弹性弯曲敷设在直埋供热管道中的应用

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1、弹性弯曲敷设在直埋供热管道中的应用摘要：直埋供热管道的折点处理是供热工程中的重点难点，尤其是大口径大 温差时，小折点的处理还存在“模糊地带”。采用弹性弯曲敷设则可以很好地解 决小折点的问题，同时还能为供热工程提供很多便利之处。关键词：直埋供热管道；小折点处理；弹性弯曲敷设对于直埋供热管道而言，折点的处理是一直以来是重点难点技术。尤其近些 年，供热管道趋于向大温差大口径发展，有很大的轴向应力，折点处应力十分集 中，成为许多管道爆管的主要原因。一、处理直埋供热管道的折点存在的问题在直埋供热管道敷设时，必然会出现转弯或转角的情况。根据处理方式不同 可分为三类：转弯或转角在1090范围，采用普通或大倍

2、率弯头；转角 在320范围，采用大倍率或长弧长弯头；小于5或很小转角或折角。由 于管道敷设中避让地下管线、管线坡度变化、施工偏差等原因，第三类的折点处 理在直埋供热工程中最为多见。目前的常规做法，第类折点采取不处理或采取技术措施的办法。城镇供 热直埋热水管道技术规程CJJ/T81-2013中规定管道小角度折角不大于表1中数 值时，可视为直管段，即不处理。而大于表中数值时，可按照该规范条款 4.2.6 中规定采取处理措施：（a）弯管；（b）串联使用小折角；（c）“Z ”形管段代 替折角；（d）“n ”形管段代替折角；（e）小折角和“L”形管段串联；（f） 两个“L”形管段串联；（g）“Z”形和“

3、L”形管段串联。表 1 可视为直管段的最大折角最大平面折角循环工作温差（t-t ）（C）1 2当前，供热管道呈现向大温差大口径方向发展，管道口径已达到 1400mm 以 上，循环工作温差达到loot以上。由表1可以看出，大口径大温差供热管线允 许的折角角度趋于 0，因此折角必须处理。而 4.2.6中规定采取处理措施的几种 方法中，(a)需要工厂预制，制造难度大成本高，施工精度较难保证；(b)仍 然存在折角，不具有普适性；(c)(d)(e)(f)(g)需占用更多占地和施 工空间，不具有普适性。上述措施均存在诸多不便，实际中很少采用。因此，供热管线的小折角处理成为“模糊地带”。二、弹性弯曲敷设的应

4、用弹性弯曲敷设是利用管道自身的柔性，在不影响管道自身强度且考虑实际施 工可操作的情况下，直埋供热管道转弯的方法。如图 1 所示。通过先焊接直管， 然后安装在曲线的沟槽中，回填前用外力使管道弯曲至预定方向，从而实现管道 的转弯。弹性弯曲敷设可用于水平和纵向的转弯。图 1 弹性弯曲敷设示意图在实施中，为不影响管道自身强度需要确定管线的最小转弯半径R,可按以 下公式计算：式中：R曲率半径或转弯半径E弹性模量d 管道外径steel。一法向应力通过上式计算出转弯半径后，即可推出对应 12m 管道的转弯角度及转弯偏移 量。部分结果列于表 2，以便使用。表2 弹性弯曲敷设参数对照表对应12m管道dste弹性

5、敷设的mel最小曲率半径R m最大转角最大偏移a l m1.7290.940.099421.5241.310.137020.4211.630.171820.3242.120.222630.2722.530.2655290.2193.140.3290.3251674.120.4310.2191136.110.6390.159828.420.8800.1085911.621.213理论上讲，只要可以提供转弯半径的空间，弹性弯曲敷设可用于实现任意转 角的方向改变。例如，沿曲线道路敷设时，只要道路的弯曲半径小于管道的弹性 弯曲敷设的最小曲率半径，即可沿道路开挖沟槽并焊接直管道安装。但对于局部管道的转弯

6、，如角度太大则会出现连续的或不同方向弹性弯曲敷 设，施工精度难以保证，施工难度加大。因此实际操作中不建议大于5根12m管 道的弹性弯曲敷设。再对应表中的角度，可以得出对于大口径大温差管道局部的 转弯，弹性弯曲敷设最好用于 5以下的转角。这样一来，供热管线的小折角处 理不再是“模糊地带”。三、应用实例银川某供热工程中，主线管径DN1400，最大循环温差100C，敷设长度约 40km，全程采用无补偿冷安装方式。本工程的设计图纸中一般情况下全部3以 下折角采用弹性弯曲敷设，施工过程按图纸施工，未出现实际操作问题。本工程 目前已运行至第三个采暖季，管线未出现异常情况，运行效果良好。通过实践证 明弹性弯曲敷设方法合理可行。四、结论通过上述理论和实践的论证直埋供热管道弹性弯曲敷设是一种科学、合理、 有效和可行的小折角处理方法。并且其具有以下优点：1 空间允许时，可按自然地形或道路走向敷设管道，而不需设置大量弯头；2 处理了局部小折角的问题，同时避免了使用其他占用大空间的方法。3 应力均匀施加在弯曲管段，减少了应力集中点，降低了爆管的隐患。4 现场方便操作，效率高，成本低。因此，在遇到大段的弯曲路由或局部小角度转角时，应优先采用弹性弯曲敷 设。