淺析鋼管爆管原因及預(yù)防措施從人民大橋DN400鋼管爆管，分析產(chǎn)生鋼管爆管的原因，提出了預(yù)防措施和管理方法，為今后工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理提供借鑒。標(biāo)簽：鋼管；應(yīng)力；爆管2009年11月17日和12月20日，人民大橋下北側(cè)和南側(cè)DN400鋼管相繼發(fā)生爆管，對堤塘和供水管網(wǎng)安全運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅。從近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，鋼管爆管在突發(fā)性爆管中占有一定的比例，因此有必要對爆管原因進(jìn)行分析，采取一些預(yù)防爆管事故的措施和管理方法，為今后管道工程的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理提供借鑒和依據(jù)。1、爆管特點(diǎn)爆管現(xiàn)象表明：爆管時(shí)間：在冬季凌晨氣溫較低時(shí)，（冷空氣來襲，溫差大）爆管位置：第一次發(fā)生在架空裸露管直管段，第二次發(fā)生在埋地管上彎彎頭前，管道破壞產(chǎn)生在焊接縫且上端面環(huán)向開裂，裂縫寬度為1-2.5CM，長度約鋼管周長的1/3。由于鋼管對溫度變化非常敏感，溫差會使鋼管產(chǎn)生膨脹或收縮，當(dāng)管道是剛性接口時(shí)會生產(chǎn)很大的拉應(yīng)力。從爆管現(xiàn)象分析，鋼管爆管發(fā)生在冬季低溫時(shí)焊縫開裂，說明管道存在很大的軸向拉應(yīng)力將薄弱斷面拉開，從而發(fā)生爆管。2、產(chǎn)生鋼管爆管的原因分析2.1應(yīng)力作用埋設(shè)在地下的鋼管，在土壓力、水壓及溫度變化等作用下，產(chǎn)生以下幾種應(yīng)力：環(huán)向拉應(yīng)力，環(huán)向彎曲應(yīng)力，溫差縱向拉應(yīng)力，縱向彎曲應(yīng)力或承口開裂應(yīng)力，其中縱向應(yīng)力的破壞較大。金屬管道對溫度變化非常敏感，埋在地下的給水管既受壞境溫度變化的影響，又受管中流動(dòng)著的水體溫度變化的影響.溫度變化將使管線產(chǎn)生膨脹或收縮。當(dāng)管線是剛性接口時(shí)，會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，應(yīng)力大小由管內(nèi)外溫差，受約束程度決定。2.2腐蝕作用鋼管腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，與地下水水質(zhì)、土壤成分有密切關(guān)系。一旦防腐層過薄或受到破壞，鋼管外露就會在管道的局部形成電化學(xué)腐蝕集中點(diǎn)，導(dǎo)致鋼管的強(qiáng)烈腐蝕。特別是未作防腐處理的焊縫往往是電化學(xué)腐蝕集中的地方。腐蝕會使管壁減薄，強(qiáng)度降低，是促使爆管的原因之一。2.3氣囊與水擊如果管道設(shè)計(jì)、施工時(shí)沒有足夠的排氣閥或安裝位置不合適都會使管道內(nèi)存在水氣狀態(tài)，形成氣囊。特別是長距離、大口徑的輸水管道會使管道中局部存在空氣。目前消除水流中氣阻問題采用的工程措施是安裝排氣閥，而排氣閥不足或性能不合格是爆管的原因之一。2.4施工安裝目前管道施工一般采用機(jī)械化挖土，回填。由于下管前沒有對溝底填土進(jìn)行平整夯實(shí)，回填沒有分層壓實(shí)，有可能引起管道不均勻沉降，也容易使管道產(chǎn)生橫向位移，致使管道產(chǎn)生側(cè)向彎矩和剪力，造成脆弱管道軸向斷裂。如果管道通過軟土層，不進(jìn)行基礎(chǔ)處理，往往也會使管道產(chǎn)生不均勻常沉降而發(fā)生斷裂。還有城市建設(shè)過程中管道地基附近被不同施工單位多次開挖，管道的基礎(chǔ)極易遭到破壞，導(dǎo)致管道發(fā)生不均勻沉降，出現(xiàn)裂縫。鋼管焊接質(zhì)量差也是誘發(fā)鋼管爆管的重要原因之一。3、爆管防治對策從上述分析可知，引發(fā)鋼管爆管的原因是多方面的，人民大橋下DN400管的爆管發(fā)生在低溫嚴(yán)寒期，這說明低溫季節(jié)鋼管收縮產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力是爆管的重要原因。現(xiàn)主要從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等方面來提出以下預(yù)防措施：3.1管道設(shè)計(jì)方面3.1.1合理設(shè)置管道伸縮器伸縮器具有補(bǔ)償管道因熱脹冷縮而引起的位移、撓曲、錯(cuò)位等功能，選擇伸縮器的時(shí)候應(yīng)根據(jù)管道的熱膨脹系數(shù)，沉降、振動(dòng)等因素，在不同的場所選擇不同型號、類型的伸縮器。