摘要：目前直埋蒸汽管道在我國城鎮集中供熱管網中已得到大量應用。設計及施工技術日漸成熟，各地在工程實踐中積累了豐富的經驗。本文首先分析了直埋蒸汽管道的發展已布置情況，并就“鋼套鋼”蒸汽管道附件設計進行了重點闡述。

　　關鍵詞：直埋蒸汽管道,鋼套鋼,設計

　　一、直埋蒸汽管道技術發展迅速原因分析

　　目前，我國直埋蒸汽管道市場需求愈來愈大，而且有迅猛發展之勢。這種局面的出現，主要由以下原因促成：

　　1.1我國推廣“集中供熱”、“熱電聯產”、“三聯供”等節能、環保政策的需要;

　　1.2現代文明城鎮建設的加速和對節能、環保的高要求;

　　1.3國家為了提高人民生活質量水平，供熱范圍由嚴寒的“三北”地區(即華北、東北、西北)向廣闊的冬寒夏熱的“過渡地區”擴展的需求。

　　二、蒸汽管道的布置和補償

　　2.1蒸汽管道的布置。由工廠系統進入裝置的主蒸汽管道，宜布置在管廊的上層，蒸汽管道應按照下列要求布置：蒸汽支管應從主管的頂部引出，當工藝要求支管上設置切斷閥時，切斷閥應布置在靠近主管的水平管段上;支管不得從用氣要求很嚴格的蒸汽管道上接出;蒸汽主管進入裝置界區的切斷閥上游和主管末端應設排水設施;蒸汽管道的低點宜設排液設施，排液設施應根據不同情況設放凈閥、分液包、或疏水閥;蒸汽管道應設置高點放空，放空閥宜采用閘閥，直接排至大氣的蒸汽放空管，宜在閥門下游開一個Φ6～Φ10mm的排液孔，并引至安全位置。

　　2.2蒸汽管道的鋪設方式。蒸汽管道的鋪設方式分為地上和地下。地上鋪設即架空鋪設，按管架高度可分為高、中、低三個檔次，高管架h≥4.5m、中管架2.5m≤h<4.5m、低管架0.3≤h<2.5m。地下鋪設可分為地溝和直埋鋪設，地溝鋪設一般有通行地溝、半通行地溝和不通行地溝。直埋鋪設投資小，但維修不方便，補償能力不足，目前一般不宜采用;地溝鋪設投資較高, 容易積水, 管道易被淹泡, 不便于維護管理, 目前一般也較少采用。蒸汽管道常采用架空鋪設, 具有投資較低, 運行穩定可靠, 便于維護管理等特點。在條件允許時宜采用中、低支架鋪設, 這樣可降低投資, 且便于維護, 尤其適用于工業企業內。在實際設計過程中, 應綜合考慮鋪設方式優缺點, 根據實際情況確定方案。

　　2.3 蒸汽管道的補償蒸汽管道設計中對于管道熱膨脹一般采用自然補償和人工補償兩種方式加以解決。(1)自然補償:對于有彎曲部分的熱力管道,受熱時自身可產生一定的彈性變形,而不會產生較大的熱應力和管道軸向推力,從而有效防止管道及支架因受熱而發生破壞, 這種借管道自身的彈性變形來吸收管道的熱膨脹的補償方法就是自然補償。其彎曲部位可叫做自然補償器。由于自然補償法是利用管道本身變形來補償, 所以在選擇管道線路及其支架時, 必須注意力求使每兩個固定支架間的管段盡可能由幾個互相垂直而且長度不一的臂組成, 使管道具有柔韌性, 以保證管道變形時不產生過大的應力而造成破壞。(2)人工補償:當管道熱膨脹量過大時, 普遍采用的是各種類型的人工補償器補償。工業中常用的有方型補償器,波紋補償器及填料式補償器三種。下面具體闡述一下三種補償器的用途及優缺點：①方型補償器具有補償能力大、作用在固定支架上的軸向推力小、制造簡單、使用維護方便等優點，缺點是尺寸較大,不能安裝在狹窄的地方,流體阻力較大;②對于無約束型波紋補償器, 是依靠波紋管的軸向伸縮來進行熱補償的,其補償量比較小,而且會產生很大的軸向推力。如果波紋補償器應用不當,它產生的管道軸向推力可能比想要消除的力還要大。拉伸或壓縮波紋補償器需要的力是相當大的, 為了使管道產生的軸向推力最小, 最好避免通過補償器的軸向壓縮或拉伸來吸收管道的膨脹。管道盡量不要選用波紋補償器。③填料式補償器廣泛應用于不容易彎制的管路中,優點是占地面積小,伸縮量大;缺點是容易產生泄漏,運行一段時間后便需要更換填料。

