從20世紀80年代引進北歐的預制直埋保溫管以來，我國供熱管道直埋敷設技術發(fā)展得很快，無補償冷安裝已達到國際領先水平。相應的管道保溫接頭技術通過借鑒國外經(jīng)驗也取得了很大進步，獲得了一些科研成果和**，但總的來說，仍然比較落后。技術性研究還不夠深入：相關文獻報道也不多；與國外相比從制作技術到加工設備等方面都存在著很大差距。特別是有關質(zhì)量問題還沒有引起高度重視，突出表現(xiàn)為：

（1）各種保溫接頭方式及其適用范圍，目前還沒有一個清晰的定義和概念?，F(xiàn)在的任何一種接頭方式受操作環(huán)境、技術水平、管網(wǎng)狀況等方面的影響，都有著很大的局限性。

（2）保溫接頭的制作不得要領，操作過程很不規(guī)范。供熱行業(yè)標準中沒有對接頭制作過程提出明確要求；工程設計文件中也不提及；接頭制作單位編制的操作方案其水平普遍不高，現(xiàn)場操作存在很多漏洞和缺陷，致使近幾年一些地區(qū)的供熱管道頻發(fā)接頭浸水、保溫層損壞等事故。一個接頭局部破損浸水后，高溫下水汽化膨脹蔓延會造成管道聚氨酯碳化、其相鄰接頭損毀的惡性循環(huán)，導致鋼管腐蝕加劇，最終危及管網(wǎng)安全運行。保溫接頭成為了供熱管道系統(tǒng)中的一塊短板。

1.作業(yè)條件與品質(zhì)要求

1.1作業(yè)條件

（1）供熱管道在市區(qū)內(nèi)敷設時，地下市政管線很復雜，溝槽空間非常有限，保溫接頭操作受到很大影響：對地下水位較高的地區(qū)，接頭制作還要采取應對措施，確保接頭干燥。

（2）供熱管道的保溫接頭是在鋼管焊接完成后進行的，保溫管的聚乙烯PE外護管（以下簡稱管道PE）已被固定，不能拖曳，不能校正對中，其連接就相當于“對死口”：管道PE的管壁均比較薄，與同口徑的燃氣、給水PE管材相比，不論SDR11系列還是SDR17.6系列都薄三分之二以上；PE管外徑在聚氨酯發(fā)泡保溫后會有不同程度的增大，管端截面的正圓程度低，易出現(xiàn)凹凸；隨著供熱管道管徑的增大，接頭規(guī)格也越來越大，這些都增加了接頭制作的難度。

1.2品質(zhì)要求

供熱管道對保溫接頭的具體要求，主要包括以下四項指標：

（1）密封性，也就是防水性能。接頭制作中最重要的是保護好聚氨酯保溫層在其使用壽命內(nèi)不浸水。水不僅破壞保溫層的絕熱性能，還可溶解其中的氫離子形成酸性環(huán)境，腐蝕鋼管。對接頭的密封性，一般用氣密性試驗（0.02MPa）檢驗。

（2）絕熱保溫性能。接頭聚氨酯保溫層的密度、導熱系數(shù)及厚度等應與直埋管道一致，其內(nèi)部支架等構件不得影響聚氨酯發(fā)泡及其保溫性能。這也是保障接頭PE外護層不高于50～C，能正常使用的要求。

（3）機械性能。保溫接頭在地下將承受回填土壓力和地面荷載的作用，接頭聚氨酯的壓縮強度及外護層的密度、厚度等指標亦不應低于直埋管道標準。

（4）長效性。聚乙烯（PE）屬于熱塑性塑料，有蠕變的特性，其短期彈性模量為E≥800MPa，在長期受力下會發(fā)生蠕變，表現(xiàn)為彈性模量的降低，材料的剛度減小。蠕變比率≤4，PE長期彈性模量E200MPa。

2.保溫接頭制作方式比較

各種保溫接頭制作方式的區(qū)別就在于接頭外護層所使用的材料及這些材料與管道PE的連接不同，目前接頭外護層基本上都使用PE材料。所以，以下就保溫接頭的PE外護層（以下簡稱接頭PE）與管道PE的連接來區(qū)分接頭方式，并做分析比較。

