供热管网试压时外压轴向波纹管补偿器的失效类型及预防措施

供热管网投入运行后，由于受管道内热媒的加热作用，管道会伸长；当停止供热、管道温度降低时，管道会缩短。为了保证管网在热状态下的稳定和安全运行，就需要在供热管网中设置固定支架，在固定支架间设置补偿器，以消弱或消除因热膨胀而产生的应力，并使管道的热伸长方向得到控制。

波纹管补偿器是利用波纹管中的弹性元件的有效伸缩来吸收管线由于热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置。在直埋供热管道中，外压单式轴向波纹管补偿器因其具有补偿量大、寿命长、经济性好的特点而得到广泛应用。但它对安装的要求较高，需要严格按照设计及技术规范施工，保证补偿器与前后直埋管道同轴，距补偿器12米范围内不应有折角和弯头，安装前应将管沟底部夯实铲平，否则将造成寿命缩短甚至变形失效。

某公司煤矿棚户区改造项目集中供热工程热水管线全长19公里，全线采用直埋形式，地质条件复杂，设计温度110℃，采用外压单式轴向波纹管补偿器，共设置560个。由于各种原因，在管道试压过程中先后出现了多起补偿器损坏的情况，造成了较大经济损失，并影响了工期。本文根据该工程实际情况，就试压过程中轴向波纹管补偿器容易发生变形失效的几种情况进行探讨，并提出预防措施，以供广大同仁在施工中予以重视与预防。

固定墩强度未达到规定要求。由于工期紧，试验段固定墩浇筑第三天就进行强度试验，试验压力达到1.85MPa（设计供水工作压力2.4 MPa，强度试验压力为设计工作压力的1.5倍即3.6 MPa）时补偿器被拉长而报废，同时固定墩发生位移而失效，需要重新返工。

按照施工规范的规定，试压前固定墩的混凝土应达到设计强度，固定墩上部及四周已按照规范进行回填。该固定墩前侧为90°弯头，试压时承受盲板力，而固定墩未达到设计强度，四周及墩顶没有进行回填，因而造成固定墩及补偿器的变形损坏。

二、压力试验段划分不合理。试验段划分时没有考虑补偿器位置，直接在补偿器附近加盲板试压，补偿器与盲板之间没有固定墩，盲板自由端没有进行加固或加固不合适，试压时补偿器承受内压力被拉长而报废。本工程中某段试压管道与不试压管道相隔10米，补偿器与盲板之间没有固定墩，为了保证试压安全，对补偿器进行了加固，但没有按照厂家要求进行，试压管道与非试压管道之间用三根【16槽钢进行连接，槽钢之间用三块钢板进行固定，在回水管道试验压力升到1.5MPa（设计回水工作压力1.6 MPa，强度试验压力为设计工作压力的1.5倍即2.4 MPa）时补偿器猛然伸长达180，槽钢扭成了麻花状。

长距离供热管道需要分段进行试压，试验段的划分除了按照施工班组或施工队进行划分外，还应考虑补偿器及固定墩的位置，一般不应有自由端，更不能把补偿器做为自由端，否则应对管端或补偿器进行可靠加固，使其不能自由移动。一般情况下，打压段与非打压段不能相隔太远，两者之间应用打压短管连接，打压短管一般不大于1米，以方便拆卸，见附图1。管端加固应采用同径钢管顶在两段管道中间，使管端刚性固定而不能发生位移，因而补偿器也就避免了承受内压力。如无法使管端刚性固定，则应将补偿器进行加固，使其刚性连成一体。补偿器的加固方法见下节。

三、补偿器前端出现弯头。由于补偿器前端为弯头，补偿器没有经过加固就进行打压，致使补偿器承受轴向内拉力而发生变形损坏。

在有弯头的情况下，一般不应再设置补偿器，因为弯头本身具有热补偿作用，补偿器在压力试验及管道运行中都承受盲板力。因此这种情况应该与设计协商取消补偿器。在没有取消补偿器的情况下试压时，应首先对补偿器进行加固，然后才能进行压力试验。以DN700补偿器为例，如附图2所示，加固应采用6根∠100*63*8角钢或【10槽钢，沿圆周均布焊接。角钢一端焊在补偿器外护管上，另一端通过100*250*10钢板焊在接管上。两端焊缝长度均不小于200，以保证焊接强度。试压结束后角钢及钢板等及时割除，切割时焊缝位置留茬，不得损坏波纹补偿器。

四、补偿器本身质量问题。补偿器安装前应会同生产厂家、业主、监理一起对其质量进行验收，检查其型号、规格是否与设计相符，尺寸偏差是否在规范允许范围内，并要校对产品合格证，安装前按照设计图纸核对每个补偿器的型号和安装位置及安装方向，杜绝不合格产品安装到管线上造成返工损失。

另外，管道试压时应缓慢升压，排净管内空气；保压时间严格按照设计或规范规定，不得随意延长；泄压时压力不能下降太快，防止形成负压，否则将降低补偿器的疲劳强度。由于波纹管的材料为不锈钢，因此试压用水中的氯离子含量不能超过25PPM。

综上所述，补偿器的损坏都是由于没有严格按照施工规范及设计要求施工造成的，因此，我们在施工过程中必须认真学习与研究规范和设计图纸，严格履行报验程序及设备材料进场验收程序，切实按照规范及设计要求施工，就能避免补偿器的损坏，减少不必要的经济损失，保证施工质量与工期。

参考资料：

航天晨光股份有限公司产品安装使用说明

刘学来《城市供热工程》 中国电力出版社2009年版

《热水管道直埋敷设》05R410

《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2004