關(guān)于直埋保溫管聚氨酯炭化危害
①三位一體結(jié)構(gòu)失效
隨著炭化，聚氨酯與鋼管之間的結(jié)合力降低，導(dǎo)致聚氨酯保溫層與工作鋼管脫離（見圖5）。此時(shí)，工作鋼管將在保溫層中自由伸縮，三位一體結(jié)構(gòu)失效。

圖5   保溫層與工作鋼管發(fā)生脫離
隨著炭化程度加劇，聚氨酯易出現(xiàn)塌縮現(xiàn)象，若有地下水滲入，極易造成三位一體結(jié)構(gòu)大面積失效。在這種情況下，對于供熱介質(zhì)溫度高、管徑大的熱網(wǎng)，即使補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)合理，閥門、補(bǔ)償器也易因?yàn)楣ぷ麂摴艽蟪叨任灰圃斐蓳p壞。因保溫管道三位一體結(jié)構(gòu)失效導(dǎo)致的直埋波紋管補(bǔ)償器損壞見圖6。由圖6可知，由于聚氨酯炭化，出現(xiàn)塌縮，外護(hù)管與工作鋼管之間出現(xiàn)空層，三位一體結(jié)構(gòu)失效。由于缺少三位一體結(jié)構(gòu)在水平方向的束縛，工作鋼管過度熱伸長過度擠壓波紋管補(bǔ)償器，從而導(dǎo)致波紋管補(bǔ)償器開裂損壞。

圖6   因三位一體結(jié)構(gòu)失效導(dǎo)致的直埋波紋管補(bǔ)償器損壞
②工作鋼管腐蝕
聚氨酯炭化后，由于保溫層體積變小甚至塌縮，PE外護(hù)管存在開裂風(fēng)險(xiǎn)。若PE外護(hù)管發(fā)生開裂，腐蝕性地下水將侵入保溫層，導(dǎo)致工作鋼管腐蝕［4-5］。聚氨酯炭化位置出現(xiàn)的工作鋼管腐蝕穿孔見圖7。由圖7可知，由于該直埋保溫管道聚氨酯炭化，保溫層體積縮小，在土壓力應(yīng)力作用下，PE外護(hù)管表面出現(xiàn)了開裂，地下水進(jìn)入保溫層，工作鋼管在很短的時(shí)間內(nèi)就發(fā)生了腐蝕穿孔。

圖7   聚氨酯炭化位置出現(xiàn)的工作鋼管腐蝕穿孔
除了工作鋼管腐蝕穿孔外，供熱管道的腐蝕產(chǎn)物還往往呈現(xiàn)層狀。這主要與供熱管道季節(jié)性運(yùn)行有關(guān)，腐蝕環(huán)境下，工作管表面的腐蝕產(chǎn)物覆蓋在管道表面，在供暖期，管道徑向膨脹，供暖停止后，管道徑向收縮，但腐蝕產(chǎn)物（主要為氧化鐵）基本不會(huì)收縮，導(dǎo)致管體與腐蝕產(chǎn)物剝離，管體露出新的金屬被繼續(xù)腐蝕。如此往復(fù)，形成“剝洋蔥”式的腐蝕過程，加速了管道腐蝕［6］。直埋敷設(shè)保溫管道工作鋼管表面的層狀腐蝕產(chǎn)物見圖8。圖8中的保溫管道埋設(shè)環(huán)境土壤濕度較大，保溫層并未進(jìn)水。同樣的，受到腐蝕的架空敷設(shè)保溫管道也存在類似的情況（見圖9）。實(shí)際上，對于保溫層進(jìn)水的直埋敷設(shè)保溫管道，工作鋼管的層狀腐蝕產(chǎn)物是腐蝕進(jìn)程中的一個(gè)階段，最終導(dǎo)致壁厚減薄甚至穿孔。

圖8   直埋敷設(shè)保溫管道工作鋼管表面的層狀腐蝕產(chǎn)物

圖9   架空敷設(shè)保溫管道工作鋼管表面的層狀腐蝕產(chǎn)物
預(yù)防措施
①加強(qiáng)預(yù)制保溫管的綜合檢測
利用現(xiàn)代檢測技術(shù)，通過進(jìn)行長期熱老化性能、長期機(jī)械性能等重點(diǎn)試驗(yàn)，確保預(yù)制保溫管的綜合質(zhì)量。嚴(yán)格把控預(yù)制保溫管的生產(chǎn)質(zhì)量與施工質(zhì)量，加強(qiáng)對補(bǔ)口的重點(diǎn)檢測。具備條件時(shí)，供熱企業(yè)應(yīng)根據(jù)熱網(wǎng)的運(yùn)行情況，定期開展非開挖檢測工作，評估保溫層、補(bǔ)口情況，有效降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。
②嚴(yán)格把控使用溫度
過高的使用溫度，將加速聚氨酯炭化過程，降低保溫管道壽命。因此，在運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范使用溫度，特別是熱電聯(lián)供項(xiàng)目的一級管網(wǎng)。
③合理設(shè)計(jì)管道路由
直埋保溫管道聚氨酯炭化普遍集中在高地下水位區(qū)域。因此，在供熱管網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段，應(yīng)進(jìn)行實(shí)地勘察，盡量避免將預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)在河道周圍等高地下水位區(qū)域。若無法避免，可采取架空方式。
④提高產(chǎn)品質(zhì)量
預(yù)制保溫管生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)提高生產(chǎn)水平。一方面，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)需求和實(shí)際需要，對發(fā)泡原料的耐熱性能進(jìn)行嚴(yán)格選擇。另一方面，應(yīng)充分保證聚氨酯密度，特別是當(dāng)采用中間注料的發(fā)泡方式時(shí)，應(yīng)采取技術(shù)措施保證預(yù)制保溫管兩端的聚氨酯密度和均勻性。
分析預(yù)制熱水保溫管硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料（以下簡稱聚氨酯）炭化機(jī)理與原因，探討聚氨酯炭化危害及預(yù)防措施。聚氨酯的炭化過程為熱分解反應(yīng)，主要原因?yàn)榘l(fā)泡原料耐熱性不足、聚氨酯密度偏低、保溫層進(jìn)水、使用溫度不合理。為防止聚氨酯炭化，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)制保溫管的綜合檢測、嚴(yán)格把控使用溫度、合理設(shè)計(jì)管道路由、提高產(chǎn)品質(zhì)量。