2.1銷鎖封閉套筒接頭

用PE制成兩個半圓柱形瓦塊，瓦塊長度大于管道接頭，瓦塊縱向扣合面上凸出有上下翻的鋼片鎖邊，鋼片鎖邊兩端窄中間寬，成錐形。瓦塊就位前在管道PE的管端包密封帶或涂抹密封膠，兩個瓦塊接觸面也要有密封帶或密封膠。將瓦塊上下合攏扣蓋住接頭，用錘子從瓦塊的鋼片鎖邊兩端向中間敲入封銷鎖扣（每側2個，共4個），使PE瓦塊與管道PE密封連接。然后，通過瓦塊上的氣孔灌注聚氯酯混合料發(fā)泡保溫。銷鎖封閉套筒接頭是依廠家樣本獲知的，并沒有隨直埋保溫管一起引進，未聞國內(nèi)有使用的。所以，有關質(zhì)量分析未得實踐驗證。在此作為目前所知的**一種機械密封連接方式介紹出來。

2.2塑料絲熱風貼敷接頭

做法是接頭PE套袖管與管道PE搭接就位后，用手提熱風機吹出的熱風，加熱PE塑料絲使其粘貼到接縫上。塑料絲一般為3.0-4.0mm的PE線材。也有用切割好的塑料條進行加熱粘貼的。從工藝上可以看出，該接頭雖然制作很簡單，但由于塑料絲僅被加熱軟化，并沒有熔融塑化，其與接縫的連接屬于表面式貼敷，不是熔接，不能承受任何機械應力。其性能遠不如機械密封連接的銷鎖封閉套筒接頭，沒有使用壽命可言。

2.3熱收縮帶套袖接頭

熱收縮帶套袖接頭是現(xiàn)在應用最為廣泛的一種保溫接頭方式。多數(shù)做法是用PE套袖管做接頭外護層，用熱收縮帶包裹搭接縫，熱收縮帶是以聚乙烯為帶狀基材，經(jīng)電子束輻射引發(fā)聚合物中的線型分子鏈交聯(lián)，令聚乙烯改性，在120℃～170～C的溫度下四輥強拉伸，涂敷熱熔膠，再經(jīng)冷卻后成型。這樣處理過的PE具備受熱后定向收縮恢復原狀的特性。熱收縮帶被廣泛應用于石油天然氣等埋地鋼管3PE防腐蝕結構相配套的現(xiàn)場補口、電線電纜的防水接頭等處。

2.4電熔焊卷筒接頭

（1）該接頭是將內(nèi)壁周邊鑲嵌電阻絲的PE卷筒在接頭搭接就位綁扎后，用電熔焊機給電阻絲通電，兩個PE的接觸界面被加熱熔融而形成焊接。熔焊機理是界面中被加熱的熔合區(qū)在高溫和壓力作用下塑化（不是軟化）呈黏流態(tài)，其分子鏈段能夠相互擴散，當界面上互相擴散的深度達到了分子鏈纏結所必須的尺寸，自然冷卻后界面就可以得到需要的焊接強度?！　。?）電熔焊接質(zhì)量主要由卷筒電阻絲的電熱性能及布置、焊機性能、搭接面的預處理狀況、焊接工藝參數(shù)（如電流電壓、時間）、操作人員熟練程度等因素決定。電阻絲是卷筒的核心構件，其加熱性能集中體現(xiàn)在電阻值上，要求電熱絲在單位長度上具有非常穩(wěn)定的電阻值；電阻絲的材質(zhì)、直徑、長度、螺距分布不同，決定其發(fā)熱量也不同，每種規(guī)格都要做焊接試驗。由于目前沒有PE電熔焊接的無損檢測標準，還必須進行破壞性檢驗來評定熔焊質(zhì)量、獲得或校對焊接工藝參數(shù)。

（3）與其他接頭方式一樣，在安裝卷筒前應保持鋼管干燥清潔，將被水浸過的管端聚氨酯掏挖掉，露出原色。經(jīng)氣密性試驗合格后做聚氨酯保溫層，發(fā)泡必須使用發(fā)泡機。發(fā)泡機配有PLC控制系統(tǒng)，高精度計量泵，能做到料溫恒定；計量準確；組份配比精度高；料液經(jīng)高速強烈攪拌均勻噴出。要求保溫層的泡孔均勻細密，壓縮強度、密度、導熱系數(shù)等指標滿足接頭的絕熱性能要求。

