一、產(chǎn)品分類、結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)和生產(chǎn)工藝

（一）分類

1、按輸送介質(zhì)溫度分類

主要分為預(yù)制直埋熱水保溫管和預(yù)制直埋蒸汽保溫管兩大類。

熱水保溫管輸送的介質(zhì)最高溫度為140℃，主要用于北方城市集中供熱工程；蒸汽保溫管輸送的介質(zhì)最高溫度為300℃，主要用于電子、醫(yī)藥等行業(yè)的用汽。

2、熱水保溫管分類

(1) 按生產(chǎn)工藝

主要分為“管中管”工藝和“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞” 工藝。目前大部分廠商都采用“管中管” 生產(chǎn)工藝，“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞” 工藝是一種新型生產(chǎn)工藝，技術(shù)含量較高，國內(nèi)外僅有為數(shù)不多的幾個制造商掌握，處于技術(shù)壟斷階段，我廠是目前國內(nèi)唯一掌握該核心技術(shù)的廠商。

(2) 按芯管的數(shù)量分類

主要分為單芯管和雙芯管，目前國內(nèi)生產(chǎn)的熱水保溫管均為單芯管。

(3) 按芯管的材質(zhì)

主要有鋼管、不銹鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、PPR、HDPE等材質(zhì)。

(4) 按應(yīng)用領(lǐng)域分類

①用于城市集中供熱，目前是熱水保溫管的主流。

②用于城市集中供冷。

③用于高寒地區(qū)自來水管道保溫

④用于北方高層建筑自來水二次供水管道保溫

⑤用于石油長輸管道保溫

⑥用于海底輸油管道保溫

⑦用于其他領(lǐng)域，如用于煤礦冷氣輸送管道保

溫、化工廠低溫介質(zhì)管道保溫、液化氣管道保溫等。

3、蒸汽保溫管分類

⑴ 按結(jié)構(gòu)分類

主要分為“鋼套鋼”外滑動結(jié)構(gòu)和內(nèi)滑動結(jié)構(gòu)兩大類。

(2)“鋼套鋼”外滑動結(jié)構(gòu)按外防腐材料分為，三層PE防腐層、硬質(zhì)聚氨酯防腐層、環(huán)氧粉末防腐層、聚脲防腐層、玻璃鋼防腐層等。三層PE防腐層長期耐溫為50℃，后4種防腐層長期耐溫在80℃-90℃。

（二）熱水保溫管介紹

1、保溫管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

預(yù)制直埋熱水保溫管是由輸送介質(zhì)的芯管、硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫層和高密度聚乙烯外護(hù)層緊密結(jié)合而成，通常芯管采用鋼管，也可根據(jù)輸送介質(zhì)的種類和溫度要求，采用其它材質(zhì)的管材。

(1) 單管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

(2) 雙管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

2、材料及性能

(1) 芯管

通常采用無縫鋼管和螺旋埋弧焊鋼管，DN150及以下采用20號無縫鋼管，執(zhí)行GB/T8163標(biāo)準(zhǔn)，DN200以上采用Q235B鋼板制作的螺旋埋弧焊鋼管，執(zhí)行GB/T9711.1標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 聚乙烯外護(hù)層

聚乙烯外護(hù)層采用PE80級高密度聚乙烯樹脂制成，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的耐腐蝕性能。主要性能指標(biāo)符合表1要求。

表1 HDPE外套管性能指標(biāo)

近年我國石化工業(yè)得到較快發(fā)展，適合外套管的高密度聚乙烯樹脂牌號較多，如上海金菲石油化工有限公司生產(chǎn)的TR480、齊魯石化公司塑料廠生產(chǎn)的DGDB2480、燕山石化生產(chǎn)的7600M等，國外公司如，韓國大林公司的TR402、大韓油化的P502等牌號。

(3)硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫層

①硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫層具有優(yōu)良的保溫絕熱性能，是由異氰酸酯和組合聚醚在常溫下經(jīng)充分混合反應(yīng)生成，其主要性能指標(biāo)符合表2要求。

表2 聚氨酯保溫層性能指標(biāo)

②目前聚氨酯組合聚醚原料主要有：141b系統(tǒng)、環(huán)戊烷系統(tǒng)和水系統(tǒng)，水系統(tǒng)發(fā)泡劑是二氧化碳。三個系統(tǒng)的主要區(qū)別：

