直埋热水保温管道接头补口工艺改进与应用

邱 航，李 鹏，许文娜，董正委，魏继春，潘 峰

(1.青岛泰能科技实业发展有限公司，山东 青岛 266000；2.青岛能源设计研究院有限公司，山东 青岛 266000)

1 概述

目前，我国大多数的城镇热网采取预制直埋保温管直埋敷设，预制直埋保温管由PE外护管、聚氨酯保温层、工作钢管组成，具有环保、强度高、质量小的优点。但是，在实际工程中，由于直埋热水保温管道接头补口出现破裂，地下水渗入保温层导致聚氨酯受热后碳化失效的情况时有发生。本文分析直埋热水管道接头的常规补口工艺存在的问题，提出改进工艺，对实际应用效果进行分析。

2 常规工艺及存在的问题

① 常规工艺

常规补口结构见图1。常规补口工艺主要包括：电热熔套(剖开式，材质为PE，与PE外护管搭接位置及电热熔套剖开搭接位置均设置了嵌入式电加热丝)热熔焊接、热收缩带烘烤密封、现场发泡。

电热熔套热熔焊接：先清理电热熔套与PE外护管搭接位置，采用电热熔套对补口进行包覆，然后用夹具将电热熔套与PE外护管的搭接位置压紧，电热熔套剖开搭接位置采用横置木条压紧。通电，对电热熔套与PE外护管搭接位置及电热熔套剖开搭接位置实施电热熔焊接。要求电热熔套必须与PE外护管为同一生产厂家，以达到良好的熔合效果。根据PE外护管厚度、施工环境温度，设定合适的加热电流，保证适合的加热温度，防止加热温度过低(熔合不足)或过高(PE碳化)。

热收缩带烘烤密封：采用热收缩带对电热熔套筒与PE外护管的搭接位置进行进一步的密封处理，可使用液化石油气火焰喷枪对热收缩带进行烘烤加热。

现场发泡：电热熔套热熔焊接、热收缩带烘烤密封结束后，利用现场发泡机对补口位置进行现场发泡。现场发泡机注料完成后，先封堵聚氨酯注料口，待排气孔有聚氨酯溢出时将排气孔进行封堵。

② 存在的问题

热收缩带与PE外护管及电热熔套的粘接效果，与粘接表面是否存在水渍、油污以及烘烤温度、时间关系密切。加之采用单一的粘接方式以及搭接宽度比较小，随着工作钢管的热伸长，粘接位置容易开裂，易导致地下水从热熔焊接质量薄弱位置进入聚氨酯保温层。聚氨酯注料口、排气孔也是地下水进入聚氨酯保温层的薄弱位置。

3 改进工艺

3.1 改进后的补口结构

改进后的补口结构(见图2)主要包括两层：第1层仍为电热熔套+现场发泡。第2层为热收缩套组件(热收缩套+橡塑海绵，热收缩套为未非剖开型)，热收缩套组件外层采用热收缩套，轴向长度应保证超出电热熔套两侧各200 mm，热收缩套组件内层采用孔隙率较大的橡塑海绵，轴向长度应保证超出电热熔套两侧各30 mm。在热收缩套两端与PE外护管烘烤粘接后，还采用PET打包带和不锈钢丝在粘接位置进行双重加固密封。

图2 改进后的补口结构1.PE外护管 2.不锈钢丝 3.热收缩套 4.橡塑海绵 5.PET打包带 6.工作钢管焊缝

3.2 施工工艺

① 安装

始终保持管沟内的低水位，防止积水浸泡直埋热水保温管道及热收缩套组件。在工作钢管组对焊接前，将热收缩套套在已经安装到位的直埋热水保温管道上，保留原包装并包覆一定的保护材料，禁止踩踏，以及放置任何工器具、材料等。保护措施完善后，进行相邻预制直埋保温管的吊装、对口工作。在工作钢管组对焊接时，应避免焊渣飞溅至热收缩套的保护材料上，引发火灾，造成热收缩套损毁。

工作钢管组对焊接后，先进行电热熔套施工(与常规补口工艺一致)。与常规补口工艺不同的是，在电热熔套施工结束后先进行现场发泡，然后再进行热收缩套组件的安装。在进行热收缩套组件的安装时，先用橡塑海绵包覆电热熔套，并采用橡塑专用胶带粘接定型，然后将热收缩套安装到位。接下来，将热收缩套向上提起，自下向上烘烤热收缩套与PE外护管搭接位置，并保证收缩均匀。待烘烤完成后，检查整个受热面是否存在气泡，对有气泡的地方还应进一步烘烤，确保气体排出。对于工作钢管公称直径大于等于400 mm的热收缩套，应采用双组火焰同时对两道搭接位置进行加热。

② 检验

热收缩套收缩成型并冷却至常温后，外观不应有较大的翘边、褶皱。粘接部分的中间位置允许出现褶皱，但皱起部分高度应小于4 mm，整个粘接部分的褶皱数量不得超过6处。粘接部分外边缘不得出现褶皱。粘接部分的中间不得有碳化现象，边缘允许少量碳化，PE外护管不应有碳化现象。

③ 加固密封

检验合格后进行加固密封。先在距热收缩套两端各80 mm处各缠绕1圈PET打包带，使用打包机拉紧并将接头熔接。然后在距热收缩套两端各50 mm处各缠绕2圈304不锈钢丝，环向不得交叉，使用拉紧装置拉紧，用锁紧器将钢丝固定，拉紧的钢丝应轻微嵌入热收缩套表面并不应在横向产生移动。

④ 管沟回填

管沟回填应执行相关规范要求，并且回填材料不应含有石块及其他硬质杂物，以免损伤热收缩套。

3.3 改进工艺的优势

热收缩套组件将常规工艺中分段式热缩收带密封改进为热收缩套密封，消除了热收缩带与PE外护管粘接处易受工作钢管热伸长影响，导致的开裂。将常规补口工艺中暴露在土壤环境中的聚氨酯注料口、排气孔包裹在热收缩套内，杜绝了渗水。

热收缩套与PE外护管粘接处用于加固密封的PET打包带、不锈钢丝，耐酸碱性强，可经受地下水的侵蚀。PET打包带在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120 ℃，抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性、尺寸稳定性均比较突出。不锈钢丝采用环绕两圈后锁紧的方式，这样能够使热收缩套密封面在环向上每一点都能够受到相同的径向压力，从而保证了密封效果。

4 实际应用效果

在2011年建成的某热电厂热网中，有1 km管道敷设在河道内，完全淹没在河水中。改进补口工艺对直埋保温管道接头起到了良好的防护作用，工程已顺利通过了验收。从供暖期监测数据及现场观察情况来看，截至目前，直埋热水保温管道接头补口未发生泄漏，运行状况良好。