供暖用孔网钢带塑料复合管在供热行业推广应用的背景

随着我们城市集中供热的不断发展,小区内的热力系统的弊端已经开始逐步体现,其中最大的问题就是小区内的地埋庭院管网越来越多的泄漏问题。目前庭院管网所用管材还是焊接钢管,因为内外腐蚀导致管道泄漏,并有一发不可收拾的趋势,进而整体集中供热系统失水越来越多,热电厂补水乏力,而且小区维修工程量逐步增大,最后庭院管网系统失效重新更换。

供暖用孔网钢带塑料复合管在供热行业推广应用的背景(图1) 

庭院管网管材现在设计使用均为焊接钢管和螺旋钢管,正常使用都有一个寿命周期,一般国标焊接钢管壁厚低于2mm时就会发生多点渗漏,据多年观察,焊接钢管的合理寿命多为5~7年。但是受钢管本身也因为制造工艺、氧化反应导致的内部腐蚀、安装环境等原因影响,往往达不到这个时间就开始渗漏。具体有以下几点原因导致这种情况发生:

(一)保温层损坏或接头保温质量不好或漏做,地下水对钢管外壁进行直接腐蚀,这将严重缩短管网寿命,最快的安装第三年就开始渗漏。

(二)施工方采用的钢管的质量不好导致的。壁厚下差太大,比如,应该使用5mm壁厚管材,实际壁厚为4mm,管网正常寿命就缩减了1/3。另外劣质焊接钢管,钢带壁厚不均匀,直缝焊口质量不合格,均会影响钢管寿命。

(三)施工工程质量导致的管网寿命缩短,主要是焊口质量不合格。

对于我们目前的低温直埋供热网来讲,一是失水率大将威胁到整体城市热网运行的安全,热电厂补水能力十分有限,全靠抽取地下水来维持,一旦补水不及时就会导致全面停运;二是事故率增多,增加了小区停网、维修,继而发生用户、物业公司以及热力公司之间关于失水水费、停暖期间热费、维修费等纠纷,闹访事件多次发生;三是庭院管网整体失效,重新建设不光是庭院管网的更换了,涉及到小区现有道路、绿化以及其他地埋市政管线的破坏与恢复,将需要大量的资金,这将加大小区住户、物业的负担,也给小区庭院环境造成极大的破坏。不久的将来随着政府关于热力公司服务范围政策的调整,庭院管网的维护维修更换很可能变成供热主管部门以及供热企业的巨大负担。

 

供暖用孔网钢带耐热聚乙烯复合管在供暖管道应用上的独特优势

由于孔网钢带耐热聚乙烯复合管是一种集钢材与热塑性塑料两种材料于一身的新型管材,是耐热聚乙烯管材的一种增强结构,所以它相对于钢管有以下优点:

供暖用孔网钢带塑料复合管在供热行业推广应用的背景(图2)

1) 重量轻,运输安装方便快捷。

2) 保温性能好,有效减少输送介质热量的散失。

3) 管道双面防腐,耐腐蚀性能好,复合管选用耐热聚乙烯材料,是一种结晶性非极性高分子材料,化学性能稳定,耐绝大多数酸碱盐及有机介质的侵蚀,无电化学腐蚀,管道内外壁都不需做任何防腐处理,节省了工程的防腐费用。20%的事故是外单位施工、重载车辆行驶在人行道上所致,80%的事故是管道及管件腐蚀所致。防止管道及管件腐蚀成了热力管线需要着力解决的一个问题。地下水质中CI-离子含量、SO42-离子含量、HCO32-离子含量,尤其是CI-离子属强腐蚀性介质。对于保温不好的直埋金属管道以及相关的金属管件有很强的腐蚀性。PESI热水管内外防腐,耐酸耐碱。特别能适应地下水位高、含盐量高的酸性或者碱性环境。 PESI热水管内壁光滑不结垢,不锈蚀,能减小钢管腐蚀,减轻甚至从根本上消除各种管道仪表堵塞、结垢问题,降低仪表及相关调节管件维修量和提高管道仪表装置的使用寿命。消除热能表“慢转、停转”等计量失控现象。提高热计量表的准确度。直接提高了管网的可靠性,可以消除每年管道除锈的维护费用和大幅降低管网的维修费用

4) 内壁不结垢,流量不会随使用时间的增加而减小。因钢管内部结垢导致的水泵扬程增加而造成的设备二次投入和电费增加,将不复存在,这将节省了大量的二次投资与运行费用。

5) 比摩阻小,水力损失小,提高流体输送能力,节省输送能源。由于塑料管摩阻远远小于钢管(钢管管壁粗糙度一般为0.45mm左右,塑料管管壁粗糙度一般为0.009mm左右),流动阻力仅为钢管的1%,同样输送压力下,输送能力提高30%一40%,同样的流量时可以比钢管采取更小的管材口径。同时,随着钢管使用年限的增加,内壁的腐蚀情况会不断加重,管壁的粗糙度会飞速增长,管道的水力性能也会迅速恶化。而供热用孔网钢带复合管在使用周期内管壁的粗糙度几乎不会发生太大的变化,有利于供热管网保持长期稳定和水力平衡。

