塌陷区架空供热管道施工技术及应用

摘要：平顶山是中国最大的煤炭生产基地，附近有接近100座大小矿井，在这片矿区密集的区域里，地下大面积被采空，形成采空区，采空区上方地面不同程度逐步下沉，在采空区上方形成塌陷区。各个矿井基本都是采用小型锅炉分散供热的方法，因此要在塌陷区要实现通过大管道敷设来集中供热的方案还存在一定的难度，其主要原因是供热管道所经过的地区大部分是塌陷区，而管道在塌陷区施工过程中，由于塌陷区断裂带地面可能会逐步或突然形成落差破坏供热管道，因此，在煤矿塌陷区供热管道敷设技术研究中，地面沉降深度对供热管道的影响成为敷设供热管道的难点，根据研究在地面沉降深度不超过一定范围时（≤1.5米），在塌陷区采用架空供热管道的施工方法，可实现集中供热，达到节能降耗的效果。

关键词：塌陷区供热管道施工技术

1测量放线

1、开工前，熟悉设计图纸、资料，弄清管线布置、走向和施工安装要求。

2、根据高程控制点的已有高程，并结合场地实际情况，绘出管线纵断图。

3、根据平面和已有控制点，确定施工图上的管道起始点，从线路起始点开始量距，沿着管道中心线每个50米钉一根木桩。管线的转折点必须设置木桩并进行桩标号标注。

4、用水准仪测量每根木桩的实际高程，结合施工图纸注明管高程，确定出管道的中心线位置。

2管道焊接

1、 管道的焊接及检验，严格按照现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236及CJJ28-2004的规定。现场焊接采用氩弧焊打底，手工电弧焊填充和盖面，焊缝质量符合GB50236-98质量要求，并对焊缝进行12%的X射线探伤检查抽检，焊缝内部质量标准按照《钢焊缝射线照片及底片等级分类法》（GB3323）规定评定。管道采用破口对接焊，严禁采用搭接焊。

2.1焊前准备

（1）参加施工的焊工，都应经过严格培训，熟悉各种焊接工艺，取试样进行考试，按焊接工艺评定标准认定考试合格后，方可上岗施焊；

（2）工程施工前由负责施工的焊接技术员根据设计文件、工程施工及验收规范和其他相应的焊接标准的要求对焊工进行认真的技术交底；

（3）管道现场切割及破口宜采用机械方法，如采用氧气乙炔焰等热加工方法，应除去破口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并用磨光机将凹凸不平处打磨平整；

（4）管道端面应平整，不得有裂纹，与管口中心线应垂直，偏差不得超过1.5MM，毛刺、凹凸、熔渣、氧化铁、铁屑等均应清除；

（5）管件组对前应将坡口面及其内外侧表面不小于10mm范围内的油漆、垢、锈、毛刺等清除干净，且不得有裂纹、光渣层、起鳞等缺陷，并均匀、光滑，显出金属光泽。

2.2焊接

（1）焊接前焊工应检测焊机参数是否稳定，调节是否灵活，性能是否满足焊接工艺要求；检查焊机安全、指示仪表、开关位置和极性是否符合要求；检查焊机地线与钢管表面接触是否牢固。符合设计要求时才能焊接，严禁在管壁和破口内进行试调焊接电流；

（2）焊接前，焊工要按工艺要求检查管口的坡口钝边间隔和错边量等，管口处无起鳞、裂纹、夹层、油脂、油漆、毛刺、污垢及其他影响焊接质量的有害物质，合格后方可焊接；

（3）焊接过程中严格按焊接工艺要求进行施焊；

（4）焊接过程中，管口两侧采取保护措施，以防止飞溅灼伤防腐层表面；

（5）焊工在领取焊材时，要认真核对焊材的类型、牌号和规格，符合要求方可领取使用，并且当日剩余的焊条及时送回焊材库房焊条保温箱内存放；

（6）焊接引弧应在坡口内进行，严禁在管壁上引弧；

（7）焊接时发现偏吹、粘条或其他不正常现象时，应立即停止焊接，更换焊条及修磨接头后施焊；

（8）焊道的起弧或收弧应互相错开20mm以上，每个接头焊前必须修磨，必须在前一焊层全部完成后，才允许开始下一焊层的焊接。每个焊口要连续焊完。每层焊完后，应用砂轮机和钢丝刷交飞溅、焊渣和缺陷清除干净；