環(huán)境方面：

HCFC-141b是替代F-11的第一代替代物，僅作為過渡替代品。141b在大氣中的壽命比較短，對臭氧的消耗程度為F-11的1%，但其臭氧潛值（ODP）大于零，對臭氧層有危害。目前發(fā)達(dá)國家已禁止使用141b發(fā)泡劑。九十年代歐洲率先在冰箱和直埋式預(yù)制保溫管生產(chǎn)中開始使用戊烷發(fā)泡體系，特別是環(huán)戊烷發(fā)泡體系。目前我國幾乎大部分冰箱生產(chǎn)廠家均采用環(huán)戊烷作為發(fā)泡劑。目前替代F-11發(fā)泡劑的第二代替代物有CO2和環(huán)戊烷，兩者臭氧潛值（ODP）均為零，對臭氧層無破壞作用。

③目前國內(nèi)聚氨酯組合料在耐溫方面還存在一定差距。對于要求耐溫較高的輸送管道，聚氨酯原料通常采用德國拜耳公司、美國亨斯邁公司、美國陶氏公司生產(chǎn)的組合聚醚，各項(xiàng)指標(biāo)均符合中國建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

(3)成品管

直埋式預(yù)制保溫管具有優(yōu)異的保溫性能、與傳統(tǒng)的保溫管相比具有綜合造價低、施工方便的特點(diǎn)，其主要性能指標(biāo)符合表3要求。

成品管性能指標(biāo)

3、管件種類

(1)單管管件種類

①直管

②變徑管

③跨越三通的Z型支管

④平行三通

⑤平面三通

⑥45°彎頭

⑦90°彎頭

⑧固定節(jié)

⑨保溫閥門

(2)雙管管件種類

③預(yù)制變徑

變徑分為一級變徑和二級變徑。

4、生產(chǎn)工藝

(1)直埋式預(yù)制保溫管生產(chǎn)工藝分為 “管中管”工藝和“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞” 工藝，目前幾乎所有廠商都采用傳統(tǒng)的“管中管”工藝生產(chǎn)預(yù)制直埋保溫管。噴涂纏繞保溫管是歐洲上世紀(jì)90年代末開發(fā)的一種新型保溫管材。

我廠針對集中供冷、供熱的特點(diǎn)，瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和制造技術(shù)，已成功自主研發(fā)出具有國際水準(zhǔn)的噴涂纏繞工藝、裝備、技術(shù)和產(chǎn)品，目前我廠是國內(nèi)唯一掌握該核心技術(shù)的廠家。由于“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞” 工藝在一定范圍內(nèi)可任意調(diào)整保溫層厚度和聚乙烯外護(hù)層厚度，因此完全滿足不同地域、不同工況、不同介質(zhì)溫度對保溫層厚度的要求，生產(chǎn)不同聚氨酯厚度和聚乙烯厚度的保溫管，也可根據(jù)供、回管對保溫層厚度的要求生產(chǎn)不同厚度的保溫層，減少材料消耗。噴涂纏繞保溫管更適合南方地區(qū)的集中供熱和集中供冷工程。

(2)工藝流程

“管中管”工藝 ：

噴涂、纏繞工藝：

(3)“管中管”工藝介紹

直埋式預(yù)制保溫管生產(chǎn)和設(shè)計的核心是保溫管必須形成三維一體結(jié)構(gòu)，這樣管材在運(yùn)行時，鋼管、聚氨酯和PE外套管三者實(shí)現(xiàn)同時收縮或伸長，并通過土壤的摩擦力束縛管網(wǎng)。

鋼管拋丸除銹

發(fā)泡前對所有鋼管進(jìn)行拋丸處理，清理鋼管表面油脂、污物和銹蝕，加大鋼管表面粗糙度，提高了鋼管和聚氨酯的粘結(jié)力。

PE外套管內(nèi)壁電暈處理

PE外套管本身是沒有極性的，如果不對其內(nèi)壁進(jìn)行電暈處理，外套管與聚氨酯之間是不粘接的，因此為了增加聚乙烯與聚氨酯之間的粘接強(qiáng)度， PE外套內(nèi)壁必須進(jìn)行電暈極化處理，采用高電壓對外套管內(nèi)壁進(jìn)行電暈極化處理，在不降低聚乙烯力學(xué)性能的情況下，改變聚乙烯內(nèi)表面的極性，增加與聚氨酯酯的粘接力，經(jīng)過電暈處理后的PE外套內(nèi)表面，其表面張力≥50達(dá)因/cm，完全滿足管材三位一體結(jié)構(gòu)要求。

聚氨酯發(fā)泡

影響PU發(fā)泡質(zhì)量的關(guān)鍵因素

A 設(shè)備（設(shè)施）方面

選擇先進(jìn)的高壓發(fā)泡機(jī)

發(fā)泡機(jī)必須選擇高壓發(fā)泡機(jī)且發(fā)泡機(jī)混合壓力不低于100bar

發(fā)泡機(jī)的流量足夠大，使?jié)沧r間與發(fā)泡成型時

間有合理的比例關(guān)系

發(fā)泡混合頭和原料計量泵要選擇德國產(chǎn)

