某DN 1000熱力管道，設(shè)計(jì)溫度120℃，設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，鋼管材質(zhì)為Q235B 碳素結(jié)構(gòu)鋼，聚乙烯外保護(hù)殼保溫管，閥門采用金屬硬密封焊接蝶閥，閥體、閥桿材質(zhì)為碳鋼，密封材料為不銹鋼。采用直埋敷設(shè)。管道是按照直埋無補(bǔ)償敷設(shè)設(shè)計(jì)的，這種無補(bǔ)償設(shè)計(jì)需要管道施工時(shí)采用預(yù)熱，從而降低管道的應(yīng)力幅度，經(jīng)濟(jì)、安全與可靠。管道常見的預(yù)熱方式有三種，即熱水預(yù)熱、熱風(fēng)預(yù)熱和電預(yù)熱。下面結(jié)合工程實(shí)際對(duì)直埋供熱管道的電預(yù)熱做簡(jiǎn)單講述。

  電預(yù)熱的目的是將管道受熱后產(chǎn)生的熱應(yīng)力提前釋放，見圖9.5.1設(shè)備的輸入口處接低電流，高電壓，在輸出口處接高電流、低電壓，一般輸出電壓不高于60V，輸出電流在3000～5000A。開機(jī)通電后，電流越大，時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量就越多，使管道不斷伸長(zhǎng)，當(dāng)伸長(zhǎng)量達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)熱伸長(zhǎng)量時(shí)即可進(jìn)行補(bǔ)償器焊接固定和管溝回填。如果管子較長(zhǎng)可以分段預(yù)熱，有的工程預(yù)熱段在350～900m左右。施工之前將預(yù)熱管段兩端管道口用端帽密封，防止氣體流通。為了使回填過程中管道的伸長(zhǎng)量不回縮，需繼續(xù)預(yù)熱保持恒溫，直到焊接完成、回填結(jié)束后方可停止預(yù)熱。

  預(yù)熱安裝的基本原理是在管道的最低溫度和最高溫度之間選取一個(gè)溫度點(diǎn)tm，在該溫度下，使管道內(nèi)應(yīng)力為0．一般情況下，t值選取中間溫度，即最低溫度和最高溫度的平均值。在實(shí)際預(yù)熱安裝中，無論采用局部回填還是敞口預(yù)熱，管段因加熱發(fā)生伸長(zhǎng)時(shí)，土壤與管道外壁的摩擦力是不可避免的，它將阻礙管道的自由伸長(zhǎng)。因此實(shí)際預(yù)熱溫度比中間溫度t略高5℃．在該工程中預(yù)熱溫度設(shè)定為65℃，預(yù)處理管段的伸長(zhǎng)量為：

  按要求對(duì)管道進(jìn)行回填，回填土為均勻的密石土，要求分層碾壓，一般要求回填至管道上端200～300mm。

  在預(yù)熱管道管網(wǎng)兩端設(shè)置標(biāo)尺，以便預(yù)熱伸長(zhǎng)后計(jì)算管道伸長(zhǎng)量。其設(shè)計(jì)計(jì)算伸長(zhǎng)量應(yīng)該等于管道兩端伸長(zhǎng)量之和。

  在指定的時(shí)間內(nèi)對(duì)管溝進(jìn)行回填。回填時(shí)要嚴(yán)格控制管道的回縮量，對(duì)回填土每200～300mm就要分層夯實(shí)與碾壓一次，回填時(shí)要按照從預(yù)熱管道的兩端向中間的順序進(jìn)行回填。目的是要在管網(wǎng)中形成錨固段，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而使管路的軸向應(yīng)力降低到冷安裝時(shí)的一半。回填土回填質(zhì)量對(duì)后續(xù)施工質(zhì)量起到很大制約作用。

  管道電預(yù)熱無補(bǔ)償配管施工簡(jiǎn)單方便，施工速度快，預(yù)熱均勻，預(yù)熱時(shí)間短，熱消耗量較小，有效提高管網(wǎng)的安全性和可靠性及使用壽命，電預(yù)熱設(shè)備體積小、易操作、無噪聲，自動(dòng)監(jiān)控。管道的軸向應(yīng)力可以降低到冷安裝時(shí)的一半，取消了一次性補(bǔ)償器安裝中大量使用的一次性補(bǔ)償，施工費(fèi)用相對(duì)較低。

  在石油化工裝置配管設(shè)計(jì)過程中，筆者也采用了類似的無補(bǔ)償配管設(shè)計(jì)，具有較好的效果。