摘要：本文針對高溫直埋蒸汽管道設(shè)計展開探討，希望對工程施工有所貢獻(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：高溫直埋,蒸汽管道,設(shè)計

　　前言：

　　在當(dāng)前的城市規(guī)劃建設(shè)中，高溫蒸汽管道直埋比架空敷設(shè)或地溝埋置具有更多優(yōu)點，例如施工周期較短、土建與建材費用得以大量減少、較低的造價成本、良好的保溫效果、低度的熱損耗、較長的使用壽命和相對低廉的維護(hù)費用等等，為社會帶來多方面的效益，因而高溫蒸汽管道直埋敷設(shè)作業(yè)在工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。筆者結(jié)合實際，將在文中針對高溫直埋蒸汽管道設(shè)計展開探討，希望對同行有所幫助。

　　1.高溫蒸汽管道直埋的設(shè)計思路

　　高溫蒸汽管道直埋與熱水管道直埋均具有明顯優(yōu)越性，但兩者在管道保溫結(jié)構(gòu)和管網(wǎng)運行參數(shù)方面有明顯差異。與熱水管道直埋設(shè)計不同，在直埋蒸汽管道設(shè)計中，其管系整體的熱應(yīng)力必須得到有效釋放，即必須產(chǎn)生有效的熱位移;同時，就溫差數(shù)值的比較來講，高溫蒸汽管道遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱水管道，且隨著溫度的升高，其鋼材線膨脹系數(shù)也隨之有一定程度的增大，因此在長度相同的情況下，與130℃的熱水管道相比，300℃高溫蒸汽管道的熱伸長量為前者的一倍還要多。同時限于補償器的補償能力差異，與直埋熱水管相比，直埋蒸汽管道固定墩的間距要小得多;而在保溫結(jié)構(gòu)方面，直埋蒸汽水管道具有較大的補償量，工作鋼管與保溫材料外殼間不再是一個整體，而需要成為脫開式的管中管運動。因而直埋熱水管道的設(shè)計理念和方法對于高溫蒸汽管道直埋設(shè)計并不適用。所以，在設(shè)計高溫蒸汽管道直埋作業(yè)過程中，設(shè)計方參考了架空管道和地溝埋置方法，但又存在明顯的區(qū)別。與架空管道和地溝埋置的管道敷設(shè)作業(yè)不同，高溫蒸汽管道直埋方式下的保溫結(jié)構(gòu)對于管道補償方式和管道出現(xiàn)熱膨脹效應(yīng)的限制有影響作用。與此同時，管道失穩(wěn)的條件決定了架空管道和地溝埋置兩個固定點間的長度值，補償器所具有的補償能力和管徑的大小也影響到此數(shù)值;而對于蒸汽管道直埋來說，其兩個固定點之間長度的最大值受到管道保溫結(jié)構(gòu)和補償器所具備的的補償能力兩者同時的約束和限制。比如說，彎頭或直管段的徑向位移空間受到了保溫結(jié)構(gòu)的限制，設(shè)計時需要局部特殊處理(做地溝或采用球型補償器)。但在設(shè)計方法方面，蒸汽管道的架空敷設(shè)或地溝埋置與直埋作業(yè)是一致的，均采用了彈性分析法。

　　2.蒸汽管道直埋工程設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)——預(yù)制復(fù)合保溫管道的合理選擇

　　在蒸汽管道直埋工程設(shè)計過程中，首先應(yīng)從工程實際情況出發(fā)，遵循科學(xué)合理的原則選擇復(fù)合保溫管，并依據(jù)工程特性和設(shè)計參數(shù)要求對其材料、性能和保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行確認(rèn)，同時結(jié)合管網(wǎng)布置狀況，就管系和管件特殊性明確向生產(chǎn)方提出詳細(xì)要求。

　　2.1保溫層內(nèi)應(yīng)充分保證管道的滑動性

　　處于工作狀態(tài)下的管道會受到溫度的變化影響，發(fā)生熱脹冷縮效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生直管段上的軸向位移，。此時應(yīng)控制保溫層與管道之間滑動摩擦度，其摩擦系數(shù)應(yīng)保持在一個較低值，以減少固定墩所承受的管道推力以及保證管系熱應(yīng)力的充分釋放。在實際的工程應(yīng)用中，應(yīng)將減阻層設(shè)置在保溫層和管道之間，保溫層與管道外壁的摩擦系數(shù)能夠通過隔阻效果較好的隔阻層得以降低至0.3以下。

