郑光明
中冶西北工程技术有限公司
摘要：直埋供热管道的折点处理是供热工程中的重点难点，尤其是大口径大温差时，小折点的处理还存在“模糊地带”。采用弹性弯曲敷设则可以很好地解决小折点的问题，同时还能为供热工程提供很多便利之处。
关键词：直埋供热管道；小折点处理；弹性弯曲敷设
对于直埋供热管道而言，折点的处理是一直以来是重点难点技术。尤其近些年，供热管道趋于向大温差大口径发展，有很大的轴向应力，折点处应力十分集中，成为许多管道爆管的主要原因。
一、处理直埋供热管道的折点存在的问题
在直埋供热管道敷设时，必然会出现转弯或转角的情况。根据处理方式不同，可分为三类：①转弯或转角在10°~90°范围，采用普通或大倍率弯头；②转角在3°~20°范围，采用大倍率或长弧长弯头；③小于5°或很小转角或折角。由于管道敷设中避让地下管线、管线坡度变化、施工偏差等原因，第三类的折点处理在直埋供热工程中最为多见。
目前的常规做法，第③类折点采取不处理或采取技术措施的办法。《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ/T81-2013中规定管道小角度折角不大于表1中数值时，可视为直管段，即不处理。而大于表中数值时，可按照该规范条款4.2.6中规定采取处理措施：（a）弯管；（b）串联使用小折角；（c）“Z”形管段代替折角；（d）“π”形管段代替折角；（e）小折角和“L”形管段串联；（f）两个“L”形管段串联；（g）“Z”形和“L”形管段串联。
表1 可视为直管段的最大折角
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当前，供热管道呈现向大温差大口径方向发展，管道口径已达到1400mm以上，循环工作温差达到100℃以上。由表1可以看出，大口径大温差供热管线允许的折角角度趋于0，因此折角必须处理。而4.2.6中规定采取处理措施的几种方法中，（a）需要工厂预制，制造难度大成本高，施工精度较难保证；（b）仍然存在折角，不具有普适性；（c）（d）（e）（f）（g）需占用更多占地和施工空间，不具有普适性。上述措施均存在诸多不便，实际中很少采用。
因此，供热管线的小折角处理成为“模糊地带”。
二、弹性弯曲敷设的应用
弹性弯曲敷设是利用管道自身的柔性，在不影响管道自身强度且考虑实际施工可操作的情况下，直埋供热管道转弯的方法。如图1所示。通过先焊接直管，然后安装在曲线的沟槽中，回填前用外力使管道弯曲至预定方向，从而实现管道的转弯。弹性弯曲敷设可用于水平和纵向的转弯。
图1 弹性弯曲敷设示意图
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在实施中，为不影响管道自身强度需要确定管线的最小转弯半径R，可按以下公式计算：
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式中：R—曲率半径或转弯半径
E—弹性模量
dsteel—管道外径
σ—法向应力
通过上式计算出转弯半径后，即可推出对应12m管道的转弯角度及转弯偏移量。部分结果列于表2，以便使用。
表2 弹性弯曲敷设参数对照表
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理论上讲，只要可以提供转弯半径的空间，弹性弯曲敷设可用于实现任意转角的方向改变。例如，沿曲线道路敷设时，只要道路的弯曲半径小于管道的弹性弯曲敷设的最小曲率半径，即可沿道路开挖沟槽并焊接直管道安装。
但对于局部管道的转弯，如角度太大则会出现连续的或不同方向弹性弯曲敷设，施工精度难以保证，施工难度加大。因此实际操作中不建议大于5根12m管道的弹性弯曲敷设。再对应表中的角度，可以得出对于大口径大温差管道局部的转弯，弹性弯曲敷设最好用于5°以下的转角。这样一来，供热管线的小折角处理不再是“模糊地带”。
三、应用实例
银川某供热工程中，主线管径DN1400，最大循环温差100℃，敷设长度约40km，全程采用无补偿冷安装方式。本工程的设计图纸中一般情况下全部3°以下折角采用弹性弯曲敷设，施工过程按图纸施工，未出现实际操作问题。本工程目前已运行至第三个采暖季，管线未出现异常情况，运行效果良好。通过实践证明弹性弯曲敷设方法合理可行。
四、结论
通过上述理论和实践的论证直埋供热管道弹性弯曲敷设是一种科学、合理、有效和可行的小折角处理方法。并且其具有以下优点：
1 空间允许时，可按自然地形或道路走向敷设管道，而不需设置大量弯头；
2处理了局部小折角的问题，同时避免了使用其他占用大空间的方法。
3 应力均匀施加在弯曲管段，减少了应力集中点，降低了爆管的隐患。
4 现场方便操作，效率高，成本低。
因此，在遇到大段的弯曲路由或局部小角度转角时，应优先采用弹性弯曲敷设。