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摘要：随着我国社会经济发展和城市化进程加快，城市人口不断增多，建筑规模扩大，对市政供热带来了较大的压力。而供热面积的增大使得供热管道的敷设长度和管径也要相应增大，在管道敷设施工中采用何种施工方式能够更加安全有效，并且保障经济效益，成为目前行业内部研究的重点课题。针对市政供热管道敷设方式进行分析比较，发现不同方式的特点以对城市供热系统提供有力帮助。
关键词：市政供热管道；敷设方式；特点及优势
引言：城市化进程不断加快背景下，公共服务设施一定要不断加强，供热系统是保障城市居民生活需求的关键。目前城市中大多采取集中供暖方式，因而供热管道的敷设对于供热系统正常运转有着重要意义。在供热管道的敷设中，不同的施工方式会带来不同的经济效益，施工单位要选择节能环保、安全卫生的供热管道敷设方式进行施工，节约施工成本，提升供热管道的安全性能。
一、市政供热管道可能受到的损坏问题
供热管道在设计过程中，需要根据实际情况选择合适的压力标准，但是由于供热过程中温度上升，所受压力较大，供热管道会受到较大的内部温度应力，导致供热管道体系中产生轴向应力，温度应力的膨胀和轴向应力会导致供热管道无法承受而出现损坏问题。因此，加强对市政供热管道敷设方式的探索，有利于降低因为压力问题而导致的管道损坏。下面对管道受破坏后的两个方面进行讨论。
1.强度破坏
第一是循环塑性变形破坏。由于供热管道在运行过程中，内部温度较大，并且随着供热温度的调节而发生变化，这种差异较大的温度变化会导致供热管道的热胀冷缩。由于供热管道长度较长，为防止渗漏问题施工十分严格，因此热胀冷缩会导致轴向压缩和轴向拉伸的变形问题，这些温度应力导致的轴向应力，将导致供热管道出现循环塑性变形破坏，最终影响到供热管道的实际运行稳定。
第二是低循环疲劳破坏。由于城市规模逐渐扩大，对供热需求越来越高，因此供热管道敷设长度增长，路径也更加复杂。这就使得供热管道在敷设中需要大量的连接设备，比如三通、弯头等等，繁复的连接工作导致管道一体性较差，在温度差异中受到较大的应力影响，产生疲劳性破损问题。
第三是高循环疲劳破坏。这是因为供热管道大部分埋设于地下，受到上层土壤的压迫，尤其是城市中公路负荷较大，对管道压迫性较强，集中的应力导致管道的变形和破坏。
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2.丧失稳定破坏
一是局部失稳。由于供热管道局部的构造是一种薄壁贝壳类的结构形式，并且承受着轴向压应力，很有可能出现局部的失稳状态，导致管道受到损害。这种局部失稳的清康，海域供热管道的厚度、管径有着直接联系，管道越厚越不容易失稳，管径越大越容易失稳。
二是整体失稳破坏。供热管道在温差的变化下，产生温度压力和轴向压力，在供热过程中呈现出最大的压力状态，导致供热管道产生压杆效应，出现整体失稳情况的发生。
二、市政供热管道敷设方式对比探讨
1.无补偿冷安装敷设
无补偿冷安装敷设方式，是指在供热管道整体焊接施工过程中，焊接温度和回填温度保持一致，在常温下操作施工。这种敷设方式经济方便，并且在供热管道在敷设前也不需要加预应力，不需要补偿器，施工效率较高。在对应力分类时，使用分类法和安定性分析法，首先，对一次应力进行分析，将供热管道运行过程中产生的轴向应力进行分析。其次是二次应力的分析。在供热管道运行中温度发生变化时，针对温度差检测的压缩和拉伸应力。最后是三次应力分析。在前两种应力的作用之后，供热管道构建开口连接处的连接影子。在三种应力的检测分析结果下，要对供热管道的荷载和强度进行分析验算，满足无补偿冷安全敷设时，就可以采用此种方式。
无补偿冷安装敷设需要在冷态的温度环境下，以保证供热管道处于零应力状态中，这样一来，即使出现了温度上升导致的膨胀，也会使应力处在可控制范围之内，充分发挥供热管道的材料性能和承载能力。
2.有补偿的供热管道敷设
在供热管道实际敷设工作中，由于受到不同地质环境的影响和工程场地的限制，一般还是会使用补偿器进行补偿敷设。为了保护补偿器在受到不均匀应力的时候不会变形损坏，还可以配备固定支架和补偿弯，以保护应力集中的弯头、三通等构建部位。
这种敷设方式将供热管道的热应力提前释放出来，降低了供热管道在实际运行中的应力强度，减小了供热管道局部失稳的可能性。经过固定支架和补偿器的使用，供热管道的埋设完全处于滑动状态，在这种情况下，管道的受力情况如下图所示：
3.供热管道预热安装敷设
供热管道预热安装敷设工作有两个方式，整体预热和分段预热。整体预热一般是在在供热管道折角较少的区域，并且减少弯曲度过大的构件，实用一些自然的构建，如果管道较长可以设置一次性补偿器。分段预热是在整体预热工作不到位的情况下，对部分管道安装进行预热工作，保持管道的温度和稳定。由于供热管道预热安装敷设能够提前将应力进行释放，并且在一次性补偿器的辅助下，对满足设计压力、供水温度和伸长量的三个参数进行计算，从而设计吸收供热管道在运行中的热伸长应力，保障供热管道在实际运行中的应力减少。预热安装敷设方式与冷安装敷设方式相比，由于供热管道应力下降，因而在施工中难度降低。
4.不同供热管道敷设方式的运行维护
对于无补偿冷安装敷设施工来说，由于供热管道网络中几乎没有补偿器和固定用的制作，因此，只要保障供热管道的材质质量合格，在施工过程中严格监督质量问题，提升施工水平，确保工程质量达标。那么，在后期的运行过程中供热管网发生泄露的问题可能性较小，运行维护管理成本较低，工作量较小。而有补偿供热管道敷设方式，不管是直埋安装还是检查室安装，由于需要补偿器和固定支座，这就导致长时间运行中，保温管的保护层可能会裂开，保温层进水、钢管腐蚀，最终导致泄漏问题的发生。理论上讲，有补偿的供热管道敷设使用寿命一般比无补偿冷安装敷设方式短。因此，设置较多的补偿器和固定支架，会导致管道有发生泄露的隐患，影响管网的安全运行。这就导致管网运行安全性差，管理成本较高。而预热安装敷设则介于二者之间，不需要补偿器和支架的管道区域泄漏问题发生概率较小，而局部预热安装区域的运行维护工作需要假期那个。
三、结束语
总而言之，热管供热管道的敷设方式不同，管道温度应力和轴向应力也会不尽相同，在施工设计中要对应力范围进行分析，选择最佳的管道敷设方式。一般情况下可以选择无补偿冷安装敷设方式，对于管径较大、温差较大的管道用热安装的敷设方式，不同敷设方式相互组合，是提升城市供热水平，做好节能减排工作的重要方式。
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论文作者:于洪彦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/25
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