城市集中供热管道施工技术.docx
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城市集中供热管道施工技术
城市集中供热管道施工技术
编写:
2014年10月2日
目录
一、前言3
二、工程概况4
三、集中供热管道施工方法4
3.1、施工工艺流程4
3.2、施工操作要点4
3.2.1测量放线4
3.2.2沟槽开挖5
3.2.3填砂5
3.2.4管道铺设5
3.2.5管道对口6
3.2.6管道焊接7
3.2.7焊口外观检查8
3.2.8无损探伤检查8
3.2.9焊缝施工记录8
3.2.10管道接头保温9
3.2.11电预热施工9
3.2.12预热后回填10
3.2.13一次性补偿器安装11
3.2.14管网的试运行11
3.3、电预热工艺流程12
3.4、电预热施工方法12
四、质量保证和控制措施14
五、主要优点15
六、结论15
七、归档资料15
八、参考资料;15
九、附件:
照片16
一、前言
随着城市建设规模的扩大,集中供热管网施工逐年增加,越来越多的新技术得到推广应用,从集中供热管网初期管道敷设施工技术到预热方式的合理选择已经逐步成为一套成型的完整技术,使这种供热模式【热源厂(电厂的热电联产或大型锅炉房)----一级换热站----(加压或减压站)----二级换热站----热用户】的运行更加安全可靠。
四分公司在右玉县城集中供热管网施工中,对DN1000mm的一次管网分段式预热进行了工艺上的优化;
采用敞槽电预热无补偿直埋供热管网施工技术,极大的提高管网初始热膨胀量,加速了管网的敷设施工进度。
在与建设单位和设计院的协同努力下对所承揽的供热一次管网由于热膨胀带来的金属应力变化进行了分析与解决,采用管网敷设完毕整体二次热水循环预热,极大的提高了管网的膨胀伸缩量,使管网应力得到完全的释放;在技术参数上实现和满足了设计要求,有效缩短了工期,降低了后期施工费用,收到了较为满意的施工效果。
二、工程概况
本工程主管网采用大口径(DN1000)外保护套为聚乙烯预制保护管,钢管采用螺旋缝埋弧焊钢管,材质为Q235B制造标准符合《城市供热用螺旋缝埋弧焊钢管》CJ/T3022-93的要求。
1、主要工作内容及技术参数;
(1)管线总长度为13公里,最大管径DN1000mm及部分分支管沟及管道。
管沟平均深度-2.8m左右。
(2)设计参数:
供水温度120°C,回水温度65°C,设计压力1.6Mpa。
(3)设计敷设方式:
采用敞槽式预热敷设方式及二次注水加热循环预热.
2、工程预热方式的选择;
管道直线段采取敞槽电加热预热方式施工;管网设计按照每900m-1000m为一个预热段。
电预热完成后再利用供热管网热水循环水二次再预热。
三、集中供热管道施工方法
3.1、施工工艺流程
测量放线----沟槽开挖(工作坑)----管底填砂----管道及阀门、管件安装----焊口探伤----接头保温----电预热回填----一次性补偿器安装----试运行调试(一次性补偿器中间焊口焊接)----竣工验收
3.2、施工操作要点
3.2.1测量放线
根据建设单位和设计单位提供的桩点进行管线测量放线,桩点每隔100米一处,根据开挖深度及土质情况放出开挖宽度既管沟边线。
管线定位放线后进行水准测量,根据建设单位和设计单位提供的高程基准点进行水准测量,将管线每50m引测一个高程基准点。
水准测量采用闭合路线进行精度误差校核。
另外将沿线施工范围内的地形、地上地下障碍物进行核查,并做好详细记录,确定好障碍物位置并在施工图上标示清楚。
3.2.2沟槽开挖
1.土方开挖前,应对开槽范围内的地上地下障碍物进行清理或保护。