　　三、“鋼套鋼”蒸汽管道附件設計要點

　　“鋼套鋼”蒸汽管道附件的設計質量非常重要，它直接影響到蒸汽管道的施工，因此，關鍵關節必須嚴格按照規范和規程進行計算和設計。

　　3.1補償器的選擇。一般在直埋蒸汽管道中，采用波紋管補償器，但選用時應注意以下兩點。①補償量不應大于200mm。②要求波紋管補償器生產廠家根據蒸汽參數進行應力計算，確定波高、波數、波板的層數及波紋管的材料。

　　目前，波紋管補償器多采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料制成。在運行中受拉應力、壓應力及各種內應力聯合作用下，如果管道內、外部環境中有氯、硫離子，極易受到穿晶應力腐蝕破壞，溫度越高，氯、硫離子濃度越大，這種腐蝕破壞速度越快。故補償器的材質應選用抗氯離子腐蝕材料SUS316L不銹鋼。

　　在沿海地區、防腐條件惡劣環境下，也可考慮選擇用直埋式套筒補償器，因為它耐腐蝕、抗汽水沖擊的能力強，價格相對較低，壽命長。目前，國內已經開發出很成熟的直埋式套筒補償器，具有不需設置檢查井、易安裝、占地面積小、無泄漏、補償量大等特點，彌補了傳統套筒補償器的自身不足，顯示出明顯的優勢。另外波紋管補償器最好在固定支架左右對稱設置，以平衡固定支架受力，同時便于設置疏放水裝置。

　　3.2 固定支架的設計。對固定支架的推力計算，除應考慮固定支架兩側管道補償器的彈性反力、內壓不平衡力及管道與滑動層的摩擦力外，對鋼外套的復合保溫管還應計算鋼外套對固定支架的推力，如按外表面溫度最高50℃計算，當工作鋼管直徑為DN250時，外保護套的直徑為DN650時，采用鋼外套管的固定支架推力在運行初期可達15000N左右。雖然，采用在鋼外套管上設補償器可減少對固定支架的推力，但由于外套管補償器的防腐問題目前沒有十分可靠的解決辦法，從而不能保證管網的壽命。為解決上述問題，對固定支架的設計可采用相對固定的概念。

　　3.3 疏水點的設計。由于蒸汽管網運行負荷不穩定，甚至經常有間隙運行工況，在這一段時間內管道內會有凝結水，如不及時排出就會發生水擊，嚴重時會對管網造成破壞。因此，合理設置疏水點是管系安全運行的保障。在疏水點的設計上應注意以下幾點：①盡量沿管網氣流方向并根據管系的路由高程將管系做成有坡度設計，即順流疏水。②如遇到地下障礙多時，管道敷設呈起伏狀時，采用多低點疏水。當逆汽流方向疏水時，應加大管道的坡度。③ 疏水點的形式由于管系運行時存在反復的熱膨脹和收縮，會對疏水管根部焊口產生剪應力，產生疲勞，容易破壞。為避免這種情況發生，疏水點應盡量設在固定墩附近，或疏水點與固定墩作為一體。

　　3.4 三通、閥門、大小頭設計。三通、閥門、大小頭等管件在整個管系中是應力集中點，在工程設計中應通過分析管子的應力分布狀況，盡量把這些管件布置在軸向、徑向位移量相對較小的地方，即應靠近固定支架。

　　在選擇閥門時，要考慮閥門承受內壓及軸向力的能力，不選擇鑄鐵閥門。總之，在管道附件設計中，固定墩采用內固定支架替代外固定支墩，既減少了由于外固定支墩需要做龐大的混凝土工作量問題，又很好解決了外固定支墩的防腐問題。疏水點、三通、閥門、大小頭、排潮管等管道附件都應盡量靠近固定墩。

　　3.5 排潮管的設計。排潮管是直埋蒸汽管道不可缺少的重要組成部分，因為保溫管在工廠生產、運輸及安裝過程中不可避免地含有或者會吸收一些潮氣甚至少量水分，若不及時排除出去，開啟暖線時很容易發生爆管事故。排潮管在每段封閉的管段之間宜設一至二個，排潮管不但有排潮的功能，還可以通過觀察其排出的汽量來確定管段的滲泄情況。排潮管應引到地面上，行人車輛不易碰到的地方。排潮管管口要向下彎，以免雨雪由排潮管口進入管道保溫層。

　　4 結語

　　直埋蒸汽管道工程是相關多專業的一項系統工程，但直埋蒸汽管網中管件的選擇與設計至關重要，更是工程成敗的關鍵。在以后的設計工作中，應該注意每個環節的把握，做好管道疏通，保證工程質量安全。