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| 玻璃钢（FRP）或聚乙烯（PE）外护管在蒸汽直埋管道工程应用调查报告 |
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杨明学（执笔）、莫里京、孙群
十多年来我国蒸汽直埋管的外护管除采用钢质材料外，许多省市供热管道工程前期采用 FRP 或 PE 外护管颇多，特别是 1995 年前后，在辽宁大连、锦州，河南信阳、郑州，山东临沂、青岛（黄岛），浙江宁波、慈溪，江苏洪泽、连云港，湖北武汉、天台 …… ，由于采用土法手工缠玻璃丝布涂刷树脂陈旧工艺，或壁厚过低，或粗制滥造，发生多起严重事故；有的仅运行四个月就被迫挖出改作架空敷设，还有的烫死树木、损坏电讯电缆或烫伤人员等。近年来对外开放，引进新技术、新工艺、新设备、新材料，技术进步颇大， FRP 机制缠绕生产工艺已实施，质量显著提高，在一些工程上应用获得良好效果。根据建设部城镇建设标准技术归口单位和城镇供热协会技术委员会指示精神，《城镇供热直埋蒸汽管道工程技术规程》编写组部分成员于二 OO 三年三月三十一日起至二 OO 三年四月五日，再次对国内应用量大，口径规格齐全的河北省石家庄市华电供热集团有限公司蒸汽直埋管工程（ DN630 ， DN400 ），西安灞桥热电有限责任公司 DN800 直埋蒸汽管道工程、西安西郊热电公司集中供热工程（ DN600 ， DN500 ， DN400 ， DN350 ）、咸阳热力公司集中供热工程（ DN600 ， DN500 ， DN400 ， DN350 ， DN300 ， DN250 ）进行现场考查，并到宝鸡市热电有限责任公司正在生产 DN350 玻璃钢外护管蒸汽直埋管道制造现场调查，现将工程调查情况报告如下。
一、石家庄华电供热集团
自 1998 年冬投运直埋蒸汽管道，现已达规模近 10km 。
1 、 PE 外护管道 DN400 有 3km ，连续运行 3 年之久。保温结构：硅酸钙 +PU 聚氨酯保温 +PE 外护管。工艺参数：过热蒸汽 180~200℃ 1.3MPa 。由核工业部第四设计院设计。 DN400 为长年运行管线，固定墩、补偿器、疏水全部设计在井室内。现场开挖段检查： PE 外护管情况良好，无发现开裂、变形。（但没有能在补口处开挖观察）。检查井内察看：管道端头不作密封防水处理，留做保温层自排潮用，井壁检查没有进水淹管痕迹，现场及测试结果见图所示。 ( 略 )
2 、 2002 年冬新投运仍由核四院设计的 DN600 玻璃钢外护管蒸汽直埋管 2.4km ，设计为 250℃ 过热蒸汽。保温结构：内（芯）管 + 纤维毡（减阻层） + 反射层 + 硅酸钙瓦 +PU 聚氨酯 +FRP 外护管（ 6~7mm 厚度），现已运行一个采暖期，于 3 月 30 日停汽。现场观察了 3 个井室。
补偿器、疏水、固定墩仍设计在井内，保温管端面没有密封，作排潮管用；井室为防止进水采用双层井盖，管道底部与井底面约 300mm 空间，井室内补口采用岩棉保温。
观察发现直埋管保温层 FRP 与 PU 上端脱开约 4~5mm ，下部小些， FRP 上沿略有撬起。井室采用油麻防水效果较好，无有进水痕迹。补偿器与进井保温管接口处岩棉保温，变形滑脱。 FRP 外护管颜色略有加深， PU 颜色更重些。详见图片所示。 ( 略 )
二、咸阳市热力公司
由西安市政设计院设计的咸阳市集中供热热网工程是市重点工程，管道全部采用玻璃钢外护管，管件也多为玻璃钢外护套。该工程于 2001 年 11 月投运，现已两年之久， 2003 年 3 月末停汽。 DN600 ， DN500 ， DN400 ， DN300 ， DN250 等共 9km 之多。
工艺参数：最高 230℃ ， 1.0MPa 过热蒸汽。保温结构：硅酸钙 +PU 保温 +FRP 外护层。固定墩全部为内外固定砼式，疏水、补偿器均设在井室内。
1 、在公司领导的大力支持下，开挖了一段 DN500 蒸汽直埋管道（环保监测站前处）。当年 2001 年 11 月安装时，该段 200m 曾因地下上水管破坏遭水淹。经现场研究，决定把部分水淹严重的管道换出，其余部分在管接口处砌砖墙不复土留口排潮（暂不补口），历经 1 年运行烘干，于 2002 年 10 月再补口填土复盖。
从地下管道补口处切样看，发现：
① 现场补口质量与予制玻璃钢外护管相差很大，厚度、强度均低；
② 现场施工工艺不严，内夹杂土，接口多处出现剥离、脱开；
