聚氨酯保温直埋管在戈壁地区供热工程中的应用

万研新+王红兵

摘 要：通过对供暖管道三种敷设方式的对比，分析了高密度聚乙烯管壳聚氨酯保温直埋管先进技术和实用性能。针对戈壁滩气候、地质特点探讨了聚氨酯保温直埋管在设计和施工中应注意的问题。

关键词：聚氨酯；保温；直埋；供热

中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0079-02

室外供热管网是集中供热系统中投资份额较大施工最繁重的部分，管网敷设形式分为架空敷设、直埋敷设和地沟敷设三类，合理地选择供热管道的敷设方式对节约投资，降低热损失，提高供热效率，保证供热管网安全可靠运行以及延长管网的使用寿命等都具有重要的意义。

1 供暖管道三种敷设方式比较

架空敷设优点是故障定位准确，维修方便，缺点是保温层受外界气温、阳光、降雨影响易破损，影响市容和交通，因此已逐渐不被采用，目前国内应用最广泛的是地沟敷设和直埋敷设两种方式。对于地沟敷设，安装施工工作主要有管道安装、防腐、保温和管道支架的安装、防腐等，土建工作包括管沟土方开挖和回填、管沟砌筑或浇筑、管沟防水防腐处理以及施工降水等，由于土建工程量有时占全部工程量的60-70%，造价较高；另外地沟内积水易浸入保温材料加剧管道热损失并加剧管道的锈蚀，使其广泛应用受到限制。而无沟直埋敷设主要施工任务是保温管道的安装，由于支座数量少、无支架、无地沟，因而省去了大量的土建工程量，具有施工工序简单、工程投资较少等优点。虽然供热管道直埋敷设，由于直接埋在地下不易检查维修、保温层和保护层价格每米造价甚至比管材还贵，这些缺点一定程度上影响了其在供热工程中的全面应用，但是随着近年来新技术的不断成熟发展，以聚氨酯为保温材料的直埋敷设在西北戈壁地区得到了越来越广泛的应用，优势越来越明显。

2 聚氯醋保温直埋管的優点

从戈壁沙漠地区气候特点来看，聚氨醋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。

2.1 工程造价低，施工简单，环境破坏小

直埋供热管道现场施工仅有沟槽土方开挖、保温管道安装、土方回填三道主要工序，施工简单、工序间没有时间间隔限制、便于整体推进，与地沟敷设方式相比减少土方量约70%以上、减少管沟砌筑（浇筑）及其使用砼量约90%，工程造价大幅降低，可缩短工期约60%以上；埋入地下的仅有保温管道，周围空间可充分利用，节约土地明显，对环境的破坏极小。

2.2 热损耗低，节约能源

直埋保温管采用聚氨酯硬质泡沫塑料保温层、聚乙烯或玻璃钢保护层，保温层和保护层在工厂整体施工，与以前常用的岩棉、玻璃棉等保温材料相比导热系数大幅降低、保温整体性大幅提高、保温效果相比提高4到9倍；由于聚氨酯泡沫保温层的闭孔率高达92%左右，其吸水率仅为0.2kg/m2，保护层又采用低导热系数和防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃钢，保温结构整体防水性能突出，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热损耗，直埋管网热损失仅为2%，远小于国际10%的标准要求。

2.3 防腐，绝缘性能好，使用寿命长

直埋保温管聚氨酯硬质泡沫保温层主要在工厂发泡预制，保温层与钢管紧密黏结，隔绝了空气和水与钢管的接触，能起到良好的防腐作用；高密度聚乙烯或玻璃钢材料本身具有良好的防水、防腐和机械性能，施工时通过热熔或涂抹形成一个整体防水结构，因此，工作中钢管外皮很难受到空气和水的锈蚀破坏，据国外资料介绍，只要管道内部水质处理好，聚氨酯保温管道的使用寿命可达50年以上，比传统的地沟敷设、架空敷设管道的使用寿命高3到4倍。

3 聚氨酯直埋管在设计和施工中应注意的问题

由于戈壁沙漠地区昼夜温差大，管道热涨冷缩幅度大，地下水位高，碱性大，对管道腐蚀严重，因此，在聚氨酯保温直埋管设计和施工中应充分考虑气候和地质条件，着重注意以下几个方面问题。