2.根据施工现场条件、设计开挖深度、土质、有无地下水等因素选用不同的开槽段面,确定各施工段的槽底宽、边坡、留台位置、上口宽、堆土及外运工程等施工措施。
3.当施工现场条件不能满足开槽上口宽度时,应采用相应的边坡支护措施,在地下水位高于槽底的地段应采取排水、降水措施。
4.机械开挖,预留200mm预留量,人工配合机械挖掘,人工挖至槽底标高。
5.土方开挖时,按照有关规定设置沟槽边护栏、夜间照明及指示灯等设施,并按需要设置临时道路或便桥。
6.开挖深度的测量,设专人指挥开挖,开挖一段后,进行坡度测量。
7.沟槽开挖至直埋保温管接头处设一个工作坑,并在机械开挖时一次挖成,减少人工开挖量。
8.在有水不能排干的沟槽,采用铺设毛石和河卵石,并进行排水降水,保证干槽施工。
3.2.3填砂
槽底填砂适用粒径小于7mm砂,填砂密实度达到90%,槽底填砂厚度为20cm。
3.2.4管道铺设
1.无补偿直埋供热管道一般采用外保护套管为聚乙烯的预制直埋保温管。
2.保温管材及管件进场后应进行表面检查,a检查其螺旋焊管的螺旋焊缝是否有表面裂纹、弧坑、表面夹渣等缺陷b:
钢管管口椭圆度是否超标。
c:
钢管管壁厚度。
e:
保温厚度及聚乙烯外壳厚度。
f:
保温是否有偏心现象。
3.管道运输采用起重机配合运输车辆运输至施工现场,并沿沟排开;运输及布管时应注意:
装卸车时采用平衡吊带法,为避免吊装时磕碰保温层采用帆布吊带,吊带选用按管材重量考虑。
4.管子下沟前,应将沟内杂物清理干净,管内有杂物必须清理干净。
5.保温管吊装时,吊点位应选择两点平衡,稳吊稳放,不得将管子直接推入沟内,以免破坏管道保温层。
3.2.5管道对口
1.管子组对前,对管道中心线及标高进行复测,复测结果要符合设计规定;检查坡口质量,坡口表面应整齐、光洁、无裂纹、锈皮、熔渣等其它影响焊接质量的杂质,如有不合格的坡口进行修整
2.管道对口用汽车吊对口,用千斤进行微量调整,吊装管道采用吊带,管口组对时应做到:
外壁平齐,对口错边量符合焊接工艺要求。
3.管道坡口用角向磨光机和内磨机将坡口及管口内外壁处2.5mm范围内打出金属光泽。
坡口角度55°~65°,对口间隙1-3mm.
4.大口径管道对口采用千斤顶调整其随圆度。
5.管口对好后点焊长度为80-100mm,一般间距为300mm左右。
6.螺旋焊管对接时,管道螺旋焊缝应错开,距离不应小于300mm。
管道任何位置不得有十字焊缝。
3.2.6管道焊接
1.焊接工艺采用氩弧焊打底,手工电弧焊填充及盖面。
2.编制焊接工艺评定报告及焊接工艺指导书。
3.选用持证焊工施焊,每个焊工施焊前进行现场考试测验,合格的人员才可施焊。
4.焊条采用E4303(J422),氩弧焊法采用J50。
5.焊接参数:
底层:
焊接电压100-130A,弧压22-24V,夹层及盖面:
焊接电压:
110-140A,弧压22-24V
6.管道焊接Φ1020*12管道焊口为四层焊接,第一层氩弧打底焊缝根部应均匀焊透,不得烧穿。
每层焊完之后应认真清渣,除去表面气孔、夹渣等缺陷,焊缝焊完后应将其表面焊渣和飞溅物清理干净。
7.氩弧焊底层焊完后,需检查其根部是否有缺陷,如有未焊透、弧坑、内凹等缺陷,立即采取措施进行返修,在第二层焊完后需进入管道内进行检查,查看是否有击穿现象。
8.每日点焊好的管口,当天必须焊完,防止第二天因昼夜温差影响,将管口拉开或焊口处出现裂纹现象。
9.焊接时,对于焊接环境需进行记录,对焊接过程进行全天监控,对于不能保证焊接质量的天气,采取防护措施或不得焊接,在氩弧焊接时如有风时需进行围挡防风,否则会影响焊接质量。
