為使城市供熱管網(wǎng)在運(yùn)行中安全、經(jīng)濟(jì)，城市供熱直埋管道一次性補(bǔ)償?shù)玫搅藦V泛應(yīng)用.城市供熱管道直埋敷設(shè)方式一般可分為3種：有補(bǔ)償直埋敷設(shè)、無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)、一次性補(bǔ)償直埋敷設(shè)。隨著社會(huì)的發(fā)展，居民生活水平的提高，城鎮(zhèn)冬季供熱的集中化、普及化，使用戶和運(yùn)行管理方對(duì)供熱管道，尤其是高溫?zé)崴�管道運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性越來(lái)越重視，迫使設(shè)計(jì)和安裝工藝逐漸由有補(bǔ)償敷設(shè)向無(wú)補(bǔ)償、一次性補(bǔ)償直埋敷設(shè)發(fā)展。 
　　1 工程概況 
　　某高溫?zé)崴�管網(wǎng)工程屬于大口徑、高溫水供熱管道，DN800管道約為3200m，DN400管道約為400m，溝槽長(zhǎng)度約為1800m，充水量約為1600m，設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)為供、回水溫度135/70℃，工作壓力1. 4MPa，采用一次性補(bǔ)償預(yù)熱直埋敷設(shè)。其管道安裝工藝流程為: 管道、溝槽檢驗(yàn)—管道預(yù)制—開(kāi)挖焊接操作坑—機(jī)械布管—管道組對(duì)、安裝—固定支墩澆注—焊口探傷(管道試壓)—管道預(yù)熱—補(bǔ)償器焊接—補(bǔ)償器保溫—溝槽回填壓實(shí)—竣工驗(yàn)收及清理。 
　　2 技術(shù)難點(diǎn) 
　　2.1 一次性補(bǔ)償器的焊接：一次性補(bǔ)償器最后的焊接固定是角焊縫，強(qiáng)度要比管道上的對(duì)接焊縫小，是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié), 因此一定要控制好一次性補(bǔ)償器的焊接，不同廠家的一次性補(bǔ)償器都規(guī)定了各自的焊接工藝，若無(wú)要求，應(yīng)編制焊接方案，并征得設(shè)計(jì)、廠家的認(rèn)可。 
　　2.2 預(yù)熱伸長(zhǎng)量的計(jì)算及測(cè)量，此程序是保證預(yù)熱效果的關(guān)鍵，計(jì)算值與實(shí)際預(yù)熱值的誤差一般應(yīng)控制在2-3cm。 
　　2.3 升溫速度一般不應(yīng)超過(guò)4℃/h, 使管道緩慢延伸，確保安全。對(duì)于較長(zhǎng)管線整段預(yù)熱由于采用的熱源功率一般不會(huì)太大，大火燃燒溫升速度一般不會(huì)超過(guò)4℃ /h。 
　　3 一次性補(bǔ)償器施工原理及施工要點(diǎn) 
　　3.1 一次性補(bǔ)償器施工原理 
　　3.1.1 熱應(yīng)力計(jì)算對(duì)于熱水管道所受到的熱應(yīng)力，按照供水溫度95℃，管網(wǎng)安裝溫度20℃計(jì)算，管道溫差變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力為： 
　　σ=α×E×Δt 
　　式中：α為鋼材線脹軸向系數(shù)1.2×10-5℃;E為鋼材彈性模量2. 0 ×105N/ mm2 ; Δt 
　　為溫度差℃，即：σ=1.2×10-5 /℃×2.0× l05 N/mm2 ×(95-20)℃=189 N/mm2> 123N/ mm2(Q235B鋼管的許用應(yīng)力)。 
　　3.1.2 熱應(yīng)力的釋放通過(guò)以上的計(jì)算可知，熱應(yīng)力σ已大于Q235B鋼管的許用應(yīng)力123N/mm2，也就是說(shuō)管道的許用應(yīng)力承受不了因熱脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力。因此要保證供熱管道安全運(yùn)行，必須將溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力合理釋放，釋放方式之一是在管道低溫狀態(tài)下對(duì)管道進(jìn)行“冷緊”，迫使管道產(chǎn)生拉應(yīng)力，在管道受熱膨脹時(shí)，拉應(yīng)力和熱應(yīng)力相互平衡達(dá)到管系穩(wěn)定。城市供熱管道的無(wú)補(bǔ)償、一次性補(bǔ)償直埋敷設(shè)是通過(guò)管道預(yù)熱來(lái)達(dá)到管道的“冷緊”釋放熱應(yīng)力的， 
　　3.2 一次性補(bǔ)償器預(yù)熱直埋施工要點(diǎn) 
