聚氨酯直埋保溫管的節能特點

聚氨酯直埋保溫管從節約能源、降低造價、縮短施工周期、保護環境多方面來看，不僅具有傳統地溝和架空敷設管道難以比擬的技術和實用性能，而且具有顯著的社會效益和經濟效益，但一個優質的直埋供熱管道工程還必須具備設計合理、保溫管道質量可靠1精心施工3個條件。由于直埋供熱技術在我國起步較晚，以上3個條件 尚需不斷完善。從工程實踐中出現的質量問題來看，應在設計和施工中特別注意以下幾個問題：
    一、在設計和施工中，一定要真正理解供熱管道直埋敷設方式分為有補償直埋敷設及無補償直埋敷設兩種方式，確實掌握兩種方式各自的工作原理，特點及其應用場合，以便在設計上合理選用，施工上安全、可靠、經濟。
    1．首先要掌握概念：有補償直埋敷設方式，是通過管線自然補償和補償器（如方形和波紋管補償器）來解決管道熱伸長量的，從而使熱應力為最小；無補償直埋敷設，簡單地說就是管道在受熱時沒有任何補償措施，而是靠管材本身強度來吸收熱應力。
    2． 無補償敷設方式的基本原理：在安裝管道時，首先給管道加熱到一定溫度，然后將管道焊接固定，當管道恢復到安裝溫度時（溫度降低），管道預先承受了一定的拉 應力。當管道通熱工作時，隨著溫度的升高，管道應力為零，當繼續升溫時，管道的壓應力增加，當溫度升到工作溫度時，管道的壓應力（熱應力）仍小于許用應 力。這樣，管道可以不用補償裝置而正常工作了。這種無補償方式應用第四強度理論，施工時需要對管道預熱，施工比較麻煩，但國內外已有大量工程實踐，理論計算可靠，能確保安全。另一種無補償方式是近幾年由我國北京煤氣熱力設計院提出的計算方法和應力分類采用安定性分析，應用第三強度理論。這種方式充分發揮鋼 材塑性潛力，施工方便，無需預熱。
    3．兩種敷設埋設深度考慮不同因素。
    （1）當確定采用有補償直埋敷設方式時，埋設深度只考慮由于地面荷載的作用不會破壞管道的穩定便可，從經濟、施工方便等方面考慮。當采用有補償直埋敷設方式時，盡量淺埋，一般覆土厚度大于0．6米即可，且與管徑大小無關。
     （2）當采用無補償直埋敷設方式時，埋設深度要考慮管道的穩定要求，穩定性主要與覆土厚度有關，一般比有補償埋得深，當采用不預熱的無補償直埋敷設管道時，最小覆土深度應按《城市熱網設計規范》（CJJ34—90）第7．2．15條執行，覆土厚度應與管徑大小成正比。
    4．設 計中究竟采用無補償敷設還是有補償敷設方式，原則是直管道較長，中間分支較少，供熱介質不超過100℃時，應優先選用無補償敷設方式，否則，應考慮有補償 敷設方式。具體的熱網主干線應采用無補償敷設方式，而分支庭院管網則應采用有補償敷設方式，但目前有的設計者偏愛有補償敷設，應提倡優化設計。
    二、施工前必須對生產預制聚氨酪保溫直埋管的廠家進行調研，進場后認真進行檢驗，對不合格的保溫管拒絕使用。
    三、在直埋管道施工中，焊接是一項保證工程質量的關鍵工作。
    1．必須是取得合格證書的焊工，方可在合格證書準許的范圍內施焊，沒有合格證書的焊工絕對不能參加焊接施工。
    2．焊接管接頭時，應做好工作坑，且應注意接頭打坡口及接頭焊接質量。
    四、固定支架，各種井室的施工質量直接影響工程質量和管道的使用壽命，如井室防水不好，將使部件因浸水遭到破壞。因此，應認真施工，確保施工質量。
    五、必須重視直埋管管道的打壓，在滿足打壓條件下，首先進行灌水排凈空氣，然后分兩步做：
    1．強度試驗：把管道內的壓力升至工作壓力的1．5倍后，在穩壓10分內無滲漏。
    2．嚴密性試驗：把管內的壓力降至工作壓力時，用1kg的小錘在焊縫周圍對焊縫逐個進行敲打檢查，在30分鐘無滲漏且壓力降不超過0．2個大氣壓即為合格。
    3．應按規范要求做好試壓記錄。
     六、現場接頭保溫施工。這一項內容是直埋管道施工特有的，施工質量好壞直接影響使用壽命，必須引起足夠重視。保溫管現場接頭保溫須在試壓合格后方可進行，保溫層有現場發泡施工和保溫瓦施工兩種方法，不管采用哪種方法施工，都不能出現環形空間，開裂、脫層等缺陷，保護層的做法有多種（如高密度聚乙烯和玻璃鋼保護層），但都必須保證接頭的整體性，嚴密性，防水性。
    七，回填土應在管道試壓，接頭，竣工測量，清掃完畢后方可進行，且必須按直埋管施工特點回填規定厚度砂子，千萬不可偷工減料。
    八、工程驗收，因直埋供熱管埋于地下，絕大部分屬于隱蔽工程，如果竣工驗收不認真，竣工資料不詳細，將會影響以后的使用。

