【摘要】探討了提高直埋蒸汽、熱水供熱管道安全性的途徑。對于直埋蒸汽供熱管道，應通過合理布置固定支座，劃分補償管段，補償管段的劃分方法應與直埋熱水供熱管道區別對待；合理布置疏水裝置，避免水擊的出現。對于直埋熱水供熱管道，須對管道安定性、豎向穩定性、局部穩定性進行驗算。

　　【關鍵詞】直埋供熱管道；熱補償；水擊；疏水；穩定性
　　
　　1 直埋蒸汽管道
　　1.1 熱補償的處理
　　《城鎮供熱直埋蒸汽管道技術規程》CJJ 104—2005規定：直埋蒸汽管道的工作管，必須采用有補償的敷設方式[1]。在常規的設計中，設計人員較為常用的方法是通過設置固定支座以達到人為劃分補償管段的目的，這其中就存在一個固定支座數量能否合理減少的問題。對于補償管段的劃分，多數情況下設計人員會受地形因素所限或為方便施工而參照直埋熱水管道布置形式，人為被動減少固定支座數量，依靠管道駐點來劃分補償管段。筆者認為，在蒸汽管道中，這種方法的合理性值得商榷。
　　直埋熱水管道的鋼管承受的摩擦力遠大于直埋蒸汽管道，這也就意味著，直埋熱水管道駐點的漂移受其他力或其他因素干擾的可能性遠小于直埋蒸汽管道。而直埋蒸汽管道受到的內壓不平衡力、補償器彈性力等在合力中所占比例遠高于摩擦力，當補償器或管道受安裝質量或管材加工制作質量影響時，其伸縮量及受力情況都會發生變化，這些變化會造成管道熱膨脹不均勻，引起駐點位置產生較大漂移，導致補償器由于補償能力不足而最終造成損壞。
　　《城鎮直埋供熱管道工程技術規范》CJJ/T 81—98規定，對于鋼制內管、保溫層、保護外殼“三位一體”的預制直埋保溫熱水管道，駐點可作為一個劃分管道補償管段的依據[2]。但該規范也指出，駐點漂移也是不可避免的，由它劃分的過渡段熱伸長量應乘以1.2的系數[2]。由此可看出：駐點并不能作為管道計算的邊界條件，而將其列入輔助計算條件更為穩妥。
　　由以上兩點筆者認為，對于直埋蒸汽管道補償問題，應認真分析，將它與直埋熱水管道正確總結比較，區別對待。通過合理設置固定支座，使每段蒸汽管道均處于安全可靠的有補償狀態是非常必要的。特別需要指出的是，當采用波紋管軸向補償器時，還應按照美國膨脹節制造商協會標準EJMA(2008版)的規定，每兩個固定支架之間只設一個補償器，強行通過固定支座來劃分補償管段。
　　1.2 水擊的避免
　　在蒸汽管道的設計中，對管道疏水的要求越來越嚴格，例如2006版《動力管道手冊》中直埋蒸汽管道疏水裝置的設置距離由1994版《動力管道手冊》中要求的順坡400～500m、逆坡200～300m，均減小到了150～200m，目的就是為了在管道運行中能更夠及時有效排出凝結水，防止水擊的出現。
　　設計中應嚴格按照規范及手冊要求，確定合理的疏水點，正確選擇疏水裝置，以保證凝結水能夠及時有效地排出。疏水點除了設置在常規的管道最低點和管道垂直上翻點前外，還應注意，對于有分段閥門的長距離輸配管道或分段運行的管道，疏水點應該綜合考慮閥門關閉時的情況后設置，避免由于閥門關閉造成疏水裝置失效。另外，疏水點應遠離補償器、閥門等薄弱點，避免積水沖擊損壞補償器的波紋管。在計算選擇疏水裝置時，應考慮到當每年管網初次運行時，管道內存有大量空氣和低溫凝結水，較低的入口壓力會使疏水閥超負荷運行，此時疏水閥的排水量要求比正常工作時的排水量更大，因此按選用倍率2～3倍來選擇疏水閥。
　　除了設計應滿足要求外，運行單位是否正確操作也是水擊能否避免的關鍵。在管道初次送汽運行時，不可快速將閥門全開，務必要緩慢打開閥門，使管道慢慢升溫，才能保證凝結水不會大量涌出，使疏水器能夠及時有效地排除凝結水，以確保管網安全平穩運行。
　　2 直埋熱水管道
　　直埋熱水管道比蒸汽管道應力水平低，對循環溫差及管徑較小的長直管段，在管道安定性分析下的強度驗算及豎向穩定性驗算滿足要求時，允許無補償管段出現，可采用無補償冷安裝方式敷設。
　　無補償冷安裝的敷設方式雖然降低了工程造價，方便了施工，但是由于無補償裝置用以釋放二次應力，管道在運行過程中一直處在一個較高的應力水平下，這就要求設計人員在計算時要更加謹慎。尤其是對于大管徑管道，當常規壁厚的鋼管直徑超過700mm時，會因橢圓效應產生橢圓變形，使得力學計算復雜化。管道橢圓化變形主要與兩個因素有關：a.直埋管道上面作用的垂直荷載，包括隨埋深增加而加大的土壤荷載和隨埋深增大而減小的車輛等動荷載。b.鋼管的截面參數，在相同的垂直荷載作用下，鋼管半徑越大，橢圓化變形越大；管壁越厚，橢圓化變形越小。鋼管橢圓化變形如超過一定限值，易造成局部失穩破壞，最終導致管道系統破壞。因此，在設計計算無補償冷安裝的直埋管道時，若管徑較大，不僅需要對管道的安定性和豎向穩定性進行驗算，還需要按照受壓薄壁殼體模型進行受力分析，以保證管道的局部穩定性，防止出現局部皺結。
　　對于設置一次性補償器等預應力安裝方式，雖然管道熱伸長降低，管道的整體及局部穩定性會有所提高，但由于管道運行溫差不變，管道溫度應力變化并未改變，管道仍與冷安裝具有同樣的強度狀態，安定性條件仍需保證方可通過。
　　3 結論
　　3.1 對于直埋蒸汽管道，通過合理布置固定支座，確保每段管道都處于安全可靠的有補償管段內至關重要，有補償管段的劃分途徑應與直埋熱水管道區別對待。水擊問題的解決，應結合實際管網運行狀況合理選擇布置疏水裝置。
　　3.2 對于直埋熱水管道，尤其在大管徑的情況下進行設計時，必須對管道安定性、豎向穩定性及局部穩定性進行驗算，確保管道安全。