一种新型地下直埋热水管道抢修工具和技术
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摘 要：在集中供热领域，地下直埋供热管道出现泄漏在所难免，在寒冷的冬天，供热管道出现泄漏后尽快修复显得尤为重要，而在抢修当中最怕关断门不严，致使水流不断无法施焊等一系列问题。该文作者针对上述问题研发了“截流球”快速截流工具，可以解决关断门不严所导致的水流不尽、抢修难度大、时间长、费用高的问题，大大减少了抢修时间和成本，不再使用“套袖”的临时工艺做法，使抢修在最短的时间里一次性解决泄露，按规范施工不必停运后再重新做。
中图分类号：TU82 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（c）-0078-02
直埋热水管网在冬季采暖运行中，管网因设计制造安装缺陷、材质老化等原因而导致管道出现泄漏的情况时有发生，它给供热采暖运行工作带来很大的麻烦，一旦出现泄漏，轻者局部停供、重者锅炉房就要停止供热；不仅能源浪费、能耗增加，很容易造成用户投诉，因此紧急投入抢修是首要任务，用最短的时间恢复供热是集中供热技术人员研究的课题。在抢修时遇到阀门不严、致使热水涓涓不断无法施工的情况，是抢修人员最为头疼的事，其场地工况恶劣、抢修难度之大是其它管线不能比拟的。
1 管网抢修步骤
以支网管道泄露为例、第一步要关断支网的分支门；第二步要马上投入机械和人工开挖出集水坑；第三要放置好抽水设备；第四将漏点确切部位找出来；第五要立刻制定出补救技术方案，能够补焊维持运行的就补焊或打卡子堵漏，不能补焊打卡子的就要断管，并将有问题的管段拉掉一节，有的漏点出在固定墩内部（固定板与管道焊接部位），有的出现在补偿器上，有的出现在管道接口或局部腐蚀点；因此泄露点可以归纳成三类。
2 泄漏点分类
2.1 第一类、固定墩类
冷拔而导致的固定板与管道撕裂，应力变化导致的金属疲劳损坏，固定板没有做好防腐绝热导致的根部锈蚀。
2.2 第二类、补偿器类
对于一次性补偿器多出在端板焊口撕裂，明显是热涨时压缩变形已经超出弹性变形量，而运行温度忽高忽低的变化导致金属疲劳、强度降低，再遇到低温冷拔而导致开裂；安装时中间温度把握偏高或偏低是管网选用一次性补偿器的致命伤；对于永久性补偿器波纹管疲劳开裂较多，补偿器直径大于管径，PVC变径搭接本身就是应力集中的部位，由于补偿器活动端的位移，很容易造成PVC防腐层接口的拔节开裂，地下水浸入后、该部位钢管很容易腐蚀而泄露。
2.3 第三类、直管段类
此类漏点大部分出在两管对接的焊口部位，焊口咬边、虚焊、焊道不整齐太薄、并且有锈蚀严重现象，而夹克管密封不严甚至是脱落是加速腐蚀的诱因；少部分是管材自身制造缺陷导致的腐蚀引起。
3 套袖式临时抢修方法及优缺点
3.1 套袖式临时抢修方法
无论是哪种泄露，管内高温热水排净是必须做到的，否则热气和热水源源不断的流出来，抢修工人无法靠前作业，管底焊口无法施焊，只有等断流后才能施工，因此关断门是否严密很关键！一旦不严密那只有关上一级的主阀门，甚至要停止水泵循环，而等待管网内热水抽空流尽将是漫长的时间；因此管径超过DN300的热水管网一旦发生泄漏，修复时间最少也要24 h，多则48 h或更多；为了节省时间尽快修复，目前多采取临时加个“套袖”的做法来堵住泄露尽快恢复供热，待冬运结束后再进行彻底的规范性修复；“套袖”的样式如下（见图1）套袖安装示意图所示。
3.2 套袖安装步骤
（1）在管道泄漏处开挖出工作坑、安放潜水泵抽水，工作坑底部要足够大以至于可以将套袖下半部2安放在腐蚀漏点6处，打开丝堵5排水。
（2）将套袖上半部3与套袖下半部2对齐、点焊定位。
（3）将套袖下半部端面板与管道焊牢，将套袖下半部和上半部对齐焊牢。
（4）全部焊缝焊好后将丝堵5拧紧。打开阀门恢复供热。以上为临时处理解决泄漏的做法，冬运结束后需要按规范重新修复。
3.3 临时套袖抢修优缺点
提前制作好各种管径的“套袖”，如有泄露直接拉到现场安装，这样做的好处有以下几方面。
（1）优点一，可以不必再断管和换管，从而减少了抢修时间。
（2）优点二，也不必等待水流流尽，阀门关不严漏水、水流顺套袖的排泄口流出，不影响套袖的上下口焊接；解决了断管后因水流不尽无法焊接的问题。
（3）优点三，由于不做断管处理，管网一次性补偿器安装预热所产生的内力就破坏的少，对管网的稳定性至关重要。
（4）优点四，用“套袖”临时处理方法最大的好处是、将无法焊接变为可以焊接，可以在12 h内恢复供热。而这样做的缺点有以下几方面。
（5）缺点一，由于临时处理工艺简陋不规范，冬运过后必须重新规范性修复，因此检修费用多出一倍半。
