關于
直埋保溫管聚氨酯炭化危害
①三位一體結構失效
隨著炭化，聚氨酯與鋼管之間的結合力降低，導致聚氨酯保溫層與工作鋼管脫離（見圖5）。此時，工作鋼管將在保溫層中自由伸縮，三位一體結構失效。
圖5 保溫層與工作鋼管發生脫離
隨著炭化程度加劇，聚氨酯易出現塌縮現象，若有地下水滲入，極易造成三位一體結構大面積失效。在這種情況下，對于供熱介質溫度高、管徑大的熱網，即使補償裝置設計合理，閥門、補償器也易因為工作鋼管大尺度位移造成損壞。因保溫管道三位一體結構失效導致的直埋波紋管補償器損壞見圖6。由圖6可知，由于聚氨酯炭化，出現塌縮，外護管與工作鋼管之間出現空層，三位一體結構失效。由于缺少三位一體結構在水平方向的束縛，工作鋼管過度熱伸長過度擠壓波紋管補償器，從而導致波紋管補償器開裂損壞。
圖6 因三位一體結構失效導致的直埋波紋管補償器損壞
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外護管存在開裂風險。若PE外護管發生開裂，腐蝕性地下水將侵入保溫層，導致工作鋼管腐蝕［4-5］。聚氨酯炭化位置出現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，在土壓力應力作用下，PE外護管表面出現了開裂，地下水進入保溫層，工作鋼管在很短的時間內就發生了腐蝕穿孔。
圖7 聚氨酯炭化位置出現的工作鋼管腐蝕穿孔
除了工作鋼管腐蝕穿孔外，供熱管道的腐蝕產物還往往呈現層狀。這主要與供熱管道季節性運行有關，腐蝕環境下，工作管表面的腐蝕產物覆蓋在管道表面，在供暖期，管道徑向膨脹，供暖停止后，管道徑向收縮，但腐蝕產物（主要為氧化鐵）基本不會收縮，導致管體與腐蝕產物剝離，管體露出新的金屬被繼續腐蝕。如此往復，形成“剝洋蔥”式的腐蝕過程，加速了管道腐蝕［6］。直埋敷設保溫管道工作鋼管表面的層狀腐蝕產物見圖8。圖8中的保溫管道埋設環境土壤濕度較大，保溫層并未進水。同樣的，受到腐蝕的架空敷設保溫管道也存在類似的情況（見圖9）。實際上，對于保溫層進水的直埋敷設保溫管道，工作鋼管的層狀腐蝕產物是腐蝕進程中的一個階段，最終導致壁厚減薄甚至穿孔。
圖8 直埋敷設保溫管道工作鋼管表面的層狀腐蝕產物
圖9 架空敷設保溫管道工作鋼管表面的層狀腐蝕產物
預防措施
①加強預制保溫管的綜合檢測
利用現代檢測技術，通過進行長期熱老化性能、長期機械性能等重點試驗，確保預制保溫管的綜合質量。嚴格把控預制保溫管的生產質量與施工質量，加強對補口的重點檢測。具備條件時，供熱企業應根據熱網的運行情況，定期開展非開挖檢測工作，評估保溫層、補口情況，有效降低運行風險。
②嚴格把控使用溫度
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，在運行過程中，應嚴格規范使用溫度，特別是熱電聯供項目的一級管網。
③合理設計管道路由
直埋保溫管道聚氨酯炭化普遍集中在高地下水位區域。因此，在供熱管網規劃、設計階段，應進行實地勘察，盡量避免將預制保溫管直埋敷設在河道周圍等高地下水位區域。若無法避免，可采取架空方式。
④提高產品質量
預制保溫管生產企業應提高生產水平。一方面，應根據設計需求和實際需要，對發泡原料的耐熱性能進行嚴格選擇。另一方面，應充分保證聚氨酯密度，特別是當采用中間注料的發泡方式時，應采取技術措施保證預制保溫管兩端的聚氨酯密度和均勻性。
分析預制熱水保溫管硬質聚氨酯泡沫塑料（以下簡稱聚氨酯）炭化機理與原因，探討聚氨酯炭化危害及預防措施。聚氨酯的炭化過程為熱分解反應，主要原因為發泡原料耐熱性不足、聚氨酯密度偏低、保溫層進水、使用溫度不合理。為防止聚氨酯炭化，應加強預制保溫管的綜合檢測、嚴格把控使用溫度、合理設計管道路由、提高產品質量。