直埋保溫管道的應力分析

點擊次數：65 發布時間：2010-5-27 17:41:43

直埋保溫管道的應力分析

直埋管道的安全性取決于管道的應力。管道中的應力可分為：
一次應力：管道在內壓和管道自重產生的應力；
二次應力：由于熱脹冷縮變形不能釋放而產生的周向溫差應力；
峰值應力：直管向結構不連續的管件釋放變形，在該管件上產生的應力。
由于存在土壤支撐可以看作是連續不斷的支架，管道自重產生的一次應力很小。由于存在土壤的磨擦作用，使管道的熱膨脹不能自由釋放，在管道中產生了很大的溫差二次應力。二次應力的水平遠遠高于一次應力，直埋管道的安全性主要取決于二次應力。
例 2 ：在例 1 中若由于土壤磨擦力的約束，使管道的熱膨脹完全不能釋放，這段管道被稱為錨固段，計算內壓引起的一次應力 σ1 、溫差引起的二次應力 σ2 以及管道的軸向力 Na。
內壓引起的一次應力 σ1 ：
式中： V ：鋼管的泊松系數，取 0.3 ；
Pd ：管道的計算壓力， 1Mpa ；
Di ：鋼管內徑， 0.115m ；
δ：鋼管臂厚， 0.0045m ；
計算得： σ1=11Mpa
溫差引起的一次應力 σ2 ： σ2=Ea（t-t0）
式中： E ： 20 號鋼彈性模量， 19 × 104Mpa
a ： 20 號鋼線膨脹系數， 11.2 × 10 -σm /m·℃
t ：管道工作溫度， 120 ℃
t0 ：管道安裝溫度， 20 ℃
管道的軸向力 Na 為 （σ）
Na= σ2A
=221 × 10σ × 0.0022
=48σ,200N
即管道的軸向力為 48 ， σ2t