在長距離的輸水鋼管和裸露的橋管時(shí)要考慮溫差引起的軸向應(yīng)力，應(yīng)選擇合適的限位伸縮器，依橋架設(shè)的鋼管要考慮因引橋路基沉降而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，應(yīng)選擇橡膠節(jié)頭或球形伸縮節(jié)頭。3.1.2合理設(shè)置和選擇排氣閥管道中的空氣不能及時(shí)排出，會發(fā)生水擊現(xiàn)象，從而增加軸向應(yīng)力，誘發(fā)爆管事故。所以在管道設(shè)計(jì)時(shí)要注意排氣閥的安裝位置和排氣閥的總額定排氣量是否滿足管道的空氣排放，避免空氣在管道中的積存而產(chǎn)生爆管現(xiàn)象。3.1.3充分考慮外界的腐蝕作用鋼管的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，與其接觸的土壤和水質(zhì)有關(guān)，特別是未做防腐處理的焊縫是腐蝕集中的地方，腐蝕會使管壁變薄，從而降低管道強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)過程中要對埋設(shè)管道區(qū)域內(nèi)的土壤、水質(zhì)進(jìn)行分析，采取不同的防腐等級處理，對不同施工工藝要求的管道采用不同的防腐工藝。3.2施工安裝方面3.2.1焊接人員須持證上崗，焊工必須按《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行考試后，持有焊工合格證書方可上崗施焊。3.2.2施工單位（部門）內(nèi)部加強(qiáng)鋼管焊接檢驗(yàn)，工程監(jiān)督部門要提高抽查次數(shù)、突出對焊接重點(diǎn)部位的檢查，同時(shí)對重點(diǎn)部位、地段須委托第三方進(jìn)行檢測。3.2.3要注意季節(jié)性施工，特別是在惡劣氣候條件下的焊接作業(yè)，焊接等相關(guān)工序完成后，要做到及時(shí)回填，避免因溫度變化使管道產(chǎn)生較大的應(yīng)力。伸縮器安裝時(shí)，要根據(jù)安裝時(shí)的溫度狀況，確保由溫差引起的伸縮量。3.2.4重視管道固定口和閉合焊接的質(zhì)量，應(yīng)選在氣溫相對較低，無陽光直照的條件下施焊。3.2.5對穿越河道、池塘，低洼地等土質(zhì)較差地段時(shí)，應(yīng)對地基進(jìn)行加固處理或進(jìn)行換土處理，對開鑿后的巖石地基應(yīng)進(jìn)行沙墊層保護(hù)，避免管道產(chǎn)生不均勻沉降而斷裂。3.3管網(wǎng)運(yùn)行管理3.3.1加強(qiáng)管線巡查，及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，消除管道上的外加荷載和因施工引起的地基擾動(dòng)。經(jīng)常性的進(jìn)行管線巡查，首先可以減少因施工等外力因素引起的爆管（從近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，外力引起的爆管是爆管的主要原因），其次可以及早發(fā)現(xiàn)被臨時(shí)用房、圍墻等建筑附屬物占壓的管道，采取措施，避免因管道不均勻沉降發(fā)生的爆管。3.3.2加強(qiáng)檢漏工作，突出重點(diǎn)部位、地段的檢測。為減少管網(wǎng)爆管的發(fā)生，還應(yīng)加強(qiáng)主動(dòng)檢漏工作，加強(qiáng)對重點(diǎn)地段的檢漏工作。比如架設(shè)在南環(huán)大橋內(nèi)的兩根DN600鋼管，大三角水廠的DN1400出廠管在穿越104國道、鐵路、人民西路，工業(yè)一號路等重要節(jié)點(diǎn)段的管道以及鋪設(shè)在江東路旁的DN1000-1200上源閘水廠出廠管，這些管道所處位置都比較特殊，管徑也較大，一旦發(fā)生爆管，后果相當(dāng)嚴(yán)重，所以必須把爆管事故扼殺在萌芽狀態(tài)。3.3.3規(guī)范閥門操作規(guī)程，健全相關(guān)制度。由閥門操作不當(dāng)引起的爆管，雖然比例不高，但偶爾也發(fā)生，所以需進(jìn)一步健全閥門操作的規(guī)范制度，責(zé)任到人，避免因操作不當(dāng)而引起爆管。3.3.4建立和完善維修臺帳。抓好基礎(chǔ)管理工作，健全、完善維修臺賬，進(jìn)行經(jīng)常性的分析總結(jié)，作為繼續(xù)深入探討爆管原因的依據(jù)。4、結(jié)論安全供水，優(yōu)質(zhì)服務(wù)，是供水企業(yè)服務(wù)于社會的宗旨。供水管道的爆管已經(jīng)影響到供水服務(wù)形象，需要我們認(rèn)真解決。鋼管的爆管原因有多種，要減少爆管事故的發(fā)生，我們要從設(shè)計(jì)，施工，運(yùn)