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PERT-II型預製直埋保溫管在城鎮供熱工程中的應用

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-10-09 10:02

高密度聚乙烯外護管聚氨酯發泡預製直埋保溫複合塑料(簡稱PERT-II型預製直埋保溫管),由高密度聚乙烯外護管、聚氨酯泡沫塑料保溫層和工作管緊密結合而成。

a、外護管:PERT—II型預製直埋管外層采用高密度聚乙烯外護管;

b、保溫層:采用硬質聚氨酯泡沫塑料。保溫層材料為密度60kg/m3的硬質聚氨酯泡沫,充分添滿PERT—II型管與套管之間的間隙,並具有一定的粘接強度,使耐熱聚乙烯(PERT—II)管材、外護管及保溫層三者之間形成一個牢固的整體。聚氨酯直埋保溫管泡沫具有良好的機械性能和絕熱性能,通常情況下可耐溫120℃通過改性或與其它隔熱材料組合可耐溫180℃。

c、工作管:PERT-II型預製直埋保溫管采用耐熱聚乙烯(PERT-II)管。

PERT-II型預製直埋保溫管又稱“PERT-II保溫複合塑料管”,是由高密度聚乙烯外保護層、聚氨酯硬質泡沫塑管和耐熱聚乙烯(PERT-II)管材組成。PERT-II預製直埋保溫管具有優良的性能被用於城鎮集中供熱二次管網管道係統,其外保護層、保溫層、工作管三部分,外保護層材料為高密度聚乙烯;保溫層采用硬質聚氨酯泡沫塑料;PE-RT II工作管采用II型耐熱聚乙烯(PE-RT II)專用管道原料 耐低、高溫達-40至110°C,PE-RT II工作管能長期輸送95°以下熱水且具有耐腐蝕、使用壽命長達50年、保溫效果好,分子連接安全客戶、施工方便等特點。自2011年起在我國北方的天津、山東、河南、吉林、河北、內蒙古等幾十個城市小區熱力管網改造工程、新建工程的試用,試點案例非常成功的,符合國家“十.三五”規劃“新材料、新能源”現已廣泛被推廣 ,於2015年11月23日發布了CJ/T480-2015《PERT-II預製直埋保溫管》國家標準 。

PERT國標製定時參考了ISO的《冷熱水用耐熱聚乙烯(PERT)管道係統》等國際標準和奧地利國家標準的相關部分,並考慮了國內的生產實際情況和技術能力,因此具有一定的先進性。新標準的實施,對於行業的質量要求和健康發展有積極作用。

近年來,我國PERT管道在建築內冷熱水管道領域的應用發展很快,原材料也有了進一步的發展。2002年,行業標準《冷熱水用耐熱聚乙烯(PERT)管道係統》發布,但是由於當時行業標準參照的是德國標準《耐熱聚乙烯(PERT)管道——一般質量要求》和《耐熱聚乙烯(PERT)管道——尺寸》,這兩個標準都是基於I型PERT材料的性能指標編製的。隨著材料的發展,II型PERT材料的性能指標已經遠遠高於第一代材料,國際標準ISO22391《冷熱水用耐熱聚乙烯(PERT)管道係統》也已經完成修訂更新,增加了II型PERT管道的要求。

保溫複合塑料管按工作管所用材料可分為:

a) PPR保溫複合塑料管,代號為PUPPR;

b) PVC-C 保溫複合塑料管,代號為PUPVC;

c) PERT-II保溫複合塑料管,代號為PUPE;

d) PB保溫複合塑料管,代號為PUPB。

 

1、保溫性能好,熱損失僅為傳統保溫管材的25%,長期運行可節約大量能源,顯著降低能源成本。 

2、具有很強的防水和耐腐蝕能力,無需敷設管溝,可直接埋入地下或水中,施工簡便快捷,綜合造價低。 

3、在低溫條件下也具有良好的耐腐蝕和耐衝擊性能,可直接埋入凍土層。

4、使用壽命可達30年以上,正確的安裝和使用管網維修費用極低。

 

外護管材料應符合GB/T29047的規定。

保層材料應采用聚氨酯硬質泡沫塑料,其性能應符合GB/T29047的規定。

工作管:

