公用熱力管道缺陷成因分析及安全評定

王支靜

摘? ? 要：隨著城市公用供熱工程技術的逐漸成熟，城市供熱系統(tǒng)不僅能夠在城市冬季供暖中節(jié)約大量能源，同時還能夠為人們提供更加便捷的供暖條件。而供熱系統(tǒng)中的熱力管道屬于有壓管道，長時間運行在高溫、高壓環(huán)境中，就會發(fā)生一定的質(zhì)量缺陷，出現(xiàn)一些故障問題，給城市供暖造成影響。本文通過對公用熱力管道供熱不平衡及管道腐蝕缺陷的成因分析，探究其處理方法及措施，并用層次法對其安全性進行評價，為城市公用熱力工程健康發(fā)展提供參考。

關鍵詞：公用熱力;管道;缺陷

1? 引言

在我國北方地區(qū)，由于氣候寒冷，必須通過人工供暖來度過寒冷的天氣。隨著生態(tài)化城市建設理念的實施，居民供暖逐漸開始向集體供暖發(fā)展。公用熱力管道組成的城市供暖系統(tǒng)成為了提供熱力能源的重要保障。在熱力管道運行過程中，由于一些因素的干擾會導致管道供暖不平衡，局部區(qū)域供暖效果較差等情況，影響城市供暖的質(zhì)量，造成壓力管道泄漏和破裂，給周邊居民的安全造成威脅。通過對管道缺陷的成因分析，采取有效措施加以處理，確保熱力管道工作的穩(wěn)定性。通過層次法對管道安全性的評價，找出管道缺陷規(guī)律，對供熱管道更好的進行維護和管理。

2? 公用熱力管道熱力不平衡缺陷成因及處理措施

2.1? 管道熱力不平衡的原因

（1）管道運行過程中失水。在供熱管道使用過程中，熱力系統(tǒng)會出現(xiàn)失水現(xiàn)象，這是造成熱力不平衡的重要原因。失水現(xiàn)象通常是由于管道發(fā)生泄漏造成的。供熱管道受到外力破壞或者使用年限過長，導致管道發(fā)生破裂，管道中的熱介質(zhì)（通常為水）發(fā)生泄漏，就會造成管道的供熱能力下降，出現(xiàn)熱力不平衡現(xiàn)象[1]。泄漏后的水分吸收空氣中的有害氣體（如氧、硫、氯）后附著在管道上，進一步對管道進行腐蝕，擴大漏點泄露情況，如果不及時處理，就會加劇熱力不平衡現(xiàn)象，影響城市的供暖效果。

（2）管道保溫層損壞。城市熱力管道施工中為了防止熱量的流失，都會對管道進行保溫處理。保溫層不僅可以保護內(nèi)部管道安全穩(wěn)定運行，還能有效阻止熱量的散失。如果在管道運行過程中保溫層出現(xiàn)破損或者雨淋浸水失去保溫功能，就會導致管道中的熱能在破壞處大量流失。雖然保溫層破壞對管道熱能流失影響不明顯，但是對于城市居民供暖影響較大，會導致部分居民供暖不良。

（3）氣溫影響。環(huán)境溫度也會對管道供熱效果造成干擾。供熱管道由于敷設方式不同，與外界環(huán)境接觸程度存在差異。如今大部分供熱管道埋入地下，而早期的供熱管道則大多使用明管敷設。如果外界氣溫變化劇烈，就會給供熱管道的性能造成干擾。在溫度過低的環(huán)境中，明管敷設的供熱管道會散失大量的熱量，而埋入地下的管道熱量散失則較小，因而出現(xiàn)熱力不平衡現(xiàn)象。

2.2? 管道熱力不平衡的處理措施

（1）解決管道失水問題。管道失水問題通常是管道質(zhì)量問題引起的，所以在發(fā)生失水問題后，需要對破損的管道進行維修處理，解決失水問題。如果管道受到外力作用發(fā)生破壞失水，往往會對周圍環(huán)境造成明顯的影響，極易排查，通過更換管道或者封堵維修可以解決這一問題[2]。如果管道自然腐蝕發(fā)生泄漏，往往會出現(xiàn)不明顯的跑冒滴漏現(xiàn)象（一般在閥門管件處出現(xiàn)的頻率較高），此時需要對熱力不平衡的管道進行排查，尋找泄漏點，并進行維修處理。

