供热一次管网泄漏成因及分析对比
摘要
关键词
供热管网;泄漏成因;管道老化;腐蚀防护
正文
1引言
供热一次管网的稳定运行对于保障居民冬季供暖具有重要意义。然而,随着管网运行时间的延长,泄漏问题频繁发生,严重影响供热效果和系统安全性。本文针对供热一次管网泄漏的主要成因进行深入分析,并提出了一系列切实可行的解决措施,以期提高管网的运行可靠性和使用寿命,为供热企业提供参考。
2供热一次管网泄漏成因
2.1 管道老化
管道老化是供热一次管网泄漏的主要成因之一。随着时间的推移,管道材料在长期的高温高压环境中逐渐发生物理和化学变化,导致材料性能下降,从而增加了泄漏的风险。天津市津安热电有限公司供热管网自1997年建成以来,已有部分管道运行时间超过20年,管网老化问题日益显著。
老化过程中,管道材料的机械强度和耐腐蚀性能逐渐减弱,尤其是在高温和湿度交替变化的条件下,管道更容易受到腐蚀和磨损。此外,长时间的运行使管道表面产生微小裂纹,这些裂纹在热胀冷缩的作用下逐渐扩展,最终导致泄漏发生。12年至今的429次一次管网泄漏数据统计分析显示,建成运行超过15年的管道泄漏次数显著增加。
为应对管道老化问题,需进行定期的管道检测和维护,特别是对于已运行超过15年的管道,应加强巡检和维护频次,及时发现和修复潜在的泄漏点。同时,推进老旧管道的更新改造工作,探索更耐用的新型材料,以延长管道使用寿命,减少泄漏风险。
2.2 焊接质量问题
焊接质量是影响供热一次管网泄漏的重要因素之一。供热管网中的焊接接头是最容易出现泄漏的部位。焊接质量问题主要表现在以下几个方面:
首先,焊接工艺不当。施工过程中,如果焊接工艺不符合规范,如焊接温度控制不当、焊接速度不均等,都会导致焊缝内部结构不均匀,产生气孔、夹渣等缺陷,降低焊缝的强度和致密性。
其次,焊接材料质量问题。如果使用的焊接材料质量不过关,含有杂质或材质不均匀,也会影响焊缝的质量,增加泄漏风险。此外,焊接过程中未能严格控制环境条件,如风速、湿度等,也会影响焊接质量。
2.3 接口保温问题
数据显示,管道泄漏多发生在焊口及其附近区域,占总泄漏次数的74%。供热管道的泄漏主要是焊口、焊口附近以及管件本体的腐蚀泄漏,绝大部分都是由于聚乙烯外护套破损或者接口保温处热缩带、热熔套开裂,导致地下水渗入保温层,破坏聚氨酯保温材料,与管道外壁接触,造成腐蚀泄漏。管线泄漏处甚至存在裸管没有保温层的情况,地下水与钢管直接接触,腐蚀情况相当严重。
2.4 腐蚀泄漏
供热管网的腐蚀分为内腐蚀和外腐蚀,两者都对管道的完整性构成严重威胁。内腐蚀是指管道内壁与供热介质(热水)接触而产生的电化学腐蚀;外腐蚀则是指管道外壁与土壤等环境介质接触而产生的腐蚀。数据显示,腐蚀泄漏在所有泄漏原因中占比高达81%。
2.4.1 内腐蚀
内腐蚀主要受热水中溶解氧、pH值、温度和含盐量的影响。溶解氧是内腐蚀的主要因素,高溶解氧浓度会加剧金属的氧化反应,腐蚀速度显著加快。当管道内水没有充满时,水位线处上方的金属与空气接触,下方的金属与水接触,就会形成氧浓度差,在氧浓度较高的区域,金属表面成为阳极,发生氧化反应;在氧浓度较低的区域,金属表面成为阴极,发生还原反应,造成氧浓差腐蚀。此外,热水的pH值若偏离4-10的范围,腐蚀速度也会增加。同时水温越高,电化学腐蚀的反应活化能越高,管道受到的腐蚀越剧烈,溶解氧浓度不变的情况下,温度每升高 30℃,管道受到的腐蚀速度提升一倍。水温在 90 ~ 100℃ 之间时,腐蚀最剧烈。
2.4.2 外腐蚀