3.1 科学计算合理选用补偿方式

供暖管道敷设分为有朴偿直埋管敷设和无补偿直埋管敷设两种方式。有补偿直埋管的补偿方式有管线自然补偿和补偿器补偿（如方形、波纹、套筒补偿器），通过补偿器来吸收管道热伸长量，从而使管道热应力最小；无补偿直埋管敷设方式，简单地说就是管网上没有采取专门的朴偿设施，而是依靠管材本身强度来吸收因管道热伸长而产生的应力。在设计中究竟是选择无补偿敷设方式还是有补偿敷设方式，应综合管道供热温度、当地气候条件、管网重要性、造价等考虑，通常情况下直管道较长、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；热网主干线应选择无补偿敷设方式，而分支庭院管网则应选择有补偿敷设方式。但从供暖实际运行来看，拉断补偿器，拉裂阀门的故障时有发生，因此采用何种补偿方式，还应结合管网具体情况进行科学计算、合理优化。

3.2 区分情况合理确定埋设深度

埋设深度要根据敷设方式，从经济、施工方便等方面综合考虑合理确定。采用有补偿直埋管敷设方式时，在地面荷载不破坏管道的情况下，一般管顶覆土厚度大小于0.6m即可，且与管径大小无关；采用无补偿直埋管敷设方式时，埋设深度必须考虑管道的稳定性要求，而稳定性与覆土厚度密切有相关，一般比有补偿直埋管敷设方式埋设深度要大，当采用不预热的无补偿直埋管敷设方式时，最小覆土深度应按《城市热网设计规范》第7.2.15条执行，覆土深度与管径大小应成正比。

3.3 抓住关键确保接口焊接质量

管道焊接是直埋管道施工的关键，必须严格把关。首先管道焊工必须取得焊工合格证书，并应在合格证书准予的范围内施焊，在施工前应对焊工进行资格审查，必要时可对焊工实际能力进行考核；其次要把好焊接工艺，注意控制好管道坡口、焊缝宽度、焊缝高度等关键环节，保证焊接质量。另外，固定支座处挡铁必须和预埋铁件及管道进行满焊，管件应选用制式加强件，以免由于应力集中造成管道撕裂。endprint

3.4 严格规范分步实施打压

管道安装好后，首先灌水排净空气，然后分两步做打压试验，第一步强度试验，把管道内的压力升至工作压力的I.5倍后，在10分钟内压力降不超过0.02Mp即为合格；第二步严密性试验，把管内的压力降至工作压力，用lkh的小锤对焊缝逐个进行敲打检查，在30分钟内无渗漏为合格，检查时间必须保证在30分钟以上，因为室外管网管径较大，存水多，如果试压时间不够长，管道焊口、管道砂眼等很小的缺陷不容易被发现，从而为供热管网的运行埋下事故隐患。

3.5 精益求精认真做好接头现场保温

对地下水水位高、碱性大地区，如果管道接头处保温质量不好，水渗入保温层，会造成管网热损失加大、管道腐蚀加剧等问题，直接影响使用寿命，因此必须引起足够重视。管道接头处保温必须在试压合格后方可进行，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，都不能出现空洞、开裂、脱层等缺陷；接头处保护层的施工，如高密度聚乙烯保护层应采用热风焊或焊枪熔接所有缝隙，玻璃钢应采用涂抹的方式保证足够的搭接长度，使保护层成为一个整体，从而达到良好的密闭防水性能。

3.6 有头有尾按高标准分层回填土

回填土应在管道试压、接头、竣工测量、清扫完毕后方可进行。由于回填不均匀可能造成管道热胀冷缩不匀而破坏漏水、尖锐的石头等硬物会对聚乙烯管壳保护层防水性能造成损坏等，因此直埋管的回填必须引起高度重视，必须严格按照规范要求进行施工：管道周围回填必须使用无尖锐硬物的细沙或细土，并确保密实度；管顶二十公分以上可采用機械回填，应分层夯实。

4 结语

聚氨酯保温直埋管道不仅具有传统地沟和架空管道难以比拟的先进技术和实用性能，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。国外生产聚氨酯保温预制管，均设有渗漏报警线，一旦管道某处发生渗漏能够准确定位，国内生产的保温管目前未设渗漏报警线，还有待补上这一空白，以弥补直埋管检查维修不方便的缺点。

参考文献

[1]李俊贤.塑料工业手册聚氨酯[M].北京：化学工业出版社，1999.

[2]陆耀庆.供暖通风设计手册[M].北京：中国建筑出版社，1997.

[3]贺平，孙刚.供热工程（第三版）[M].北京：中国建筑出版社，1996.endprint