由計算結果看出，二次應力已經超過了鋼材的基本許用應力（σ） =134 Mpa 和鋼材的屈服極限σ_s=21σ Mpa

保溫直埋管道的結構和特點

點擊次數：154 發布時間：2010-1-30 10:08:02

保溫直埋管道的結構和特點
直埋式預制保溫管是由輸送介質的內鋼管，外套管和在內鋼管和外套管之間填充的憎水不燃型聚氨酯保溫層緊密結合而制成的整體預制管材，保溫層采用發泡工藝使其和外套管緊密在一起。因為管道直埋，保溫管道直接承受土壤及地面活荷載，同時又受到地下潮氣及地下水侵蝕，因此，保溫直埋管在防水、防腐及機械強度等方面性能都要求較高，因此，僅管道一項直埋管工程造價較高。但因其工程綜合造價較低，施工簡便，和地溝敷設相比，節約土石方工程量、磚砌混凝土工程量，施工工期縮短一半以上。而且實際直埋保溫管道不僅保溫效果好，綜合造價低，而且在嚴格按要求施工的情況下，保溫管經六年實物解剖分析和人工老化試驗證實使用壽命在15年以上，而地溝敷設保溫管保溫材料為巖棉或離心棉一般3-5年需更換一次。綜上所述，直埋保溫管道在保溫性能，初投資，施工條件，維護工作量及日常運行費上均有較大優勢。 
保溫直埋管道的設計
因本工程空調用熱水的最高溫度為60℃，最低溫度為7℃，因此直埋管道承受的應力不會太大。一般直埋管道材料為20號無縫鋼管或Q235管材，在15℃以上的溫度下安裝時，直埋敷設供熱管道（<100℃）不用采取任何措施，按無補償安裝形式將管道直接埋設地下（無固定支座、無補償器），管道就可達到安全運行。因此對于區域供冷供熱（<100℃的水系統）使用無補償安裝形式將是便捷、安全和經濟的。無補償直埋敷設是利用土壤與外套管之間的摩擦力固定管道。管道敷設完覆土前應預熱管道，管線上無需設補償器，通常也無需設固定支架。為減小工程費用，可在預熱的同時進行水壓試驗。區域供冷供熱的管線特點是管內介質溫度不高（<100℃），工作壓力<1.0MPa，但管線較長，直管段經常長達幾百米。土壤摩擦力遠大于溫度應力，在直管段中間出現“錨固段”， 錨固端為危險斷面，要應力驗算使之滿足鋼材許用應力。使用無補償安裝形式的直埋敷設供熱管道的水平彎頭、三通處應力集中。，設計時，應通過應力計算，選擇合適壓力等級的彎頭及三通。一般來說，對空調供回水管道，為保險起見，在選用彎頭和三通時可以考慮采用比管道高一個壓力等級。