6) 较长的使用寿命,可安全使用50年,是钢管的5~7倍,防止了多次施工、修补所造成的人力、物力、时间的浪费。由于良好的材质和耐腐蚀性,PESI热水管在极限情况下(95℃,1.0MPa)可以使用不少于50年。由于管道材质、施工质量等原因,目前的预制保温钢管的使用寿命一般较短,因此PESI热水管的使用寿命要明显长于钢管。可大大节省原先钢管翻新所浪费的大量建设资金及施工费用。

7) 施工、安装及维修方便。孔网钢带耐热聚乙烯复合管搬运方便,劳动强度低,一般情况下无需动用吊装设备。采用电熔连接,施工简便,安装费用低。由于PESI热水管有一定的柔韧性,连接采用电热熔方式,施工工艺简单易操作,不像钢管焊接工艺那么复杂,因此可以有效的缩短施工工期和降低施工成本。孔网钢带耐热聚乙烯复合管管道轴向力小,管道过渡段短,热伸长小;合理的设计、严格的施工,可以实现弯头、三通、变径、折角等薄弱软件不需要特殊的保护措施,真正实现无补偿、无固定墩的直埋敷设。对于施工空间狭小,不便机械化作业,施工难度大的工程,对于沿墙架空钢管轴向力,单长(含介质)重量大,对墙体承重带来严峻考验。PESI热水管质量轻,便于人工搬运,降低施工难度,减小支架数量和墙体承重,PESI热水管最大轴向力小,大大减小对墙体的推力。

供暖用孔网钢带塑料复合管在供热行业推广应用的背景(图3)

8) 抗蠕变性能好,持久机械强度高,密封性好,可实现零失水。供热用孔网钢带耐热聚乙烯复合热水管连接方式为一体化热熔连接,埋设时可避免因温度变化和水锤现象引起管的移动及连接处的渗漏;目前由于焊接质量和水质腐蚀等种种原因,普通钢管的失水量大一直都是热力公司头疼的问题,会大大增加热力公司的运行成本,采用供热用孔网钢带耐热聚乙烯复合热水管系统,可靠的焊接质量以及防腐性能可大大降低系统失水。

9) 纯塑料管道最大的缺点是强度和弹性模量较低,特别是在高温情况下这一问题更加突出,供暖用孔网钢带耐热聚乙烯复合管又克服了聚乙烯管材的一些缺点,如:持久强度低,使用温度低,刚度低等,这样就形成了孔网钢带耐热聚乙烯复合管自身独特的优势,通过与强度和弹性模量较高的金属材料复合正好可以弥补其缺陷,钢骨架有效地约束了塑料的蠕变,耐温性能明显提高,使用温度提高到90℃;钢骨架承担了大部分应力,使塑料本身的应力水平大幅降低。

10) 钢骨架的加强作用使孔网钢带耐热聚乙烯复合管的刚性、耐冲击性及尺寸稳定性明显优于纯塑料管材。孔网钢管的结构是机械强度的保证,通过测试证明,孔网钢塑复合管的拉伸、抗弯、抗冲击指标几乎接近于Q235钢管;如采用低合金钢材质,其强度可提高15%左右。

11) 普通碳钢线膨胀系数为10.6~12.2×10-6 m/(m·℃);

PE-RT管材线膨胀系数为120~170×10-6 m/(m·℃);

孔网钢带耐热聚乙烯复合管膨胀系数为18×10-6 m/(m·℃),仅是普通碳钢管材1.5~1.7倍,是PE-RT管的1/10~3/20。

 供暖用孔网钢带塑料复合管在供热行业推广应用的背景(图4)

12) 塑料与钢的弹性模量相差极大,对应于钢网的弹性模量极限,塑料的应力水平仅为0.85MPa,远未达到其许用应力。作为钢塑复合管材,受力后塑料与钢网变形一致,在正常使用条件下,塑料的应力水平极低,不可能出现快速开裂。

13) 钢骨架复合在塑料之中,管材内外表面具有相同防腐性能,耐磨,内壁光滑输送阻力小,不结垢,不结蜡,节能效果明显,用于埋地及有腐蚀性环境条件下十分经济方便。

14) 自示踪性好,由于钢骨架的存在,使埋入地下的孔网钢带耐热聚乙烯复合管可以用通常的磁性探测的办法寻找定位,避免由于其它挖掘工程而造成的破坏。同时,由于孔网钢骨架的金属结构存在,使得该管道拥有天生的管道报警系统平台,大幅降低打造管道报警系统平台的成本。

15) 因为管材本身热阻远大于钢管,直埋铺设管道保温层厚度可以适当减少。

 

由于钢骨架塑料复合管兼备了塑料管的重量轻、防腐、绝缘、不结垢及钢管的刚性、耐温性、抗蠕变性等方面的优点,具有超过其他材料的公认优势,是未来供热行业80℃以下管网使用的理想管材。

由此可见,供暖用孔网钢带耐热聚乙烯复合管节能环保,耐用性强,是替代现有焊接钢管的理想管材。此种管材已经在很多地市使用多年,安全温度,事故率不及千分之一。使用新型管材将为我们城市集中供热长远发展奠定了基础。

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