），男，山東嘉祥人，本科，工程師，研究方向：建筑施工。