10.管工与焊工要配合默契,未焊完一遍的焊口不能在对口时吊起,防止焊口裂纹现象。
11.施焊过程中,应保证起弧和收弧处的质量,收弧时应将弧坑填满,层间接头要错开,管子焊接时要采取措施防止管内穿堂风。
3.2.7焊口外观检查
1.焊口焊完后,应立即清除渣皮、飞溅物,清理干净焊口表面,然后进行外观检查。
2.焊缝尺寸应符合要求、焊缝表面应完整,高度不应低于母材表面,并与母材圆滑过渡。
3.不得有表面裂纹、气孔、夹渣及融合性飞溅物等缺陷。
4.咬边深度,应不小于0.5mm,每道焊缝的咬边长度不得不大于该焊缝总长的10%
5.焊缝加强高度不得大于该管道壁厚的30%,且小于或等于5mm焊缝宽度应焊出坡口边缘2-3mm。
6.表面凹陷深度不得大于0.5mm,且每道焊缝表面凹陷长度不得大于该焊缝总长的10%
3.2.8无损探伤检查
1.焊缝表面检查合格后,进行X射线探伤,管子的每道焊缝进行100%探伤,Ⅲ级为合格。
2.在焊缝探伤检验后,如发现有不合格处做好记号,及时进行返修,返修后再次进行探伤检查,同一部位的返修次数不得超过2次。
3.焊缝无损探伤合格后方可进行接头保温。
3.2.9焊缝施工记录
1.每根管道管号和管件号的排列顺序要准确记录并做好对口施工记录。
2.每道焊口焊完后,在焊口上方打上焊工钢印号。
3.将焊口编号并做好焊接施工记录,焊接施工记录要准确记录焊口号、焊工钢印号及对口焊接时间、人员。
4.作好焊缝表面检查记录。
5.作好焊缝探伤记录及焊缝返修记录。
3.2.10管道接头保温
焊口探伤合格后进行接头保温,接头保温材料选用与管材保温层相同的聚乙烯和聚氨脂材料,先将聚乙烯外套管利用电熔合的方式连接在接口上,接缝处再用热缩带包扎,外套管安装好后进行气密性试验,试验合格后进行聚氨脂发泡,注入的聚氨脂必须经过准确计算配料,使聚氨脂密度达到设计要求,再将注入孔及排气孔封堵。
3.2.11电预热施工
1.电预热工艺原理
无补偿直埋供热管线焊接安装完毕后,用电预热将预热管段伸长至此段管网运行后最大伸长量的一半,预热后马上回填夯实,利用钢管、保温层、外保护层及土壤各部分之间的摩擦力,使钢管冷却后,不至于回缩,此时钢管一直处于拉伸状态,运行时管道的一半膨胀变形已经提前释放,管道轴向应力降低至有补偿安装的一半,在运行期间,管线就不会出现拉伸屈服状态。
2.预热温度及伸长量的确定:
A、电预热设备设置预热目标温度计算:
tm=0.5*(t1+t2)
tm-电预热设备设置温度℃
t1-供热管设计最高温度℃
t2-管道敷设后所处环境最低温度℃
B、预热管道伸长量的计算:
△L=X*(tm-t3)*Lr
△L-预热管道伸长量m
X-钢材的平均线膨胀系数0.0012
Tm-电预热设备的设置温度℃
T3-电预热开始时钢管的温度℃
Lr-管与预热的管道长度m
3.2.12预热后回填
1.管道预热达到设计值时,在预热保温阶段进行回填砂、土施工,确保在12-24小时内填完,否则会增加预热费用。
2.回填的主要操作程序:
回填施工准备----回填砂----分层回填土并夯实碾压。
A、准备阶段:
①、在预热施工前,将回填所需要的沙及土方准备充分并堆放于沟槽两侧,减少回填工作量。
②、回填所用的沙子要求粒径不大于7mm,无尖利杂物且含土量小。
C、回填土中应无杂物,含水量在12~15%之间。
如含有杂物,石块较多时需进行过筛处理。
③、对沟槽下面的垃圾、石块在进行清理,并排除沟内渝水。
④、施工人员准备:
一个预热段的回填,需准备施工人员20人左右。
⑤、机具设备准备:
挖机1台,铲车3台,压道机1台。
B、回填砂
