某DN 1000热力管道,设计温度120℃,设计压力1.6MPa,钢管材质为Q235B 碳素结构钢,聚乙烯外保护壳保温管,阀门采用金属硬密封焊接蝶阀,阀体、阀杆材质为碳钢,密封材料为不锈钢。采用直埋敷设。管道是按照直埋无补偿敷设设计的,这种无补偿设计需要管道施工时采用预热,从而降低管道的应力幅度,经济、安全与可靠。管道常见的预热方式有三种,即热水预热、热风预热和电预热。下面结合工程实际对直埋供热管道的电预热做简单讲述。


  电预热的目的是将管道受热后产生的热应力提前释放,见图9.5.1设备的输入口处接低电流,高电压,在输出口处接高电流、低电压,一般输出电压不高于60V,输出电流在3000~5000A。开机通电后,电流越大,时间越长,产生的热量就越多,使管道不断伸长,当伸长量达到设计预热伸长量时即可进行补偿器焊接固定和管沟回填。如果管子较长可以分段预热,有的工程预热段在350~900m左右。施工之前将预热管段两端管道口用端帽密封,防止气体流通。为了使回填过程中管道的伸长量不回缩,需继续预热保持恒温,直到焊接完成、回填结束后方可停止预热。


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  预热安装的基本原理是在管道的最低温度和最高温度之间选取一个温度点tm,在该温度下,使管道内应力为0.一般情况下,t值选取中间温度,即最低温度和最高温度的平均值。在实际预热安装中,无论采用局部回填还是敞口预热,管段因加热发生伸长时,土壤与管道外壁的摩擦力是不可避免的,它将阻碍管道的自由伸长。因此实际预热温度比中间温度t略高5℃.在该工程中预热温度设定为65℃,预处理管段的伸长量为:


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  按要求对管道进行回填,回填土为均匀的密石土,要求分层碾压,一般要求回填至管道上端200~300mm。


  在预热管道管网两端设置标尺,以便预热伸长后计算管道伸长量。其设计计算伸长量应该等于管道两端伸长量之和。


  在指定的时间内对管沟进行回填。回填时要严格控制管道的回缩量,对回填土每200~300mm就要分层夯实与碾压一次,回填时要按照从预热管道的两端向中间的顺序进行回填。目的是要在管网中形成锚固段,产生预应力,从而使管路的轴向应力降低到冷安装时的一半。回填土回填质量对后续施工质量起到很大制约作用。


  管道电预热无补偿配管施工简单方便,施工速度快,预热均匀,预热时间短,热消耗量较小,有效提高管网的安全性和可靠性及使用寿命,电预热设备体积小、易操作、无噪声,自动监控。管道的轴向应力可以降低到冷安装时的一半,取消了一次性补偿器安装中大量使用的一次性补偿,施工费用相对较低。


  在石油化工装置配管设计过程中,笔者也采用了类似的无补偿配管设计,具有较好的效果。






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