2.5塑料焊槍擠出焊接接頭

（1）接頭PE與管道PE的連接是通過塑料擠出焊槍將PE焊料加熱后擠入到PE焊口完成的。其要領是PE焊料在焊槍內(nèi)被加熱到200℃～235℃以上，其塑化熔融呈黏流態(tài)（如同生產(chǎn)PE管道時的塑料擠出階段），同時PE焊口亦被焊槍加熱熔融。即焊料、接頭PE及管道PE焊口三者同時熔融，同時冷卻。

（2）擠出焊接的操作要點是：①焊料、管道及接頭PE的熔體流動速率差值不應大于0.5～10min；②熔焊溫度及施焊速度是實施此工藝的關鍵。擠出焊槍一般為熱風型焊機，焊槍應集焊料、焊縫預熱及焊料擠出于一體，結構緊湊，攜帶方便，集成電路控制，具有可調(diào)電熱溫度和擠出速度的控制系統(tǒng)：③焊槍擠出端的焊嘴（或稱焊靴、導軌）為聚四氟乙烯，形狀應與焊縫坡口一致。施焊時保持移動速度與焊槍焊料擠出速度相協(xié)調(diào)，勻速焊接。每次焊接的焊縫要盡量長，以免出現(xiàn)過多接茬：④焊后應及時按《高密度聚乙烯外護管聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料預制直埋保溫管件》（CJ/T155-2001）標準中4.4.3.2b）的要求進行外觀檢查。并對焊縫外表面用圓弧形壓輥滾壓整形，使表面光滑，不產(chǎn)生應力集中；⑤焊縫須自然冷卻，不得強制冷卻，必要時采取保溫措施。

2.6電熱熔縮復合補口接頭

（1）有關單位在上世紀末研制開發(fā)出電熱熔縮復合補口技術，該技術的核心是電熱熔縮復合補口帶，據(jù)報道已申請****。復合補口帶由最外面的熱收縮層，中間加熱層和里面的熔結層三部分構成。該接頭方式集熔結和收縮功能于一體，接頭工藝是將PE套袖管套在接頭上，搭接處纏繞補口帶，用專用電源加熱復合補口帶，使復合補口帶在專用彈性夾具及，bt3帶自身熱縮后形成的環(huán)向箍緊力作用下，與管道PE、套袖PE熔結形成一個整體。復合補口帶可視為熱收縮帶的改良產(chǎn)品。

（2）考慮到補口帶收縮層厚度的影響，電加熱溫度將受限制。加熱溫度高了會熔穿PE收縮層，溫度不夠，PE不能被塑化成黏流態(tài)，影響熔結質(zhì)量。同時，管道PE與接頭PE只靠補口帶連接，同熱收縮帶一樣也是一種軟連接，承受土壤摩擦力作用有限。熱收縮層與熔結層加熱后，兩者的熔接性能和長效性值得探討。

3.結語

3.1選擇綜合品質(zhì)好的保溫接頭

（1）選擇保溫接頭方式應從現(xiàn)場作業(yè)條件、管道的敷設形式、工程設計以及管網(wǎng)管徑等幾方面考慮。

（2）工程中有兩種做法不可取。一是在電熔焊接頭氣密試驗不合格時，用塑料絲熱風貼敷、熱收縮帶粘接、擠出焊接等方法修補封堵，不可取，應當是規(guī)范操作過程，確保一次成型，不合格的拆除重做。二是在電熔焊接頭之后再做擠出焊、熱收縮帶等，搞所謂增強接頭，完全沒有必要，其效果并不大。

3.2加強現(xiàn)場作業(yè)管理

（1）現(xiàn)場做保溫接頭，與操作人員的技術水平和責任心有很大關系，特別是熱收縮帶接頭和擠出焊接頭，操作人員是質(zhì)量控制的關鍵。還應落實業(yè)主、監(jiān)理的現(xiàn)場監(jiān)督責任和必要的旁站檢查，避免隨意操作。

（2）操作方案是做好接頭的技術保證。工程設計單位應根據(jù)現(xiàn)場及管道敷設情況確定接頭方式并提出設計要求；保溫接頭制作單位也要不斷提高自身技術水平，加深對一些工藝機理的理解，將操作方案編制得系統(tǒng)性和可操作性更強，要點突出，工藝參數(shù)明確。

（3）接頭制作單位要有比較完善的設備工具，這是保證接頭質(zhì)量的基礎。

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