溫度、流量、壓力等控制精度要高

足夠大的原料制冷功率配置

B 配備足夠大加熱功率和溫度分布均勻的管材預(yù)熱設(shè)備

C 優(yōu)良的聚氨酯原材料

D 優(yōu)異的工藝控制

PE管件生產(chǎn)

(1)熱板焊接設(shè)備

主要用于彎頭的焊接，具有焊接強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，強(qiáng)度等同于管材的強(qiáng)度。

(2)手提式擠出機(jī)焊接工藝

主要用于三通和變徑等異性管件的焊接，具有焊接強(qiáng)度高的特點(diǎn)，強(qiáng)度等同于管材的強(qiáng)度。手提式擠出焊接工藝是利用自動控制溫度的熱風(fēng)將對接焊口表面聚乙烯加熱到熔融狀態(tài)，隨即將由手提式擠出機(jī)擠出、處于自動溫度控制下的熔融狀態(tài)的聚乙烯熔體，在壓力作用下進(jìn)行V型接口的焊接，形成一定高度均勻的焊縫。

5、現(xiàn)場接頭施工

影響保溫管使用壽命的主要因素有管網(wǎng)設(shè)計質(zhì)量、管材（管件）質(zhì)量及現(xiàn)場接頭施工質(zhì)量?，F(xiàn)場接頭質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響管網(wǎng)運(yùn)行壽命，在實(shí)際工程中，即使采用良好的管網(wǎng)設(shè)計和優(yōu)良管材質(zhì)量，如果施工接頭質(zhì)量很差，就會極大縮短管網(wǎng)的壽命。傳統(tǒng)的PE焊接工藝焊接質(zhì)量較差，容易造成PE接頭部位進(jìn)水，不僅影響管網(wǎng)的保溫性能，增大管網(wǎng)熱損失，而且最致命的危害是管網(wǎng)進(jìn)水后，水經(jīng)汽化后體積急驟膨脹，使PE接頭破壞，造成整個管網(wǎng)PU破壞并加速鋼管腐蝕，極大縮短保溫管網(wǎng)的壽命，因此現(xiàn)場接頭施工的質(zhì)量是熱力管網(wǎng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

(1)現(xiàn)場保溫接口施工方式

①PE外套管接口方式

a.HDPE接頭套管+熱收縮帶工藝

適合公稱直徑不大于250mm保溫管接頭。本方法是采用液化石油氣火焰加熱熱縮帶，通過熱收縮帶收縮使PE外套和接頭套管搭接處密封，實(shí)現(xiàn)柔性連接。既保證了接頭的密封和防水性，又可吸收管道的軸向位移。

b.電熱熔工藝

適合公稱直徑300mm及以上保溫管接頭。電熱熔焊接是通過電、加熱預(yù)埋在聚乙烯接頭套管內(nèi)表面的金屬網(wǎng)，通電加熱接頭套管和直管外套管，并施加一定壓力，使其融為一體。采用專用電控箱對加熱過程進(jìn)行程序化自動控制，通過對不同管徑工藝參數(shù)的控制，獲得最佳熔化溫度，從而保接頭證焊接質(zhì)量。

c.熱熔套筒工藝

采用進(jìn)口熱收縮套筒對PE接頭進(jìn)行連接。本方法采用特殊密封膠，通過火焰加熱收縮套筒，使熱縮套筒收縮，實(shí)現(xiàn)對整個接頭密封，保證了接頭的密封和防水性，并可傳遞軸向力。熱熔套筒接頭方式已通過EN489沙箱試驗(yàn)。熱熔套筒的厚度可與保溫管PE外套厚度等同。

②接口發(fā)泡

為了保證現(xiàn)場接頭的發(fā)泡質(zhì)量，現(xiàn)場聚氨酯發(fā)泡采用機(jī)械發(fā)泡、而不是手工發(fā)泡。先進(jìn)的現(xiàn)場高壓發(fā)泡機(jī)配備設(shè)施齊全的現(xiàn)場發(fā)泡車，可滿足現(xiàn)場發(fā)泡施工。采用高壓發(fā)泡機(jī)可實(shí)現(xiàn)對比例、流量的高精度控制，從而保證現(xiàn)場接口聚氨酯場發(fā)泡質(zhì)量。

二、管道預(yù)熱安裝施工技術(shù)