①、在预热开始升温时,将砂回填至管中心位置,防止管道在升温后横向位移。
②、在预热温度达到目标温度时,观察管道伸长量达到计算值后开始进行回填。
③、回填砂每30cm为一层,回填一层后,用平板振捣器进行夯实。
④、砂回填至管顶以上20cm处,压实后进行回填土,砂回填每层要进行密实度测试,密实度大于95%为合格。
C、回填土:
①、回填土分层铺摊,每层30cm为一层,采用挖机或铲车往沟内铲土,人工铺摊,在管顶以上80cm部分采用蛙式打夯机进行夯实,每层至少三遍,打夯应一夯压半夯,行行相连,纵横交叉。
②、回填管顶80cm以上时夯实采用压道机碾压配合蛙式打夯机进行,每层填土夯实后,应按规范规定进行土壤密实度检测,达到要求后进行上一层的回填。
密实度大于95%为合格。
③、回填土料过干时应按规定洒水湿润后再夯实,防止造成夯不实,越夯打越松散现象。
④、回填土料过湿不能进行回填,防止造成越打越软,呈“橡皮泥”状态。
⑤、填土全部完成,应进行表面整平,凡超过标准高度的地方及时铲平;凡低于标准高度的地方,应填补夯实。
⑥、回填土完成后方可撤去预热设备。
3.2.13一次性补偿器安装
管道预热回填后,进行一次性补偿器安装,对施工期间预留的补偿器接头位置进行管道切割,坡口打磨,间距合适后补偿器安装焊接。
3.2.14管网的试运行
1.试运行工艺流程
系统注水(排空)----管网带压冲洗----系统加热(排空)----一次性补偿器中间焊口焊接(供回水温度65度)---正常运行
2.试运行方法
A、制定运行人员分工,检查系统中的阀门,排水、排空阀门是否关闭,主管网上供回水阀门是打开。
B、向管网系统内注水时,开始先打开管网系统最高点的排气阀。
安排专人看管。
慢慢打开系统回水干管的阀门。
待最高点的排气阀见水后即关闭排气阀。
再开总进口的供水管阀门,高点排气阀要反复开启几次,使系统中的空气排净为止
C、通热时先打开热电厂热力间供、回水管总阀门,再本着先近后远的原则,依次开启各干管、立管和支管的阀门使之形成循环回路。
注水过程中,应反复开启管网系统最高点和局部高点的排气阀门,直到管网系统中空气排净为止。
3.3、电预热工艺流程
3.4、电预热施工方法
预热管网的施工是在管道组对焊接完成后的一项工序,做好此项工序的目的是更好地将管线材质中的金属应力在安装过程中得到有效地释放,减少管道变形拱起,造成塑性变形;
工程中做好预热管网的工作必须有计划的进行,事前对预热方案进行有效的优化,按步骤的进行施工,达到预期的目的,右玉管网预热安装在采用敞槽预热和热水循环预热两个阶段的施工,最终收到较好的效果;
A、第一阶段;直管段预热(敞槽式预热)
按照管线有效长度分段进行预热,其直管段安装长度达到900m-1000m时进行电加热预热(敞槽式预热),作为管线第一阶段预热;具体做法如下;
1、管线组对焊接完成,并进行100%射线探伤处理后,达到验收标准;
2、预热设备安装到位,调试正常并符合最大管径预热使用电流。
3、在预热管段的首段和末端焊接预热线缆连接桩头,将电缆与电加热设备输出端进行连接。
同时在预热管段的末端用电缆进行供热管段与回水管段进行短接。
4、管道加热电缆与预热器连接完毕,进行预热器电流调整,逐步提升预热电流达到正常电流值,预热设备输出的电压不高于60V,输出电流根据管道的具体温度变化情况在3000~5000A.进行调整随时观察预热管道的温度变化,按照设计院给定的预热温度进行升温,当预热温度达到65°±2ºC,时,满足给定的预热温度,稳定预热温度16—20小时,并在每小时观察直管段膨胀伸长量的数据变化,并记录完整。
