公用热力管道缺陷成因分析及安全评定

王支静

摘    要：随着城市公用供热工程技术的逐渐成熟，城市供热系统不仅能够在城市冬季供暖中节约大量能源，同时还能够为人们提供更加便捷的供暖条件。而供热系统中的热力管道属于有压管道，长时间运行在高温、高压环境中，就会发生一定的质量缺陷，出现一些故障问题，给城市供暖造成影响。本文通过对公用热力管道供热不平衡及管道腐蚀缺陷的成因分析，探究其处理方法及措施，并用层次法对其安全性进行评价，为城市公用热力工程健康发展提供参考。

关键词：公用热力;管道;缺陷

1  引言

在我国北方地区，由于气候寒冷，必须通过人工供暖来度过寒冷的天气。随着生态化城市建设理念的实施，居民供暖逐渐开始向集体供暖发展。公用热力管道组成的城市供暖系统成为了提供热力能源的重要保障。在热力管道运行过程中，由于一些因素的干扰会导致管道供暖不平衡，局部区域供暖效果较差等情况，影响城市供暖的质量，造成压力管道泄漏和破裂，给周边居民的安全造成威胁。通过对管道缺陷的成因分析，采取有效措施加以处理，确保热力管道工作的稳定性。通过层次法对管道安全性的评价，找出管道缺陷规律，对供热管道更好的进行维护和管理。

2  公用热力管道热力不平衡缺陷成因及处理措施

2.1  管道热力不平衡的原因

（1）管道运行过程中失水。在供热管道使用过程中，热力系统会出现失水现象，这是造成热力不平衡的重要原因。失水现象通常是由于管道发生泄漏造成的。供热管道受到外力破坏或者使用年限过长，导致管道发生破裂，管道中的热介质（通常为水）发生泄漏，就会造成管道的供热能力下降，出现热力不平衡现象[1]。泄漏后的水分吸收空气中的有害气体（如氧、硫、氯）后附着在管道上，进一步对管道进行腐蚀，扩大漏点泄露情况，如果不及时处理，就会加剧热力不平衡现象，影响城市的供暖效果。

（2）管道保温层损坏。城市热力管道施工中为了防止热量的流失，都会对管道进行保温处理。保温层不仅可以保护内部管道安全稳定运行，还能有效阻止热量的散失。如果在管道运行过程中保温层出现破损或者雨淋浸水失去保温功能，就会导致管道中的热能在破坏处大量流失。虽然保温层破坏对管道热能流失影响不明显，但是对于城市居民供暖影响较大，会导致部分居民供暖不良。

（3）气温影响。环境温度也会对管道供热效果造成干扰。供热管道由于敷设方式不同，与外界环境接触程度存在差异。如今大部分供热管道埋入地下，而早期的供热管道则大多使用明管敷设。如果外界气温变化剧烈，就会给供热管道的性能造成干扰。在温度过低的环境中，明管敷设的供热管道会散失大量的热量，而埋入地下的管道热量散失则较小，因而出现热力不平衡现象。

2.2  管道热力不平衡的处理措施

（1）解决管道失水问题。管道失水问题通常是管道质量问题引起的，所以在发生失水问题后，需要对破损的管道进行维修处理，解决失水问题。如果管道受到外力作用发生破坏失水，往往会对周围环境造成明显的影响，极易排查，通过更换管道或者封堵维修可以解决这一问题[2]。如果管道自然腐蚀发生泄漏，往往会出现不明显的跑冒滴漏现象（一般在阀门管件处出现的频率较高），此时需要对热力不平衡的管道进行排查，寻找泄漏点，并进行维修处理。

（2）解决管道保温破坏问题。对于管道保温层发生破坏的管道，因为不会造成明显的热力不平衡，所以排查较为困难。通常情况发生保温层破坏的部位都会处于地表暴露状态，或者埋深过浅的部位。所以在排查过程中，可以对这些部位加大排查力度。另外加强管道温度的日常监测，及时发现异常，也可以快速锁定问题点。对于保温层破坏的管道，可以通过更换、修补保温层的方法进行处理，恢复热力管道的保温性能。

（3）解决自然环境影响问题。对于环境的影响，可以从两个方面进行预防和处理。在热力管道施工建设之前，需要考虑自然环境对管道的影响，对设计方案进行优化，做好管道的保温处理，防止其受到外界环境的干扰[3]。对于已经施工完成的热力管道，如果受到自然环境气温影响较大，已经影响到城市的供暖，可以对其进行保护施工，通过增加保温层厚度等方式提高其保温性能，减少外界环境对管道热力传输能力的影响。

城市供暖季开始前，一般都会对供热系统进行加压试运行，提前排查渗漏点，及时维修管道渗漏点、更换跑冒滴漏、老旧阀门、管件以及更换或者修复保温层等，达到事前处理的目的。供热系统正常运行后，加强日常巡检、监测管道压力温度，达到事中控制的效果。

3  公用热力管道腐蚀缺陷形成的原因及处理措施

3.1  管道腐蚀的类型及原因

（1）内腐蚀。热力管道在运行过程中长期处于高温高压环境下，管道内壁与供热介质发生反应，就会造成管道内壁腐蚀情况，影响管道的正常使用。通常情況下，热力管道温度越高，其发生腐蚀的程度就越严重。因为热力管道供热介质为水，如果水中含有氧离子和氯离子，在高温条件下与管道材质发生化学反应，造成管道内壁破坏。根据实验调查发现，当热介质中的氧含量固定不变时，供热管道的温度每提高三十度，就会导致管道腐蚀速度提高一倍，而且管道内壁在压力流作用下不断承受冲刷，会加速管道的腐蚀速度[4]。管道内壁的防腐层在水流作用下被冲刷带走，内部未经防腐处理的管道壁暴露出来，更加容易发生腐蚀，从而加剧了管道内壁的腐蚀速度。