　　2.2保溫材料的優(yōu)良性質(zhì)

　　由于蒸汽管道中通過的介質(zhì)都具有較高溫度，以本廠出廠蒸汽為例，其溫度為300℃，因而對保溫材料的選擇與結(jié)構(gòu)性能提出了諸多特殊要求，例如節(jié)點端面保溫設(shè)計中的技巧以及相應(yīng)的施工技術(shù)、外護(hù)管的嚴(yán)密和整體性等，其實質(zhì)均為保溫結(jié)構(gòu)和材料的防水性能問題。在直埋蒸汽管道敷設(shè)過程中，保溫問題是其出現(xiàn)故障的主要原因。一旦保溫方面發(fā)生問題，會導(dǎo)致地下水被加熱至沸騰狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致保溫材料大范圍遭到破壞，使其導(dǎo)熱系數(shù)快速升高，結(jié)構(gòu)的整體保溫性能因而失效，基于此，設(shè)計方應(yīng)選取耐煮沸的保溫結(jié)構(gòu)和保溫材料。在當(dāng)前直埋高溫蒸汽管道敷設(shè)作業(yè)中，其工程的可靠性與安全性均受到材料防水、保溫和耐煮沸性能的關(guān)鍵性影響。在蒸汽管道直埋敷設(shè)設(shè)計過程中，應(yīng)從良好的整體性、較低的吸水率、較小的材料導(dǎo)熱系數(shù)、特殊環(huán)境下高性能穩(wěn)定度、足夠的管道結(jié)構(gòu)機械強度和具有優(yōu)良可靠承內(nèi)壓、外載以及防腐性能的外保護(hù)套等方面予以充分考慮，進(jìn)行保溫結(jié)構(gòu)和保溫材料的甄選。以碳酸鈣制品為代表的無機保溫材料具有較高的耐溫性能(600℃)，同時具有較大的抗壓強度，通常用于內(nèi)層的保溫;而改性聚氨酯具有良好的整體性、較低的吸水率和較小的導(dǎo)熱系數(shù)，但耐溫性能較差(≤150℃)，因而在實際工程應(yīng)用中對兩者的優(yōu)缺點充分予以考慮并有機結(jié)合，將微孔硅酸鈣錯縫包裹在保溫預(yù)制管的內(nèi)層鋼管上，取以耐溫性能較好的保溫材料充入兩者縫隙間，使熱損失得以有效減少;選用聚氨酯作為外層保溫材料，將聚氨酯優(yōu)異的保溫性能充分利用，使外套表層溫度適中并控制在50℃，進(jìn)而使防護(hù)層得到保護(hù)，管道整體的使用壽命得到有效增加。

　　2.3應(yīng)具有排潮裝置

　　在制作過程中，復(fù)合預(yù)制管有其特定的烘干工序，但仍會由于各種原因在成品中不可避免地出現(xiàn)水分殘留，同時還有外部水分會滲入保溫結(jié)構(gòu)體內(nèi)部。在管道運行過程中，此類殘留或滲入的水分會受到管道內(nèi)蒸汽溫度的影響而升華為蒸汽，若不將其排出而長時間存留在保溫層，會導(dǎo)致保溫層壓力和溫度升高，甚至使保溫層結(jié)構(gòu)受到破壞。因而，要保證供熱管道正常運行，應(yīng)保證在供熱期間將管道內(nèi)多余的水分及時排出。在實際的工程應(yīng)用中應(yīng)設(shè)置具有良好排潮效果的裝置，可在工作鋼管上做環(huán)狀透氣管，并與無位移量的固定支座相焊接，上部為直管，我們把它放入檢查井里，同時應(yīng)使直管頂部彎曲，以防雨水侵入，在無機隔熱層內(nèi)的直管部分也應(yīng)有均勻分布的排氣孔。在直管上部應(yīng)設(shè)置控制排潮所用閥門，取相應(yīng)厚度的無機保溫材料將排潮管環(huán)而裹之。同時在外部設(shè)置同等厚度的有機保溫層，并將其與直管段密封散熱鋼板直接發(fā)泡在一起，然后再做外護(hù)層與主管外護(hù)層膠合為一體。

　　3.結(jié)語

　　總的來說，在直埋高溫蒸汽管道設(shè)計中，應(yīng)全面、充分考慮設(shè)計的各方面因素，給出最佳的設(shè)計方案，并合理選材，保證工程的順利開展，并在投入運行后各項參數(shù)保持正常水平，為人們生產(chǎn)和生活提供有力的支持。

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