关于直埋保温管聚氨酯炭化危害
①三位一体结构失效
随着炭化，聚氨酯与钢管之间的结合力降低，导致聚氨酯保温层与工作钢管脱离（见图5）。此时，工作钢管将在保温层中自由伸缩，三位一体结构失效。

图5   保温层与工作钢管发生脱离
随着炭化程度加剧，聚氨酯易出现塌缩现象，若有地下水渗入，极易造成三位一体结构大面积失效。在这种情况下，对于供热介质温度高、管径大的热网，即使补偿装置设计合理，阀门、补偿器也易因为工作钢管大尺度位移造成损坏。因保温管道三位一体结构失效导致的直埋波纹管补偿器损坏见图6。由图6可知，由于聚氨酯炭化，出现塌缩，外护管与工作钢管之间出现空层，三位一体结构失效。由于缺少三位一体结构在水平方向的束缚，工作钢管过度热伸长过度挤压波纹管补偿器，从而导致波纹管补偿器开裂损坏。

图6   因三位一体结构失效导致的直埋波纹管补偿器损坏
②工作钢管腐蚀
聚氨酯炭化后，由于保温层体积变小甚至塌缩，PE外护管存在开裂风险。若PE外护管发生开裂，腐蚀性地下水将侵入保温层，导致工作钢管腐蚀［4-5］。聚氨酯炭化位置出现的工作钢管腐蚀穿孔见图7。由图7可知，由于该直埋保温管道聚氨酯炭化，保温层体积缩小，在土压力应力作用下，PE外护管表面出现了开裂，地下水进入保温层，工作钢管在很短的时间内就发生了腐蚀穿孔。

图7   聚氨酯炭化位置出现的工作钢管腐蚀穿孔
除了工作钢管腐蚀穿孔外，供热管道的腐蚀产物还往往呈现层状。这主要与供热管道季节性运行有关，腐蚀环境下，工作管表面的腐蚀产物覆盖在管道表面，在供暖期，管道径向膨胀，供暖停止后，管道径向收缩，但腐蚀产物（主要为氧化铁）基本不会收缩，导致管体与腐蚀产物剥离，管体露出新的金属被继续腐蚀。如此往复，形成“剥洋葱”式的腐蚀过程，加速了管道腐蚀［6］。直埋敷设保温管道工作钢管表面的层状腐蚀产物见图8。图8中的保温管道埋设环境土壤湿度较大，保温层并未进水。同样的，受到腐蚀的架空敷设保温管道也存在类似的情况（见图9）。实际上，对于保温层进水的直埋敷设保温管道，工作钢管的层状腐蚀产物是腐蚀进程中的一个阶段，最终导致壁厚减薄甚至穿孔。

图8   直埋敷设保温管道工作钢管表面的层状腐蚀产物

图9   架空敷设保温管道工作钢管表面的层状腐蚀产物
预防措施
①加强预制保温管的综合检测
利用现代检测技术，通过进行长期热老化性能、长期机械性能等重点试验，确保预制保温管的综合质量。严格把控预制保温管的生产质量与施工质量，加强对补口的重点检测。具备条件时，供热企业应根据热网的运行情况，定期开展非开挖检测工作，评估保温层、补口情况，有效降低运行风险。
②严格把控使用温度
过高的使用温度，将加速聚氨酯炭化过程，降低保温管道寿命。因此，在运行过程中，应严格规范使用温度，特别是热电联供项目的一级管网。
③合理设计管道路由
直埋保温管道聚氨酯炭化普遍集中在高地下水位区域。因此，在供热管网规划、设计阶段，应进行实地勘察，尽量避免将预制保温管直埋敷设在河道周围等高地下水位区域。若无法避免，可采取架空方式。
④提高产品质量
预制保温管生产企业应提高生产水平。一方面，应根据设计需求和实际需要，对发泡原料的耐热性能进行严格选择。另一方面，应充分保证聚氨酯密度，特别是当采用中间注料的发泡方式时，应采取技术措施保证预制保温管两端的聚氨酯密度和均匀性。
分析预制热水保温管硬质聚氨酯泡沫塑料（以下简称聚氨酯）炭化机理与原因，探讨聚氨酯炭化危害及预防措施。聚氨酯的炭化过程为热分解反应，主要原因为发泡原料耐热性不足、聚氨酯密度偏低、保温层进水、使用温度不合理。为防止聚氨酯炭化，应加强预制保温管的综合检测、严格把控使用温度、合理设计管道路由、提高产品质量。