聚氨酯直埋保温管从节约能源.docx

 聚氨酯直埋保温管从节约能源、降低造价、缩短施工周期、保护环境多方面来看，不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的技术和实用性能，而且具有显著的社会效益和经济效益，但一个优质的直埋供热管道工程还必须具备设计合理、保温管道质量可靠1精心施工3个条件。由于直埋供热技术在我国起步较晚，以上3个条件 尚需不断完善。从工程实践中出现的质量问题来看，应在设计和施工中特别注意以下几个问题：

    一、在设计和施工中，一定要真正理解供热管道直埋敷设方式分为有补偿直埋敷设及无补偿直埋敷设两种方式，确实掌握两种方式各自的工作原理，特点及其应用场合，以便在设计上合理选用，施工上安全、可靠、经济。
    1．首先要掌握概念：有补偿直埋敷设方式，是通过管线自然补偿和补偿器（如方形和波纹管补偿器）来解决管道热伸长量的，从而使热应力为最小；无补偿直埋敷设，简单地说就是管道在受热时没有任何补偿措施，而是靠管材本身强度来吸收热应力。
    2． 无补偿敷设方式的基本原理：在安装管道时，首先给管道加热到一定温度，然后将管道焊接固定，当管道恢复到安装温度时（温度降低），管道预先承受了一定的拉 应力。当管道通热工作时，随着温度的升高，管道应力为零，当继续升温时，管道的压应力增加，当温度升到工作温度时，管道的压应力（热应力）仍小于许用应 力。这样，管道可以不用补偿装置而正常工作了。这种无补偿方式应用第四强度理论，施工时需要对管道预热，施工比较麻烦，但国内外已有大量工程实践，理论计算可靠，能确保安全。另一种无补偿方式是近几年由我国北京煤气热力设计院提出的计算方法和应力分类采用安定性分析，应用第三强度理论。这种方式充分发挥钢 材塑性潜力，施工方便，无需预热。
    3．两种敷设埋设深度考虑不同因素。
    （1）当确定采用有补偿直埋敷设方式时，埋设深度只考虑由于地面荷载的作用不会破坏管道的稳定便可，从经济、施工方便等方面考虑。当采用有补偿直埋敷设方式时，尽量浅埋，一般覆土厚度大于0．6米即可，且与管径大小无关。

     （2）当采用无补偿直埋敷设方式时，埋设深度要考虑管道的稳定要求，稳定性主要与覆土厚度有关，一般比有补偿埋得深，当采用不预热的无补偿直埋敷设管道时，最小覆土深度应按《城市热网设计规范》（CJJ34—90）第7．2．15条执行，覆土厚度应与管径大小成正比。

    4．设 计中究竟采用无补偿敷设还是有补偿敷设方式，原则是直管道较长，中间分支较少，供热介质不超过100℃时，应优先选用无补偿敷设方式，否则，应考虑有补偿 敷设方式。具体的热网主干线应采用无补偿敷设方式，而分支庭院管网则应采用有补偿敷设方式，但目前有的设计者偏爱有补偿敷设，应提倡优化设计。

    二、施工前必须对生产预制聚氨酪保温直埋管的厂家进行调研，进场后认真进行检验，对不合格的保温管拒绝使用。

    三、在直埋管道施工中，焊接是一项保证工程质量的关键工作。

    1．必须是取得合格证书的焊工，方可在合格证书准许的范围内施焊，没有合格证书的焊工绝对不能参加焊接施工。
    2．焊接管接头时，应做好工作坑，且应注意接头打坡口及接头焊接质量。

    四、固定支架，各种井室的施工质量直接影响工程质量和管道的使用寿命，如井室防水不好，将使部件因浸水遭到破坏。因此，应认真施工，确保施工质量。

    五、必须重视直埋管管道的打压，在满足打压条件下，首先进行灌水排净空气，然后分两步做：

    1．强度试验：把管道内的压力升至工作压力的1．5倍后，在稳压10分内无渗漏。
    2．严密性试验：把管内的压力降至工作压力时，用1kg的小锤在焊缝周围对焊缝逐个进行敲打检查，在30分钟无渗漏且压力降不超过0．2个大气压即为合格。
    3．应按规范要求做好试压记录。

     六、现场接头保温施工。这一项内容是直埋管道施工特有的，施工质量好坏直接影响使用寿命，必须引起足够重视。保温管现场接头保温须在试压合格后方可进行，保温层有现场发泡施工和保温瓦施工两种方法，不管采用哪种方法施工，都不能出现环形空间，开裂、脱层等缺陷，保护层的做法有多种（如高密度聚乙烯和玻璃钢保护层），但都必须保证接头的整体性，严密性，防水性。

    七，回填土应在管道试压，接头，竣工测量，清扫完毕后方可进行，且必须按直埋管施工特点回填规定厚度砂子，千万不可偷工减料。

    八、工程验收，因直埋供热管埋于地下，绝大部分属于隐蔽工程，如果竣工验收不认真，竣工资料不详细，将会影响以后的使用。
直埋保温管道的应力分析
点击次数：65 发布时间：2010-5-27 17:41:43
直埋保温管道的应力分析