1、熱水保溫管敷設(shè)安裝技術(shù)主要有

有補(bǔ)償安裝方式

預(yù)熱安裝方式

冷安裝方式

2、采用無補(bǔ)償電預(yù)熱安裝，因其采用了提前釋放應(yīng)力的技術(shù)，可使管網(wǎng)降低一半應(yīng)力、從而在很大程度上減少了固定墩和補(bǔ)償器的數(shù)量，一方面降低了工程的施工安裝費(fèi)用，另一方面由于補(bǔ)償器使用數(shù)量的減少，提高了管網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，降低了管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和工程投資費(fèi)用。無補(bǔ)償電預(yù)熱安裝具有環(huán)保節(jié)能，施工便捷，工期短的特點(diǎn)，是目前國際上廣泛使用的先進(jìn)的保溫管無補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力安裝技術(shù)。

3、“太合”電預(yù)熱安裝的技術(shù)優(yōu)勢

我廠結(jié)合國內(nèi)熱力管網(wǎng)的實(shí)際情況，自主研發(fā)了我國第一臺電預(yù)熱設(shè)備。該設(shè)備采用了國際最先進(jìn)的電子技術(shù)，自動化控制程度高，組合模塊少，可靠性強(qiáng)，同時實(shí)現(xiàn)了大功率小體積的最優(yōu)化設(shè)計，為現(xiàn)場施工的便利提供了前提。

我廠開發(fā)的超大功率電預(yù)熱裝備可以根據(jù)客戶需求，結(jié)合實(shí)際管網(wǎng)布局進(jìn)行最優(yōu)化的預(yù)熱分段，從而最大限度地降低補(bǔ)償器的數(shù)量，縮短工期，減少工程費(fèi)用。

4、電預(yù)熱技術(shù)的適用范圍

– 最大預(yù)熱管徑Φ1420mm

– 不同口徑的保溫管線可同時預(yù)熱

– 不連續(xù)的管段可同時預(yù)熱

– 替換舊管網(wǎng)中損壞的補(bǔ)償器

– 城市中心不具備敞溝條件的預(yù)熱安裝

5、電預(yù)熱安裝主要工藝參數(shù)

– 預(yù)熱管溝長度1000米

– 預(yù)熱時間20h以內(nèi)

三、熱水保溫管的其它用途

（一）用于集中供冷領(lǐng)域的保溫管

近年來國內(nèi)在積極采用區(qū)域集中供冷為賓館、機(jī)場、學(xué)校和商業(yè)建筑等提供冷源，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求劇增，能源形勢相當(dāng)嚴(yán)重，因此要積極發(fā)展分布式能源，實(shí)現(xiàn)熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)，提高一次能源利用率，來改善城市環(huán)境質(zhì)量。

1、區(qū)域集中供冷系統(tǒng)

由專門的制冷站集中制備冷水，并通過區(qū)域管網(wǎng)進(jìn)行冷水供給的供冷系統(tǒng)。區(qū)域供冷系統(tǒng)由制冷站、輸送管路系統(tǒng)和末端板式換熱間組成。

2、管路系統(tǒng)

對于區(qū)域供冷系統(tǒng)，能源使用效率及運(yùn)行成本很大程度取決于如何高效地將冷水從冷站輸送到每個用戶，而采用優(yōu)質(zhì)的直埋預(yù)制保溫管系統(tǒng)可保證冷量從冷站輸送到用戶過程能量損失很少。采用集中供冷方式并結(jié)合采用優(yōu)質(zhì)的直埋式預(yù)制保溫管系統(tǒng)能夠顯著地節(jié)約資源、能源和減少二氧化碳等有害氣體的排放，符合我國的節(jié)能減排政策。

我廠是國內(nèi)最早成功將直埋預(yù)制保溫管應(yīng)用于區(qū)域集中供冷系統(tǒng)，并先后在上海安亭、廣州大學(xué)城、重慶江北嘴、海南三亞亞龍灣等區(qū)域集中供冷供熱項(xiàng)目獲得應(yīng)用，目前項(xiàng)目運(yùn)行良好。

3、產(chǎn)品主要技術(shù)性能

聚氨酯保溫層：聚氨酯保溫層性能指標(biāo)見表2

表2 聚氨酯保溫層性能指標(biāo)

由于區(qū)域集中供冷起步較晚，因此到目前，還沒有針對區(qū)域集中供冷的直埋式預(yù)制保溫管的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，基本沿襲區(qū)域集中供熱直埋式預(yù)制保溫管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)規(guī)格保溫管，由于集中供冷輸送的介質(zhì)溫差較集中供熱溫差較小，因此照搬用于集中供熱相應(yīng)規(guī)格的保溫層厚度就顯得過厚，很不經(jīng)濟(jì)，造成一定浪費(fèi)。因此要針對集中供冷的特點(diǎn)設(shè)計合理的保溫層厚度，既保證工程保溫需要，又降低工程造價。

本文作者：周曰從 張景娜；轉(zhuǎn)自暖通南社。