③ 内保温层 PU 泡质差，孔径粗大且脆，硅酸钙瓦含湿量高，估计达 20% 以上，泡沫石棉也湿漉漉（可能补口处剥离开，渗进水）。详见图片所示。 ( 略 )
2 、考查者在在公司门前发现堆放着尚未直埋应用的玻璃钢外护管的蒸汽直埋管 3 根，其中一根管道外护管树酯层不匀，有的过厚达 5mm 以上，已发生树酯层脆裂；另一严重者结构层破坏，纵横向大裂纹皆有。见图片所示。 ( 略 )
座谈时生产运行人员介绍，在井室内的补偿器、疏水器上过去现场缠绕的玻璃钢保护层，因受温度或其他原因影响现已全剥离掉。井室阀门、接口没有做端面密封或保温热损失较大。
三、西安西郊热电厂（公司）
该公司供热面积较大，供汽约 350T/h 蒸汽，目前尚未达到。除 DN800 、 DN700 地沟敷设外， DN600 的管道及以下 DN500 ， DN400 ， DN350 全为蒸汽直埋管道，总长约 8km 之多。尚有一段 DN800 ， 100m 是硅酸钙 +PU 聚氨酯保温的钢套钢蒸汽直埋管道过天然气管交叉处用。
该厂热网系机械部第七设计院设计，工艺参数 290℃ ， 1.27MPa 过热蒸汽。除 DN600 采用轻质软质材料 +PU 保温 +PE 外护管外，其它全为硅酸钙 +PU 聚氨酯复合保温 +PE 外护管结构。埋深一段为 1.5m ，最深达 4m 。弯头、三通、补偿器、固定墩、疏水全部设在井室内。 PE 外护管接口采用电熔焊连接。管线未发现冒汽处。
现场未开挖，在检查井内观察：发现 PE 外护管损坏严重，除撬曲还有断裂。详见图片所示。 ( 略 )
四、西安灞桥热电公司和宝鸡市热力有限责任公司
1 、西安灞桥热电公司 DN800 钢套钢蒸汽直埋管道刚运行一年，没发生什么问题，现仍在观察试运中。工作温度 280℃ ， 0.8MPa 过热蒸汽。管道结构尺寸为 Φ820×10/Φ1216×10 复合保温。保温管结构为：硅酸钙 +PU 复合保温 + 钢外护管。
2 、应宝鸡市热力有限责任公司邀请，我们参观了正在予制 FRP 外护管的蒸汽直埋管道生产现场。为 230℃ 过热蒸汽设计的 DN350 直埋蒸汽管。保温结构为：钢芯管 + 纤维毡 5mm+ 硅酸钙瓦 70mm+ 铝箔反射层 +PU 聚氨酯 30mm+FRP6mm （其中无纺布夹砂 2mm ）。
生产工艺比较陈旧， PU 发泡仍采用气混式低压发泡机进行。 FRP 为 39 根丝束机制缠绕式生产，拆角 62°8′ 。
尚未见到直埋管管件及附件制作或产品。
五、几点看法
1 、蒸汽直埋管道除采用钢外护管外，根据地域情况，在地下水位较低或降水量比
较少的地区，可以采用 FRP 或 PE 外护管，但在设计、制造、施工中应采取可靠的密封防水措施。
FRP 在石家庄地区应用比较成功。该地区地下 6m 全为砂层，雨水很易渗下，现采取整个管系不设排潮管，只是井内管端开口排潮，井底部设有较大可容水空间，一般可保证管道不被水浸没。把易出问题的补偿器、弯头、阀门、三通、疏水等节点全设计在井内，只是管道全部直埋，这种制宜设计是可取的，实际效果也较好。
咸阳地区地下水位也低，大都在 2~4m 以下，有利管道直埋敷设。
咸阳市热力公司大部分管道在施工时没有被水淹，二年多运行平顺，没发生冒汽现象。部分浸水管线，正确处置，管网运行也可保证，也是较好佐证。
2 、设在井室内的管件和附件，即节点设在井内是比较妥善的技术处理方案，但应加强保温设计和制作，防止井内温度过高，使之 FRP 或 PE 外护管老化，变形，防止水淹或水灌进保温层是应注意的问题。
3 、管道现场补口仍是 FRP 外护管极重要的技术关键，从目前看尚未彻底解决。建议，采用梯形过渡对接连接、短纤维增厚补强树酯喷射粘接，待进一步工程实验验证。
4 、 FRP 和 PE 的原料及产品质量，是个重要问题。现场有些 PE 或 FRP 开裂或
横向断裂，除工艺外，原材料的质量有着决定因素，回掺料量过大，或含碱纤维使用都是要坚决控制的。
5 、根据函调反馈意见，目前在国内约有 50% 单位使用钢外护管， 30% 应用 FRP 外护管，有 5% 应用 PE 作直埋蒸汽管外护管，约有 15% 左右单位使用钢或 FRP 并举。长期应用的最终效果，仍有待深入调查。
6 、采用钢制予制保温管件与 FRP （或 PE ）外护管蒸汽保温管（直管段），全部采用直埋技术和设计也是目前采用的技术方案之一，但补口是重点，是关键； FRP 管复合钢补合方案等有待进一步实施开发研究。
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