　　直埋管道的安全性取决于管道的应力。管道中的应力可分为：
　　一次应力：管道在内压和管道自重产生的应力；
　　二次应力：由于热胀冷缩变形不能释放而产生的周向温差应力；
　　峰值应力：直管向结构不连续的管件释放变形，在该管件上产生的应力。
　　由于存在土壤支撑可以看作是连续不断的支架，管道自重产生的一次应力很小。由于存在土壤的磨擦作用，使管道的热膨胀不能自由释放，在管道中产生了很大的温差二次应力。二次应力的水平远远高于一次应力，直埋管道的安全性主要取决于二次应力。
　　例 2 ：在例 1 中若由于土壤磨擦力的约束，使管道的热膨胀完全不能释放，这段管道被称为锚固段，计算内压引起的一次应力 σ1 、温差引起的二次应力 σ2 以及管道的轴向力 Na。
　　内压引起的一次应力 σ1 ：
　　式中： V ：钢管的泊松系数，取 0.3 ；
　　Pd ：管道的计算压力， 1Mpa ；
　　Di ：钢管内径， 0.115m ；
　　δ：钢管臂厚， 0.0045m ；
　　计算得： σ1=11Mpa
　　温差引起的一次应力 σ2 ： σ2=Ea（t-t0）
　　式中： E ： 20 号钢弹性模量， 19 × 104Mpa
　　a ： 20 号钢线膨胀系数， 11.2 × 10 -σm /m·℃
　　t ：管道工作温度， 120 ℃
　　t0 ：管道安装温度， 20 ℃
　　管道的轴向力 Na 为 （σ）
　　Na= σ2A
　　=221 × 10σ × 0.0022
　　=48σ,200N
　　即管道的轴向力为 48 ， σ2t
　　由计算结果看出，二次应力已经超过了钢材的基本许用应力（σ） =134 Mpa 和钢材的屈服极限σs=21σ Mpa
保温直埋管道的结构和特点
点击次数：154 发布时间：2010-1-30 10:08:02
保温直埋管道的结构和特点
直埋式预制保温管是由输送介质的内钢管，外套管和在内钢管和外套管之间填充的憎水不燃型聚氨酯保温层紧密结合而制成的整体预制管材，保温层采用发泡工艺使其和外套管紧密在一起。因为管道直埋，保温管道直接承受土壤及地面活荷载，同时又受到地下潮气及地下水侵蚀，因此，保温直埋管在防水、防腐及机械强度等方面性能都要求较高，因此，仅管道一项直埋管工程造价较高。但因其工程综合造价较低，施工简便，和地沟敷设相比，节约土石方工程量、砖砌混凝土工程量，施工工期缩短一半以上。而且实际直埋保温管道不仅保温效果好，综合造价低，而且在严格按要求施工的情况下，保温管经六年实物解剖分析和人工老化试验证实使用寿命在15年以上，而地沟敷设保温管保温材料为岩棉或离心棉一般3-5年需更换一次。综上所述，直埋保温管道在保温性能，初投资，施工条件，维护工作量及日常运行费上均有较大优势。 
保温直埋管道的设计
因本工程空调用热水的最高温度为60℃，最低温度为7℃，因此直埋管道承受的应力不会太大。一般直埋管道材料为20号无缝钢管或Q235管材，在15℃以上的温度下安装时，直埋敷设供热管道（<100℃）不用采取任何措施，按无补偿安装形式将管道直接埋设地下（无固定支座、无补偿器），管道就可达到安全运行。因此对于区域供冷供热（<100℃的水系统）使用无补偿安装形式将是便捷、安全和经济的。无补偿直埋敷设是利用土壤与外套管之间的摩擦力固定管道。管道敷设完覆土前应预热管道，管线上无需设补偿器，通常也无需设固定支架。为减小工程费用，可在预热的同时进行水压试验。区域供冷供热的管线特点是管内介质温度不高（<100℃），工作压力<1.0MPa，但管线较长，直管段经常长达几百米。土壤摩擦力远大于温度应力，在直管段中间出现“锚固段”， 锚固端为危险断面，要应力验算使之满足钢材许用应力。使用无补偿安装形式的直埋敷设供热管道的水平弯头、三通处应力集中。，设计时，应通过应力计算，选择合适压力等级的弯头及三通。一般来说，对空调供回水管道，为保险起见，在选用弯头和三通时可以考虑采用比管道高一个压力等级。　
聚氨酯保温直埋管在供热工程中的应用
点击次数：476 发布时间：2010-2-18 20:22:14
聚氨酯保温直埋管在供热工程中的应用

    聚氨酯保温直埋管在国外一些发达国家已成为一项比较成熟的先进技术。近十几年，我国供热工程技术人员通过消化、吸收这项先进技术，正推动着国内管网敷设技术向更高的层次发展。十几年来的实践成果充分证明了聚氨酪保温直埋管敷设方式与传统的地沟及架空敷设相比，具有诸多优点。这也正是聚氨酪保温直埋管在我国供热工程上得以迅猛发展的内在动力。 