　　在管道焊接完畢溝槽回填后(一次性補(bǔ)償器處不回填)，對(duì)管道進(jìn)行預(yù)熱，管道熱伸長(zhǎng)被一次性補(bǔ)償器吸收，達(dá)到預(yù)熱伸長(zhǎng)計(jì)算值后，立即將一次性補(bǔ)償器的固定外殼與滑動(dòng)套筒焊接牢固，使其不能再次伸縮，預(yù)熱結(jié)束后管道由于溫降產(chǎn)生的應(yīng)力在管道中表現(xiàn)為拉應(yīng)力，使管道處于冷緊狀態(tài)，用以克服管道再次受熱時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，這種直埋方式的安全可靠性較好，適應(yīng)范圍廣，補(bǔ)償器僅使用一次，故障率極低，并可延長(zhǎng)管道的使用壽命。 
　　4 工程整段預(yù)熱 
　　4.1 預(yù)熱資源準(zhǔn)備 
　　該工程進(jìn)行整段預(yù)熱，預(yù)熱長(zhǎng)度已超過(guò)設(shè)計(jì)所要求的溝槽長(zhǎng)度400 -500m，預(yù)熱熱源采用移動(dòng)式常壓燃油熱水鍋爐，型號(hào)為：CWHS2-1-90/05，額定功率為2. 1MW，進(jìn)出溫度為90/70 ℃，水流量為72m3/h，配備熱水循環(huán)泵型號(hào)為：KQL100/170-15/2，流量80m3 /h，揚(yáng)程40mH2 O，功率15kW。 
　　4.2 補(bǔ)償器預(yù)熱伸長(zhǎng)的計(jì)算 
　　在一次性補(bǔ)償器安裝時(shí)，應(yīng)先計(jì)算各個(gè)補(bǔ)償器的預(yù)熱伸長(zhǎng)量，預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算式如下： 
　　ΔL=α（tm.-tp)L 
　　式中α為鋼材的線脹軸向系數(shù)，1.2×10-5//℃;tm為預(yù)熱溫度(零應(yīng)力溫度)℃ ;tp為管道補(bǔ)償器焊接安裝時(shí)的環(huán)境溫度℃，該工程取25℃;L為補(bǔ)償段長(zhǎng)度m。 
　　預(yù)熱溫度tm： (零應(yīng)力溫度)計(jì)算式如下： 
　　tm=(t1 t2)/2 
　　式中：t1為管道最高工作溫度，取熱網(wǎng)設(shè)計(jì)供水溫度;t2為管道供熱時(shí)循環(huán)最低溫度，一般供暖運(yùn)行時(shí)取10℃。 
　　該工程：供水管tm=(135℃ 100℃ )/2=72. 5℃ 
　　回水管tm=(70 ℃ 10℃)/2=40℃ 
　　補(bǔ)償段長(zhǎng)度計(jì)算式如下: 
　　L=( L1 L2)/2 
　　式中： L1 ,L2以設(shè)計(jì)尺寸為準(zhǔn)， 
　　4.3 在補(bǔ)償器上標(biāo)記預(yù)熱伸長(zhǎng) 
　　一次性補(bǔ)償器預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算無(wú)誤后，根據(jù)補(bǔ)償器計(jì)算的補(bǔ)償量不同在已安裝補(bǔ)償器上進(jìn)行預(yù)熱伸長(zhǎng)量標(biāo)記(焊接固定檔板)或者在安裝前調(diào)整定位螺栓使滑動(dòng)套筒限制在預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算值處，然后安裝。該工程中一次性補(bǔ)償器采用兩個(gè)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，由于設(shè)計(jì)生產(chǎn)思路不同，一種補(bǔ)償器是按照設(shè)計(jì)所提供的全段熱伸長(zhǎng)量進(jìn)行生產(chǎn)；另一種是按照零應(yīng)力溫度計(jì)算的預(yù)熱伸長(zhǎng)量進(jìn)行生產(chǎn)。前一種補(bǔ)償器的外殼固定擋板與滑動(dòng)套筒在預(yù)熱結(jié)束時(shí)不會(huì)接觸，兩者之間會(huì)有一定間距，焊接時(shí)需要外護(hù)鋼板加強(qiáng)，后一種補(bǔ)償器由于是按照預(yù)熱伸長(zhǎng)量設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，在達(dá)到預(yù)熱伸長(zhǎng)量時(shí)，補(bǔ)償器的滑動(dòng)套筒應(yīng)與固定擋板接觸在一起，不需要外護(hù)鋼板加強(qiáng)。 
　　4.5 預(yù)熱并進(jìn)行補(bǔ)償器的焊接 