（2）解決管道保溫破壞問題。對于管道保溫層發(fā)生破壞的管道，因為不會造成明顯的熱力不平衡，所以排查較為困難。通常情況發(fā)生保溫層破壞的部位都會處于地表暴露狀態(tài)，或者埋深過淺的部位。所以在排查過程中，可以對這些部位加大排查力度。另外加強管道溫度的日常監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常，也可以快速鎖定問題點。對于保溫層破壞的管道，可以通過更換、修補保溫層的方法進行處理，恢復熱力管道的保溫性能。

（3）解決自然環(huán)境影響問題。對于環(huán)境的影響，可以從兩個方面進行預防和處理。在熱力管道施工建設之前，需要考慮自然環(huán)境對管道的影響，對設計方案進行優(yōu)化，做好管道的保溫處理，防止其受到外界環(huán)境的干擾[3]。對于已經(jīng)施工完成的熱力管道，如果受到自然環(huán)境氣溫影響較大，已經(jīng)影響到城市的供暖，可以對其進行保護施工，通過增加保溫層厚度等方式提高其保溫性能，減少外界環(huán)境對管道熱力傳輸能力的影響。

城市供暖季開始前，一般都會對供熱系統(tǒng)進行加壓試運行，提前排查滲漏點，及時維修管道滲漏點、更換跑冒滴漏、老舊閥門、管件以及更換或者修復保溫層等，達到事前處理的目的。供熱系統(tǒng)正常運行后，加強日常巡檢、監(jiān)測管道壓力溫度，達到事中控制的效果。

3? 公用熱力管道腐蝕缺陷形成的原因及處理措施

3.1? 管道腐蝕的類型及原因

（1）內(nèi)腐蝕。熱力管道在運行過程中長期處于高溫高壓環(huán)境下，管道內(nèi)壁與供熱介質(zhì)發(fā)生反應，就會造成管道內(nèi)壁腐蝕情況，影響管道的正常使用。通常情況下，熱力管道溫度越高，其發(fā)生腐蝕的程度就越嚴重。因為熱力管道供熱介質(zhì)為水，如果水中含有氧離子和氯離子，在高溫條件下與管道材質(zhì)發(fā)生化學反應，造成管道內(nèi)壁破壞。根據(jù)實驗調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當熱介質(zhì)中的氧含量固定不變時，供熱管道的溫度每提高三十度，就會導致管道腐蝕速度提高一倍，而且管道內(nèi)壁在壓力流作用下不斷承受沖刷，會加速管道的腐蝕速度[4]。管道內(nèi)壁的防腐層在水流作用下被沖刷帶走，內(nèi)部未經(jīng)防腐處理的管道壁暴露出來，更加容易發(fā)生腐蝕，從而加劇了管道內(nèi)壁的腐蝕速度。

（2）外腐蝕。管道發(fā)生外腐蝕主要是在自然環(huán)境作用下發(fā)生的。目前，大部分供熱管道都是埋藏在地下的，管道的外保護層在氧化腐蝕下發(fā)生破損，土壤中的水分和活性離子就會進入到管道保護層內(nèi)部，直接作用在供熱管道的外管壁上。而且供熱管道在工作工程中會釋放出高溫，這些溫度會影響土壤的性質(zhì)，導致土壤溫度增高，發(fā)生化學反應，增加土壤中的有害離子。這些離子會進入到管道中，造成管道的腐蝕[5]。除此之外，如果自然降水過大，積水在管道周圍淤積，導致管道長期處于水環(huán)境中，也會造成管道外壁的腐蝕。

3.2? 管道腐蝕的處理措施

（1）內(nèi)腐蝕處理預防措施。管道發(fā)生內(nèi)腐蝕主要原因是由于管道內(nèi)部導熱介質(zhì)與管道內(nèi)部發(fā)生反應造成的。所以在預防處理過程中，可以從三個方面入手。其一，改善供熱介質(zhì)的屬性。通過對供熱管道中的介質(zhì)進行改良，降低介質(zhì)中的氧離子含量，同時對介質(zhì)PH值進行控制，避免供熱介質(zhì)呈現(xiàn)出酸堿性，對管道內(nèi)壁造成腐蝕。其二，對供熱管道的溫度進行控制。根據(jù)供熱管道的供熱能力，合理控制管道溫度，在保證居民供暖需求的同時，避免熱量冗余供應[6]。其三，對供熱管道的內(nèi)壁進行防腐處理。根據(jù)不同地區(qū)供熱環(huán)境的特點，對管道的內(nèi)壁進行防腐處理，提高管道內(nèi)壁對于高溫和酸堿的抵抗能力，降低腐蝕發(fā)生的概率。