    聚氨酯保温直埋管的优点 

    1．降低工程造价。据有关部门测算，双管制供热管道，一般情况下可以降低工程造价的25％（采用玻璃钢做保护层）和10％（采用高密度聚乙烯做保护层）左右。 
    2.热损耗低，节约能源。由于直埋管采用聚氨酪硬质泡沫塑料进行保温，其导热系数为：λ＝0．013—0．03kcal／m·h·oC，比其他过去常用的管道保温材料低得多，保温效果提高4~9倍。再有其吸水率很低，约为0．2kg／m2。吸水率低的原因是由于聚氨酯泡沫的闭孔率高达92％左右。低导热系数和低吸水率，加上保温层和外面防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃钢保护壳，改变了传统地沟敷设供热管道“穿湿棉袄”的状况，大大减少了供热管道的整体热损耗，热网热损失为2％，小于国际10％的标准要求。 
    3．防腐，绝缘性能好，使用寿命长。直埋保温管由于聚氨酯硬质泡沫保温层紧密地粘结在钢管外皮，隔绝了空气和水的渗入，能起到良好的防腐作用。同时它的发泡孔都是闭合的，吸水性很小。高密度聚乙烯外壳、玻璃钢外壳均具有良好的防腐、绝缘和机械性能。因此，工作钢管外皮很难受到外界空气和水的侵蚀。只要管道内部水质处理好，据国外资料介绍，聚氨酪保温管道的使用寿命可达50年以上，比传统的地沟敷设、架空敷设使用寿命高3~4倍。 
    4．占地少，施工快，有利环境保护。直埋供热管道不需要砌筑庞大的地沟，只需将保温管埋人地下，因此大大减少了工程占地，减少土方开挖量约50％以上，减少土建砌筑和混凝土量90％。同时，保温管加工和现场挖沟平行进行，只需现场接头，可以缩短工期约50％以上。 
    5．国外生产聚氨酪保温预制管，均设有渗漏报警线，一旦管道某处发生渗漏，通过报警线的传导，便可在专用检测仪表上显示出保温管道渗水、漏水的准确位置及渗漏程度的大小，以便通知检渗人员迅速处理漏水的管段，保证供热管网的安全运行。国内生产的保温管目前末设渗漏报警线，有待补上这一空白。 
    总之，聚氨酯保温直埋管不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的先进技术、实用性能，而且还具有显著的社会效益和经济效益，也是供热节能的有力措施。采用直埋供热管道技术，标志着我国供热管道技术发展已经进入了新的起点。随着这项先进技术的进一步完善和发展，供热管道直埋取代地沟和架空势在必行。 

    聚氨酯保温直埋供热管   设计和施工应注意的问题 

    聚氨酪保温直埋管从节约能源、降低造价、缩短施工周期、保护环境多方面来看，不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的技术和实用性能，而且具有显著的社会效益和经济效益，但一个优质的直埋供热管道工程还必须具备设计合理、保温管道质量可靠1精心施工3个条件。由于直埋供热技术在我国起步较晚，以上3个条件尚需不断完善。从工程实践中出现的质量问题来看，应在设计和施工中特别注意以下几个问题： 

    一、在设计和施工中，一定要真正理解供热管道直埋敷设方式分为有补偿直埋敷设及无补偿直埋敷设两种方式，确实掌握两种方式各自的工作原理，特点及其应用场合，以便在设计上合理选用，施工上安全、可靠、经济。 
    1．首先要掌握概念：有补偿直埋敷设方式，是通过管线自然补偿和补偿器（如方形和波纹管补偿器）来解决管道热伸长量的，从而使热应力为最小；无补偿直埋敷设，简单地说就是管道在受热时没有任何补偿措施，而是靠管材本身强度来吸收热应力。 
    2．无补偿敷设方式的基本原理：在安装管道时，首先给管道加热到一定温度，然后将管道焊接固定，当管道恢复到安装温度时（温度降低），管道预先承受了一定的拉应力。当管道通热工作时，随着温度的升高，管道应力为零，当继续升温时，管道的压应力增加，当温度升到工作温度时，管道的压应力（热应力）仍小于许用应力。这样，管道可以不用补偿装置而正常工作了。这种无补偿方式应用第四强度理论，施工时需要对管道预热，施工比较麻烦，但国内外已有大量工程实践，理论计算可靠，能确保安全。另一种无补偿方式是近几年由我国北京煤气热力设计院提出的计算方法和应力分类采用安定性分析，应用第三强度理论。这种方式充分发挥钢材塑性潜力，施工方便，无需预热。 
    3．两种敷设埋设深度考虑不同因素。 
    （1）当确定采用有补偿直埋敷设方式时，埋设深度只考虑由于地面荷载的作用不会破坏管道的稳定便可，从经济、施工方便等方面考虑。当采用有补偿直埋敷设方式时，尽量浅埋，一般覆土厚度大于0．6米即可。