聚氨酯保溫直埋管在供熱工程中的應用

點擊次數：476 發布時間：2010-2-18 20:22:14

聚氨酯保溫直埋管在供熱工程中的應用
 

    聚氨酯保溫直埋管在國外一些發達國家已成為一項比較成熟的先進技術。近十幾年，我國供熱工程技術人員通過消化、吸收這項先進技術，正推動著國內管網敷設技術向更高的層次發展。十幾年來的實踐成果充分證明了聚氨酪保溫直埋管敷設方式與傳統的地溝及架空敷設相比，具有諸多優點。這也正是聚氨酪保溫直埋管在我國供熱工程上得以迅猛發展的內在動力。 
    聚氨酯保溫直埋管的優點 
    1．降低工程造價。據有關部門測算，雙管制供熱管道，一般情況下可以降低工程造價的25％（采用玻璃鋼做保護層）和10％（采用高密度聚乙烯做保護層）左右。 
    2.熱損耗低，節約能源。由于直埋管采用聚氨酪硬質泡沫塑料進行保溫，其導熱系數為：λ＝0．013—0．03kcal／m·h·oC，比其他過去常用的管道保溫材料低得多，保溫效果提高4~9倍。再有其吸水率很低，約為0．2kg／m2。吸水率低的原因是由于聚氨酯泡沫的閉孔率高達92％左右。低導熱系數和低吸水率，加上保溫層和外面防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃鋼保護殼，改變了傳統地溝敷設供熱管道“穿濕棉襖”的狀況，大大減少了供熱管道的整體熱損耗，熱網熱損失為2％，小于國際10％的標準要求。 
    3．防腐，絕緣性能好，使用壽命長。直埋保溫管由于聚氨酯硬質泡沫保溫層緊密地粘結在鋼管外皮，隔絕了空氣和水的滲入，能起到良好的防腐作用。同時它的發泡孔都是閉合的，吸水性很小。高密度聚乙烯外殼、玻璃鋼外殼均具有良好的防腐、絕緣和機械性能。因此，工作鋼管外皮很難受到外界空氣和水的侵蝕。只要管道內部水質處理好，據國外資料介紹，聚氨酪保溫管道的使用壽命可達50年以上，比傳統的地溝敷設、架空敷設使用壽命高3~4倍。 
    4．占地少，施工快，有利環境保護。直埋供熱管道不需要砌筑龐大的地溝，只需將保溫管埋人地下，因此大大減少了工程占地，減少土方開挖量約50％以上，減少土建砌筑和混凝土量90％。同時，保溫管加工和現場挖溝平行進行，只需現場接頭，可以縮短工期約50％以上。 
    5．國外生產聚氨酪保溫預制管，均設有滲漏報警線，一旦管道某處發生滲漏，通過報警線的傳導，便可在專用檢測儀表上顯示出保溫管道滲水、漏水的準確位置及滲漏程度的大小，以便通知檢滲人員迅速處理漏水的管段，保證供熱管網的安全運行。國內生產的保溫管目前末設滲漏報警線，有待補上這一空白。 
    總之，聚氨酯保溫直埋管不僅具有傳統地溝和架空敷設管道難以比擬的先進技術、實用性能，而且還具有顯著的社會效益和經濟效益，也是供熱節能的有力措施。采用直埋供熱管道技術，標志著我國供熱管道技術發展已經進入了新的起點。隨著這項先進技術的進一步完善和發展，供熱管道直埋取代地溝和架空勢在必行。 
    聚氨酯保溫直埋供熱管   設計和施工應注意的問題 
    聚氨酪保溫直埋管從節約能源、降低造價、縮短施工周期、保護環境多方面來看，不僅具有傳統地溝和架空敷設管道難以比擬的技術和實用性能，而且具有顯著的社會效益和經濟效益，但一個優質的直埋供熱管道工程還必須具備設計合理、保溫管道質量可靠1精心施工3個條件。由于直埋供熱技術在我國起步較晚，以上3個條件尚需不斷完善。從工程實踐中出現的質量問題來看，應在設計和施工中特別注意以下幾個問題： 
    一、在設計和施工中，一定要真正理解供熱管道直埋敷設方式分為有補償直埋敷設及無補償直埋敷設兩種方式，確實掌握兩種方式各自的工作原理，特點及其應用場合，以便在設計上合理選用，施工上安全、可靠、經濟。 
    1．首先要掌握概念：有補償直埋敷設方式，是通過管線自然補償和補償器（如方形和波紋管補償器）來解決管道熱伸長量的，從而使熱應力為最小；無補償直埋敷設，簡單地說就是管道在受熱時沒有任何補償措施，而是靠管材本身強度來吸收熱應力。 
    2．無補償敷設方式的基本原理：在安裝管道時，首先給管道加熱到一定溫度，然后將管道焊接固定，當管道恢復到安裝溫度時（溫度降低），管道預先承受了一定的拉應力。當管道通熱工作時，隨著溫度的升高，管道應力為零，當繼續升溫時，管道的壓應力增加，當溫度升到工作溫度時，管道的壓應力（熱應力）仍小于許用應力。這樣，管道可以不用補償裝置而正常工作了。這種無補償方式應用第四強度理論，施工時需要對管道預熱，施工比較麻煩，但國內外已有大量工程實踐，理論計算可靠，能確保安全。另一種無補償方式是近幾年由我國北京煤氣熱力設計院提出的計算方法和應力分類采用安定性分析，應用第三強度理論。這種方式充分發揮鋼材塑性潛力，施工方便，無需預熱。 
    3．兩種敷設埋設深度考慮不同因素。 
    （1）當確定采用有補償直埋敷設方式時，埋設深度只考慮由于地面荷載的作用不會破壞管道的穩定便可，從經濟、施工方便等方面考慮。當采用有補償直埋敷設方式時，盡量淺埋，一般覆土厚度大于0．6米即可。