（2）外腐蝕預防及處理措施。在供熱直埋管道中，管道工作鋼管的外部通常會有三層結構，對內(nèi)部管道進行保護。其中外部為高密度聚乙烯外殼，能夠隔絕一定的物理沖擊。中間為聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，具有一定的應力緩沖能力和保溫效果。最內(nèi)部為做了防腐處理的工作鋼管。當發(fā)生外部腐蝕時，通常為管道外殼和保溫層破裂，此時可以采用在管道外部纏熱收縮帶的方法進行防腐處理[7]。如圖1所示為熱收縮帶防腐施工。在管道熱收縮帶施工完成后重新包裹保溫層和外殼，將管道恢復原樣。

4? 層次法管道安全性評價

在進行供熱管道評價時，利用層次法將其分為決策層、評價層和因素層，對管道安全性進行評價論證。

4.1? 因素層

因素層就是評價供熱管道安全性的直接因素。在因素評價過程中，選取供熱管道運行年限、管道直徑、管件數(shù)量、泄漏次數(shù)和補償機制作為評價其安全性的因素。前三項因素主要通過對供熱系統(tǒng)發(fā)生缺陷概率與三種因素關系進行調(diào)查統(tǒng)計，通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，管道發(fā)生泄漏的部分在管道配件、閥門等部位出現(xiàn)頻率更高，而隨著管道的使用年限增加，管道發(fā)生泄漏和缺陷的頻率也會逐漸增長。在管道直徑因素中，管道直徑越大，管壁越厚其發(fā)生泄漏的次數(shù)就越少，甚至極少發(fā)生腐蝕泄漏的情況[8]。泄漏的次數(shù)則說明了管道發(fā)生腐蝕的程度、管道的質(zhì)量和管道施工的技術水平。在同一區(qū)域中，管道泄漏的次數(shù)越多，說明管道上述幾種因素干擾就越大，對管道安全性的影響就越嚴重。補償機制的不同與管道缺陷發(fā)生的關系通過分析可知，管道補償機制與管道泄漏具備一定的聯(lián)系，補償機制是否科學決定了泄漏問題發(fā)生的頻率，補償效果越好，管道的安全性就越高。

4.2? 評價層

評價層是對因素層分析論述內(nèi)容的統(tǒng)計計算，按照對管道安全性影響的權重進行計算，通過不同因素的得分，來評定管網(wǎng)的安全性，分數(shù)越高，說明熱力管道的安全性就越高。在權重的衡量中，可以根據(jù)管網(wǎng)的層級和對供熱系統(tǒng)的影響程度作為確定權重的依據(jù)。從而確保管道安全性評價科學合理。

4.3? 決策層

決策層主要根據(jù)管網(wǎng)安全性的評價，確定管道維護檢修的優(yōu)先等級。由于評價層綜合考量了管網(wǎng)在供熱管道中發(fā)生缺陷的概率和對供熱體系影響的大小。所以在進行供熱管網(wǎng)的維護檢修時，需要對重點部分和高風險區(qū)域進行重點檢查和維護，以確保供熱體系的安全性。

5? 結束語

綜上所述，造成公用熱力管網(wǎng)缺陷的因素較多，其中對功能性能影響較大的為熱力不平衡和管道腐蝕缺陷。二者都會影響城市供暖效果，造成管道的損壞。通過對其成因的分析，提出了相應的處理措施，能夠有效提高其運行的穩(wěn)定性。利用層次法對熱力管網(wǎng)安全性評價，能夠結合評價結果，更好的分配維修養(yǎng)護資源，提高管網(wǎng)的安全性，保障城市的熱力供應，提高城市居民的生活質(zhì)量。

參考文獻：

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