　　該工程在經(jīng)過(guò)40h的加熱后，回水管溫度達(dá)到40℃，經(jīng)檢查回水管一次性補(bǔ)償器都未到達(dá)預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算值位置，因此決定鍋爐繼續(xù)升溫，同時(shí)注意補(bǔ)償器的熱伸長(zhǎng)量，至48h回水管升溫至53℃時(shí)回水管各個(gè)補(bǔ)償器先后都已達(dá)到預(yù)熱伸量計(jì)算值位置，此時(shí)保持恒溫進(jìn)行回水管一次性補(bǔ)償器焊接。回水管補(bǔ)償器焊接牢固后，鍋爐繼續(xù)燃燒升溫至73℃時(shí)供水管僅有兩處補(bǔ)償器到達(dá)預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算值位置，將這兩處的補(bǔ)償器焊接。升溫至82℃時(shí)剩余三處補(bǔ)償器仍未達(dá)到位置，最大差3 cm，繼續(xù)升溫至88℃最高溫度時(shí)，這三處補(bǔ)償器基本無(wú)再伸長(zhǎng)變化，維持86-88℃近40h后，觀察仍無(wú)伸長(zhǎng)變化，因此不再延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間，即可進(jìn)行補(bǔ)償器的焊接。 
　　4.6 問(wèn)題及措施 
　　在預(yù)熱過(guò)程中，有的補(bǔ)償器能夠達(dá)到預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算值位置;有的則不能，分析達(dá)不到預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算值的原因：一是管段中有兩處較大的折點(diǎn)，大大增加了管道熱伸長(zhǎng)的約束力，二是管段覆土較深(埋深在4m以上，局部管段埋深在7m左右)。事實(shí)證明，管段地勢(shì)平坦，管頂覆土深度在2m以內(nèi)的，能夠及早達(dá)到預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算值，為了減小土壤磨擦阻力，安裝管道時(shí)可以在管道外殼上包裹一層PVC塑料薄膜。 
　　5預(yù)熱過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng) 
　　5.1 根據(jù)工程實(shí)際情況確定預(yù)熱方式，比如：工期、環(huán)境條件、現(xiàn)場(chǎng)地形條件、設(shè)計(jì)條件等，一般來(lái)講，對(duì)于敷設(shè)在郊外，允許長(zhǎng)時(shí)間敞槽且臨時(shí)熱源比較方便時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用敞槽式預(yù)熱，對(duì)于沿城市街道敷設(shè)的管道，應(yīng)采用部分管段回填后預(yù)熱的方法。 
　　5.2 在預(yù)熱過(guò)程中，到達(dá)零應(yīng)力溫度是一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)認(rèn)真測(cè)量并確定一次性補(bǔ)償器是否到達(dá)預(yù)熱伸長(zhǎng)量計(jì)算值位置，若沒(méi)有，可適當(dāng)提高預(yù)熱溫度使其盡量到達(dá)伸長(zhǎng)位置，回水管一般都沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)榛厮�管零�?yīng)力溫度（tm回）較低，即使此時(shí)一次性補(bǔ)償器達(dá)不到要求位置，在提高供水管〔tm供〕過(guò)程中，一般都能達(dá)到,問(wèn)題在于達(dá)到供水管(tm供)以至于升到最高溫度時(shí)(預(yù)熱溫度一般不應(yīng)超過(guò)900℃)，供水管一次性補(bǔ)償器仍然有可能達(dá)不到位置，此時(shí)可以保持最高溫度恒溫8-10h，若仍然達(dá)不到位置或效果不明顯，也應(yīng)進(jìn)行一次性補(bǔ)償器焊接，不應(yīng)再繼續(xù)升溫。 
　　6 結(jié)束語(yǔ) 
　　熱水預(yù)熱的優(yōu)點(diǎn)是升溫穩(wěn)定，容易進(jìn)行溫度控制，采用此種方式預(yù)熱管道可以敞槽也可以回填；缺點(diǎn)是預(yù)熱所用設(shè)備、管道連接較復(fù)雜，升溫慢、時(shí)間長(zhǎng)、前期造價(jià)相對(duì)較高，需要充、排水，對(duì)于較長(zhǎng)管線，充、排水需要較長(zhǎng)時(shí)間，且水源、排水不方便時(shí)較麻煩，因此，采用該方法，事先必需充分考慮上水水源和廢水排放，避免因考慮不周對(duì)周邊建筑物、構(gòu)筑物等造成影響。