（6）缺点二，如果漏点出在固定墩部位，固定墩必须要破除后才能加套，否则无法施工，而固定墩拆除后因为是临时性做法，固定墩不再立即恢复也无法立即恢复，因此固定点有可能因为两侧的结构、尺寸、膨胀力、摩擦阻力的不同而发生游移，这样给来年的重新修复再做固定墩对管网带来了隐患。采用一次性补偿器作为热水网热伸张补偿的，一旦断开、缺口长度要比实际去掉的管段长度要长20～30 mm，新安装的管段势必要加长20～30 mm，否则合不上口，原设计的一次性补偿平衡遭到破坏，经过一个周期或二个周期的运行后，破坏力向下一个管段延伸，很容易导致该管段薄弱点的开裂，突出表现在补偿器接口和固定墩焊口处，依次顺延直至整条管网上的补偿器年年依次遭到破坏。
（7）缺点三，为了防止阀门用时关不严而导致全区供热全停的大事故，天津开发区热电公司供热厂每年要对主要阀门进行全部拆掉检修打压更换（DN250―DN1000门）仅此项费用加上重复修理的费用每年至少500万～1000万元。
4 关断阀门不严问题分析
4.1 阀门质量问题
集中供热管道中多采用蝶阀实现控制，无论是橡胶软密封还是金属硬密封的阀，经过一冬的运行后阀门关不严的问题就会出现。一种是在安装到管道上后就已经出现密封不严，如制造误差、漏检、运输安装不当导致的。另一种是运行后出现的。
4.2 水中杂质对阀门的伤害
除了阀门自身制造原因外，使用不当导致的阀门密封口搁伤划伤是主要原因，而导致阀门密封口搁伤划伤是由于抢修时用泥土做“坝”的不得已做法所造成，沙粒很容易造成密封口的损伤，另外，管网保养不当管内锈蚀污垢易堆积在阀门密封口处也会引起关不严；还有在维修换管时也容易将泥土带进管内及切割焊渣遗留管内；再有自来水中也含有细小沙粒。总之，这些杂质是导致阀门关不严的主要原因。
4.3 阀门不严导致的后果是
综合上述分析，热水网关断门不严导致水流不断，因此对泄露点无法焊接，为了抢时间和避免大范围停供不得不采取临时加“套袖”工艺做法，导致抢修时间延长。为了防止阀门出现关不严的问题，不得不每年对阀门进行全拆全检全打压的保守作法？看似简单的问题，为何要用九牛二虎之力进行维护？因为影响全区停供的事情以前曾有发生，责任重大谁也担当不起，因此宁可费点事多花点钱也要做到阀门万无一失。
5 “截流球”的意义和工作原理及方法
5.1 “截流球”的意义
针对上述问题笔者研发了“截流球”，可以解决关断门不严所导致的水流不尽、抢修难度大、时间长、费用高的问题，大大减少了抢修时间和成本，不再使用“套袖”的临时工艺做法，使抢修在最短的时间里一次性解决泄露，按规范施工不必停运后再重新做。
5.2 截流球工作原理及使用方法
如图2所示、以DN600管道为例：在管道泄漏点的上游约3～5 m处挖出工作坑、将管道上部暴露出来，去掉保护层后在顶端割开一个直径200 mm的圆孔（出入口5），将截流球2放入管道1内，输气管3接气源4然后充气，截流球用特殊材料制成，耐温150℃、可以承受0.5 Mpa的压力而不破裂，截流球与管道内壁因膨胀而紧密结合阻断水流，大大地缩短了抽排水时间、优化了工况环境，为泄露点的修补、换补偿器换管创造了良好的条件。泄露点修复完成后将截流球泄气抽出，将割掉的圆孔钢板原位复原焊牢；为了节省时间也可以采取在开孔后焊一个马鞍链接一个法兰，截流球2拿出来后用盲法兰封紧即可。
6 截流球的优点在于
优点一，关断门关闭后、事故管段的管内压力随泄露点的排水、管内压力降为零，当管内水面低于管顶部后就可以开孔，然后用专用工具将截流球放入摆好、充气后很快堵住流水，节省了排水等候时间。
优点二，泄露点没有水流出了，便于泄露点的暴露和诊断，如果不涉及换管换补偿器，将裂口补焊或打卡子都可以在4 h之内完成。
优点三，如果是补偿器损坏或是管段腐蚀需要换管，那么就一次性做好做实，无需来年再重做，因此节省了大笔开支。
优点四，对于带水作业的现场，换管或换补偿器，如果上游水流过大哪怕是采用“套袖”的做法，如果流量过大、大于“套袖”的排泄口的流出量，则“套袖”的上接口仍然会被水覆盖而无法施焊，遇到此种情况，工人只好在上游管口堆放泥土做个坝，挡住水流过来，然后在管子上部开孔放入水泵抽水，再抓紧时间先把底部焊口焊好，这样做、挡坝的泥土不能完全取出来、只能留在管网里。截流球可以杜绝“泥土座坝”这种恶循环做法。从而减少了阀门的损坏，也就没必要年年更换。
优点五，有了截流球，即便阀门不严也不会影响管网的抢修，故延长了阀门使用周期，消除了运行人员和领导的后顾之忧，排除了维修人员全方位保守检修阀门的必要性。彻底杜绝“泥土挡坝”的恶循环做法。
7 结语
本管道“截流球”截流堵漏技术、是作者从事几十年供热管网抢修维修工作实践而发明的实用工具，抢修时间较以往缩短80%；“截流球”已获得国家专利，它为集中供热行业地下直埋热水管网抢修技术填补了空白，是国内乃至世界集中供热领域中的首创，“截流球”系统抢修设备是集中供热单位必备的维修抢修工具。现正寻求合作单位共同开发，欢迎集中供热各个兄弟单位使用。
参考文献
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