PPR工作管原材料應符合GB/T18742.1的規定。

PVCC工作管原材料應符合GB/T18993.1的規定。

PERT-II工作管原材料應符合GB/T28799.1的規定。

PB工作管原材料應符合GB/T19473.1的規定。

 

1)衛生性能

生活熱水輸送用管材的衛生性能應符合GB/T17219的規定。

2)保溫複合塑料管

a.外觀:保溫複合管外觀應清潔,可視麵不應有影響其性能的構槽、裂紋、凹陷、雜質、顏色不均等缺陷。

b.管端垂直度:保溫複合塑料管管端的外護管宜與聚氨酯泡沫塑料保溫層齊平,且應與工作管的軸線垂直,角度誤差應小平2.5°。

c.擠壓變形及劃痕:保溫層受擠壓變形時,徑向變形量不應大於設計保溫層厚度的15%。外護管劃痕深度不應大於外護管最小壁厚的10%,且應不大於1mm。

d.管端預留段長度及偏差:工作管兩端留出的無保溫預留段長度應滿足保溫複合塑料管連接的要求,兩端預留長度之差應不大於20mm。

e.管端泡沫脫層:保溫層應與工作管及外護管緊密粘接,管段泡沫脫層徑向尺寸應不大於2mm,沿軸向的深度不應超過70mm,環向累計長度不應大於圓周長的1/3。

3)外護管表麵溫度

在運行工況下外護管表麵的溫度應小於50℃。

4)外護管外徑增大率

保溫複合塑料管發泡前後,外護管任一位置同一截麵的外徑增大率應不大於2%。

5)最大軸線偏心距

當外護管外徑不大於160mm時,軸線偏心距應不大於3.0mm;當外護管外徑大於160mm時,軸線偏心距應不大於4.5mm。

6)軸向剪切強度

在23℃條件下,保溫複合塑料管的軸向剪切強度應不於0.09MPa。

7)環剛度

保溫複合塑料在環剛度應不小於4KN/㎡。

8)抗衝擊性

在-20°條件下,用3.0kg的落錘從2m高處落下對外護管進行衝擊,外護管不應有可見裂紋。

9)柔韌性

適用於外護管公稱外徑不大於50mm的PUPE、PUPB保溫複合塑料管。當外護管最小彎曲半徑不大於外護管公稱外徑的30倍時,保溫層與外護管不應破裂,外護管的不圓度應不大於30%,與外護管連接部位的保溫層裂紋寬度應不大於5mm。

10) 蠕變性能

蠕變比率應不於5。

 

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,雙管製供熱管道,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。由於直埋管采用聚氨酯硬質泡沫塑料進行保溫,其導熱係數為: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於聚氨酯泡沫的閉孔率高達92%左右。低導熱係數和低吸水率,加上保溫層和外麵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%,小於國際10%的標準要求。

3.防腐,絕緣性能好,使用壽命長。直埋保溫管由於聚氨酯硬質泡沫保溫層緊密地粘結工作管,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,工作管很難受到外界空氣和水的侵蝕。隻要管道內部水質處理好,據國外資料介紹,聚氨酯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築龐大的地溝,隻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,減少土建砌築和混凝土量90%。同時,保溫管加工和現場挖溝平行進行,隻需現場接頭,可以縮短工期約50%以上。

5.國外生產聚氨酯保溫預製管,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,標誌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。

 

施工注意事項

由於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,然後將管道焊接固定,當管道恢複到安裝溫度時(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)仍小於許用應力。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。

一是當確定采用有補償直埋敷設方式時,埋設深度隻考慮由於地麵荷載的作用不會破壞管道的穩定便可,從經濟、施工方便等方麵考慮。當采用有補償直埋敷設方式時,盡量淺埋,一般覆土厚度大於0.6米即可,且與管徑大小無關。

二是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《城市熱網設計規範》(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。具體的熱網主幹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製聚氨酯保溫直埋管的廠家進行調研,進場後認真進行檢驗,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範圍內施焊,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,首先進行灌水排淨空氣,然後分兩步做:

1.強度試驗:把管道內的壓力升至工作壓力的1.5倍後,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分鍾無滲漏且壓力降不超過0.2個大氣壓即為合格。

3.應按規範要求做好試壓記錄。

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後方可進行,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,清掃完畢後方可進行,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。