（2）外腐蚀。管道发生外腐蚀主要是在自然环境作用下发生的。目前，大部分供热管道都是埋藏在地下的，管道的外保护层在氧化腐蚀下发生破损，土壤中的水分和活性离子就会进入到管道保护层内部，直接作用在供热管道的外管壁上。而且供热管道在工作工程中会释放出高温，这些温度会影响土壤的性质，导致土壤温度增高，发生化学反应，增加土壤中的有害离子。这些离子会进入到管道中，造成管道的腐蚀[5]。除此之外，如果自然降水过大，积水在管道周围淤积，导致管道长期处于水环境中，也会造成管道外壁的腐蚀。

3.2  管道腐蚀的处理措施

（1）内腐蚀处理预防措施。管道发生内腐蚀主要原因是由于管道内部导热介质与管道内部发生反应造成的。所以在预防处理过程中，可以从三个方面入手。其一，改善供热介质的属性。通过对供热管道中的介质进行改良，降低介质中的氧离子含量，同时对介质PH值进行控制，避免供热介质呈现出酸碱性，对管道内壁造成腐蚀。其二，对供热管道的温度进行控制。根据供热管道的供热能力，合理控制管道温度，在保证居民供暖需求的同时，避免热量冗余供应[6]。其三，对供热管道的内壁进行防腐处理。根据不同地区供热环境的特点，对管道的内壁进行防腐处理，提高管道内壁对于高温和酸碱的抵抗能力，降低腐蚀发生的概率。

（2）外腐蚀预防及处理措施。在供热直埋管道中，管道工作钢管的外部通常会有三层结构，对内部管道进行保护。其中外部为高密度聚乙烯外壳，能够隔绝一定的物理冲击。中间为聚氨酯硬质泡沫塑料，具有一定的应力缓冲能力和保温效果。最内部为做了防腐处理的工作钢管。当发生外部腐蚀时，通常为管道外壳和保温层破裂，此时可以采用在管道外部缠热收缩带的方法进行防腐处理[7]。如图1所示为热收缩带防腐施工。在管道热收缩带施工完成后重新包裹保温层和外壳，将管道恢复原样。

4  层次法管道安全性评价

在进行供热管道评价时，利用层次法将其分为决策层、评价层和因素层，对管道安全性进行评价论证。

4.1  因素层

因素层就是评价供热管道安全性的直接因素。在因素评价过程中，选取供热管道运行年限、管道直径、管件数量、泄漏次数和补偿机制作为评价其安全性的因素。前三项因素主要通过对供热系统发生缺陷概率与三种因素关系进行调查统计，通过统计发现，管道发生泄漏的部分在管道配件、阀门等部位出现频率更高，而随着管道的使用年限增加，管道发生泄漏和缺陷的频率也会逐渐增长。在管道直径因素中，管道直径越大，管壁越厚其发生泄漏的次数就越少，甚至极少发生腐蚀泄漏的情况[8]。泄漏的次数则说明了管道发生腐蚀的程度、管道的质量和管道施工的技术水平。在同一区域中，管道泄漏的次数越多，说明管道上述几种因素干扰就越大，对管道安全性的影響就越严重。补偿机制的不同与管道缺陷发生的关系通过分析可知，管道补偿机制与管道泄漏具备一定的联系，补偿机制是否科学决定了泄漏问题发生的频率，补偿效果越好，管道的安全性就越高。

4.2  评价层

评价层是对因素层分析论述内容的统计计算，按照对管道安全性影响的权重进行计算，通过不同因素的得分，来评定管网的安全性，分数越高，说明热力管道的安全性就越高。在权重的衡量中，可以根据管网的层级和对供热系统的影响程度作为确定权重的依据。从而确保管道安全性评价科学合理。

4.3  决策层

决策层主要根据管网安全性的评价，确定管道维护检修的优先等级。由于评价层综合考量了管网在供热管道中发生缺陷的概率和对供热体系影响的大小。所以在进行供热管网的维护检修时，需要对重点部分和高风险区域进行重点检查和维护，以确保供热体系的安全性。

5  结束语

综上所述，造成公用热力管网缺陷的因素较多，其中对功能性能影响较大的为热力不平衡和管道腐蚀缺陷。二者都会影响城市供暖效果，造成管道的损坏。通过对其成因的分析，提出了相应的处理措施，能够有效提高其运行的稳定性。利用层次法对热力管网安全性评价，能够结合评价结果，更好的分配维修养护资源，提高管网的安全性，保障城市的热力供应，提高城市居民的生活质量。

参考文献：

[1] 崔艳兰.在压力管道检验中发现的缺陷原因分析及处理探究[J].清洗世界，2019（8）：34～35.

[2] 刘春祥.供热管道的腐蚀原因与防腐措施探讨[J].建筑工程技术与设计，2018（12）：210.

[3] 马英，吴晨歌.供暖管道热力不平衡的原因及对策[J].时代报告，2018（8）：166.

[4] 冯新，王子豪，龚士林，等.供热管道应力分布式实时监测方法与原型试验[J].煤气与热力，2019（2）：9～15+98.

[5] 赵卫星，夏桂锁，于润桥，等.弱磁热力管道安全评价技术研究[J].南昌航空大学学报（自然科学版），2018（4）：98～103+121.

[6] 庞波.热力管道安装过程质量通病及防治措施探析[J].中国高新区，2019（2）：137～138.

[7] 张法琪，HaraldKumpfert.热力管道漏点检测系统的技术方案[J].煤气与热力，2010（3）：22～26.

[8] 白鹤，李春庆.供热管网多层次安全性模糊评价[J].区域供热，2018（2）：78～82.