外腐蚀主要与土壤的电阻率、含盐量、水分含量和杂散电流有关。土壤中水分和盐分增加,电解质浓度上升,导电能力增强,导致腐蚀速度加快。杂散电流则是由于地下电缆或电气设备的漏电造成的,会引发电化学腐蚀。
3供热一次管网泄漏解决措施
3.1 避免管网温度剧烈波动
在实际操作中,可以通过缓慢调整供热系统的温度来避免剧烈波动。这不仅能够减少管道承受的应力变化,还可以延长管网的使用寿命。例如,在调整供水温度时,应逐步升高或降低温度,避免突然的温度变化。另外,供热系统的自动化控制也应具备温度缓升缓降的功能,以实现对温度波动的精细控制。
3.2 加大老旧管网改造力度
为解决管网老化泄漏问题,首先可以利用供热管网健康诊断及综合评价办法对管网进行全面的健康评估。无损检测技术可以有效识别管道内外的缺陷和腐蚀情况,与以往运行期间泄漏情况相结合,为后续的维修和改造提供科学依据。
根据评估结果,对管网进行分类管理,优先处理问题严重的管段。改造过程中,应采用高质量的管材和先进的施工工艺,确保新建管网的耐用性和可靠性。例如,可以选择壁厚更大的管材,以增强管道的抗压能力和使用寿命。同时,施工时应严格按照规范进行焊接和保温处理,避免因施工质量问题导致的泄漏。
3.3 提高管道壁厚与保温质量
统计数据显示,一次管网中壁厚在5mm及以下的管网发生泄漏次数最多,远高于其他壁厚的管网。这些管道在运行10年以上时,泄漏高峰期显著。而壁厚6mm及以上的管道,运行15年以上才达到泄漏高峰期。随着壁厚增加,管道的泄漏次数明显减少。因此,提高管道壁厚是减少泄漏的重要措施。
在新建或改造管网时,将管材壁厚提高到7mm及以上时,能够显著降低供热管网泄漏几率。虽然壁厚增加会导致一定的成本上升,但其带来的可靠性和使用寿命的提升是显而易见的。对于已经投入运行的老旧管网,可以通过加装内衬或外部加固等方式,增加管道的厚度和强度,从而延长其使用寿命。
3.4腐蚀防护措施
为防止和减缓腐蚀,需采取多种防护措施。首先,内防腐方面,应使用合格的软化水,降低水中溶解氧和含盐量,并控制水的pH值在4-10之间,水温控制在90℃以下。外防腐方面,需做好管道焊口的保温工作,确保保温层完好,防止地下水渗入。同时可以应用阴极保护技术,以比金属管道材质更活泼的金属作为阳极,与被保护的金属管道通过导线相连形成通路,使金属管道变为阴极,在电化学腐蚀反应中,阳极失电子,阴极得电子,从而大大减缓金属管道的腐蚀速度。
4结束语
通过对供热一次管网泄漏成因的系统分析及改进措施的实施,我们发现管道老化、焊接质量问题和腐蚀是泄漏的主要原因。针对这些问题,采取了包括避免温度剧烈波动、加强重点区域老旧管网改造和提高管道壁厚与保温质量在内的多种措施,显著改善了供热系统的运行状况。改进后的系统不仅泄漏次数大幅减少,维修成本降低,还提高了能源利用效率和用户满意度。未来,应持续关注管网运行情况,不断优化维护和改造策略,进一步提升供热系统的安全性和可靠性。
参考文献
[1]郭明宇,祖国刚. 供热企业一次管网热损失分析及对策研究 [J]. 暖通空调, 2024, 54 (05): 173-176+12.
[2]曹辉,张邵钧. 基于网源协调下的供热一次管网经济运行研究 [J]. 河南电力, 2021, (S2): 96-98.
[3] 杨绪韬. 一次供热管网泄漏诊断技术研究[D]. 东北电力大学, 2021.
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