2.3焊缝检验

（1）焊接检验，分焊前检查、焊接中检查和焊后检查。焊前检查必须严格焊工资质情况、母材、焊材、管口组对质量、破口及破口两侧的清理质量、施焊环境、焊接工装设备等等是否满足规定要求，否则严禁施焊。焊接中间检查应对定位焊接质量、焊接参数、搭接顺序、层次、每层焊后清理情况等都应严格检查。焊后检查，必须保证焊缝外观质量和内在质量符合工程质量要求；

（2）管口焊接、返修和修补完成后及时进行外观检查，检查前要清理干净接头表面焊渣、飞溅物和其它污物。检查分自检和专检，都必须认真履行自己的职责。

（3）焊缝及其附近表面上不得有裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣、引弧痕迹、有害的焊瘤、坑以及焊点缺陷。焊缝整齐均匀，不得有焊渣飞溅；

3旋转补偿器安装

1、补偿器安装前根据管道施工设计图纸，选择补偿器的型号、规格，并认真阅读补偿器的使用说明书领会其安装要领拟定安装工艺，如有疑问，及时与厂方或设计部门取得联系，严禁盲目安装；

2、补偿器在管线中的安装位置应按设计要求进行安装，不可随意调整，若设计图纸中没有注明其安装尺寸，则补偿器应靠近某个滑动管架，补偿器接口至滑动管架间的距离，一般取400―600MM左右，以减少该管段的绕度变形，若有两条以上管道并行设计施工时，为了缩小相邻管道间的距离，可将补偿器错开安装；

3、根据管道内介质流向，补偿器要顺向安装，即管道介质流向与补偿器介质流向标志取向一致；

4、补偿器与管道安装必须符合国家关于热力管道安装施工的有关技术规范要求；

5、补偿器与管道的同轴度不大于3MM，单边错边量不大于2MM，严禁用补偿器的变形，强行调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常工作；

6、补偿器在安装过程中，对伸缩管部件应加强保护，不得用硬件划伤金属表面，在补偿器与管道对焊焊接时不得在缩缩管滑动部位引弧，搭地线；

7、及时清除含在补偿器伸缩管与密封圈压盖内的沙粒和附着在伸缩管表面的赃物，在管道做保温防护前对补偿器用超细玻璃棉进行保护处理，防止人为的碰、砸、刮伤；

8、由于施工的供热管道运行工况为蒸汽介质，考虑注水时增加临时支架，根据现场情况，以满足要求为准；

9、补偿器安装结束后，管道试运行前，将所有的调节螺杆上的内黄色螺母拧到补偿器额定补偿量的位置，以便观察补偿器的热位移量状况，注意外红色螺母切勿拧动，以保护补偿器正常运行；

4管道试验、清洗和试运行

1、试验

管道安装完毕后应进行水压试验，试验压力为工作压力的1. 5倍。

2、清洗

热水管网的清洗应符合下列规定：

a、清洗应按主干线、支干线、支线分别进行；

b、未清洗管道中的赃物，不应进入已清洗的管道中；

c、清洗时流速不应小于1m/s；

d、清洗的合格标准应以排水水样中固形物的含量接近或等于清洗用水中固形物的含量为合格；

e、清洗时排放的污水不得污染环境，严禁随意排放。

3、试运行

试运行应符合下列规定：

a、供热管线工程易于热力站工程联合试运行；

b、供热管线的试运行应有完善、灵敏、可靠的通讯系统及其它安全保障措施；

c、试运行期间发现的问题，属于不影响试运行安全的，可待试运行结束后处理。属于必须当即解决的，应停止试运行，进行处理，试运行的时间，应从正常试运行状态的时间起计72h；

d、试运行应缓慢的升温，升温速度不应大于10℃/h，在低温试运行期间，应对管道、设备进行全面检查。

e、试运行期间，管道、设备的工作状态应正常，并应做好检验的各项工作及试运行资料等记录。

通过以上施工技术，成功实现了在塌陷区内敷设供热管道，达到了节能减排的效果。