5、预热过程中在规定时间内保持预热温度65°±2ºC,不变的情况下,测得管道伸长量达到设计院给定的350mm-450mm/1000M数值..并不在继续伸长,即为合格。
右玉项目实测值平均为400—410mm,整体预热符合设计要求。
6、直管段预热完成后,停止加热,拆除预热电缆连接线,检查直管段保护层无缺陷,即可对管沟进行回填。
B、第二阶段;管网整体热水加温循环预热
在结束直管段电加热预热完成后,进行管沟回填,井室砌筑,对丼室内的阀门、一次性补偿器、排空管等进行安装完毕后,按照验收标准检查合格、符合条件后联系供热单位进行管网二次预热。
其方法如下;
1.将一次波纹膨胀节安装完成后,记录膨胀节未预热前的膨胀初始位置,做好明显标记。
2.协调联系换热站,将一次预热供水温度逐步升温,前三天以不超过30℃的水温进行进行预热循环,后四天将水温逐步加温到65°±2ºC进行循环,共计预热一周。
3.预热阶段重点是观察一次膨胀节由于温度变化引起的整体膨胀位移。
4.定时观察膨胀节位移参数变化,右玉管网在经过一周逐渐加温循环后,整体管网膨胀节平均位移在60mm的范围之内,符合设计院给定的技术要求。
5.确定膨胀节的的位移参数不再变化,即可对膨胀节可调节部位的焊口进行固定焊接,完成膨胀节在管网整体温度变化调节后的硬联接,使整体管网形成一体。
6.将膨胀节焊口探伤检验,符合要求后,将检验报告和温度变化引起膨胀节位移的参数进行记录作为工程资料的一部分。
四、质量保证和控制措施
1、管网施工要以设计图纸和厂家提供的设备使用说明书为依据。
2、工艺的关键工序是焊接,关键部位是管件焊接。
预热管线所有焊接部位均作100%的X射线检测,焊缝质量等级为Ⅱ级;(按照图纸要求进行)
3、管道安装标高及中心线,必须满足设计要求及规范涉及的规定。
4、管道安装、焊接执行《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2004 及《工业金属管道工程质量施工及验收规范》GB50184—2011
五、主要优点
1、直管段采用电加热预热具有,设备容易操作,方便管理,预热均匀,时间短。
2、施工简单,保证预热管线坡度变化平稳,减少应力集中点。
3、选择电预热方式可降低大量水资源,降低用水费用。
4、适用范围广,只要采用钢管为介质的输送管,都可以采用电加热,且由于低电压可保证施工安全。
5、利用热水循环可消除管网与膨胀节之间的应力,使管网剩余应力得以消除。
六、结论
在供热管网施工中能够将整体管网分两次预热,极大的提高了一次管网的运行安全性和稳定性,尽可能的消除管道应力变化带来的运行故障,彻底解决了一次供热管网由于应力变化引起分支管线断裂的故障,保证了管网正常使用寿命。
特别是温度高于140℃的大管径直埋管道采用两次预热安装方式具有更加明显的优势,极大地降低了管道运行事故的出现率。
七、归档资料
1、电加热预热温度记录表
2、一次膨胀节安装记录
3、一次管网热水循环温度变化记录表
4、一次膨胀节焊接记录
5、焊口探伤报告
八、参考资料;
1、设计施工图纸
2、《工业金属管道工程质量施工及验收规范》GB50184—2011
3、《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2004
4、《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/TB81—2013
九、附件:
照片
开挖前测量放线沟槽开挖
成品保护回填后的地貌
焊口保温预热设备
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