管道熱補(bǔ)償(Pipe thermal compesation)是防止管道因溫度升高引起熱伸長(zhǎng)產(chǎn)生的應(yīng)力而遭到破壞所采取的措施。

集中供熱熱力管道系統(tǒng)介質(zhì)溫度與管材的選用有密切關(guān)系，一般采用GB5310-10#鋼管。系統(tǒng)投入運(yùn)行，管材隨著溫度升高引起體積膨脹，它包括管材形體三維度尺寸的增加。不同程度的熱脹冷縮是各種金屬材料的共同特性。就整個(gè)熱力系統(tǒng)管道而言，管子壁厚與直徑（系統(tǒng)管道直徑都在500mm以下）的熱脹變形非常微小，可以忽略。但是對(duì)于管線沒程引起的長(zhǎng)度（管道軸線方向）變化是很大的，管線長(zhǎng)度的變化對(duì)管線沿程走向布置和支吊架形式有著重大影響。

鋼材受熱膨脹，其膨脹伸長(zhǎng)值可以通過下面的公式進(jìn)行計(jì)算：

計(jì)算公式：X=a·L·△T

x 管道膨脹量，mm；

a為線膨脹系數(shù)，鋼鐵取0.012mm/m.℃；

L補(bǔ)償管線（所需補(bǔ)償管道固定支座間的距離）長(zhǎng)度，m；

△T為溫差（介質(zhì)溫度-安裝時(shí)環(huán)境溫度），℃。

熱脹冷縮是自然界物質(zhì)共有的物理性能，金屬材料尤其明顯。這種固有的物理性能是不可避免和無法消除的，只能采取各種有效的補(bǔ)償手段來控制其不產(chǎn)生過大的危害程度。隨著供暖系統(tǒng)參數(shù)的提高和系統(tǒng)的復(fù)雜程度提高，對(duì)管道系統(tǒng)的影響是多方面的。大流量、高壓力使選用管道壁厚增加，高溫度降低了材料的許用應(yīng)力，而且使管道處于蠕變狀況，迫使管道材料選用優(yōu)質(zhì)貴重鋼材；另一方面高溫度又使管線沿程衍生很大的熱位移，引起支吊架布置的難度，由于熱位移受限引起二次應(yīng)力，作用于連接設(shè)備產(chǎn)生推力和力矩，影響管道自身和連接設(shè)備的安全，必需進(jìn)行補(bǔ)償。

中溫和低溫管道也存在熱脹補(bǔ)償問題，尤其是管道和重要設(shè)備相連接的部位，以及高架遠(yuǎn)距離輸送管道，常使用專用補(bǔ)償器。

管道在運(yùn)行中由于溫度變化或外界存在溫差，均會(huì)出現(xiàn)熱脹、冷縮現(xiàn)象，如果此時(shí)管道位移受到限制而不能自由地伸縮，管道產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，管道就會(huì)受到破壞。因此，在實(shí)際管道設(shè)計(jì)中，一般管道運(yùn)行溫度高于或低于管道安裝溫度32攝氏度時(shí)，常常設(shè)置一些彎曲管段或可伸縮的裝置以增加管道的柔性，消除或減少熱應(yīng)力，達(dá)到保證管道安全運(yùn)行的目的。這些能消除或減少管道熱應(yīng)力的彎曲的管段或可伸縮的裝置就稱為補(bǔ)償器。

根據(jù)補(bǔ)償器的形成，可將其分成兩類：一類是由于工藝需要在布置管道時(shí)自然形成的彎曲管段，稱為自然補(bǔ)償器（有L型和Z型兩種）；另一類是專門設(shè)置用于吸收管道熱脹冷縮的彎曲管段或可伸縮裝置，稱為人工補(bǔ)償器。人工補(bǔ)償器有方形、波形、波紋型、球形補(bǔ)償器等。

供熱熱力管道的補(bǔ)償器在供熱過程中，其補(bǔ)償?shù)淖饔貌幻黠@或已經(jīng)不能解決管道系統(tǒng)的熱脹應(yīng)力和熱位移時(shí)，就會(huì)判斷補(bǔ)償器發(fā)生了故障或需要升級(jí)。在進(jìn)行管道補(bǔ)償器更換時(shí)，需要對(duì)原有管道進(jìn)行拆除。其作業(yè)時(shí)間要區(qū)分明確。首先，如果發(fā)生在非供熱期間，更換熱補(bǔ)償器時(shí)，只需要考慮管道中的供熱介質(zhì)保證一定的壓力而不會(huì)損失掉；其次，如果發(fā)生在供熱期間，供熱介質(zhì)不能停止，還要進(jìn)行更換補(bǔ)償器。這兩種是不同的施工方案，所用的設(shè)備也不相同。

以DN800供熱熱力管道為例，在非供熱期間，由于管道處于常溫非運(yùn)行狀況下，施工中注意管道的壓力和管道介質(zhì)泄漏和管道切割以及焊接問題。需要在熱補(bǔ)償器的兩端分別進(jìn)行帶壓開孔和使用密封氣囊進(jìn)行封堵，使介質(zhì)在管道內(nèi)不泄露，使用液壓爬管機(jī)進(jìn)行雙向切割斷管并進(jìn)行坡口，不僅實(shí)現(xiàn)了管道的切割斷開作用，還一次性的為下一道焊接工序提供了焊接坡口，提高了施工效率。

對(duì)管道進(jìn)行帶壓開孔時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇沒有焊口且管道變形不大，圓率較高的管道上進(jìn)行。焊接帶有法蘭的10-15mm的馬鞍短節(jié)焊接在管道上，閥門連接在法蘭上。具體開孔步驟請(qǐng)參閱《先鋒管道帶壓開孔流程》。管道的兩端開孔后，可使用帶壓開孔機(jī)將氣囊送入管道。然后進(jìn)行充氣，使氣囊不斷地脹大，截住管道內(nèi)的介質(zhì)不外泄。

在兩端氣囊的作用下，管道熱補(bǔ)償器內(nèi)介質(zhì)已沒有壓力，使用自爬式液壓切管機(jī)進(jìn)行管道切割。如果提高工作效率，可采用兩臺(tái)切管機(jī)同時(shí)進(jìn)行切割。切割過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照《先鋒管道切割工作流程》進(jìn)行管道切割作業(yè)，當(dāng)采用兩臺(tái)切管機(jī)進(jìn)行切割時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮熱補(bǔ)償?shù)膽?yīng)力變化，提前使用吊具來進(jìn)行預(yù)吊工作。

切割完成后，可以進(jìn)行對(duì)新更換的補(bǔ)償器進(jìn)行安裝和焊接工作。

供熱期間對(duì)發(fā)生故障的熱補(bǔ)償器，一般采用帶壓封堵技術(shù)來進(jìn)行施工，以后的文章中進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

參考文獻(xiàn)

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3.《先鋒管道帶壓開孔流程》 TJXF-DYKK01

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