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直埋保溫管廠家總結在工程中的應用

當前直埋蒸汽管道在國內很多工程設計中已有較多的應用，這主要是因為直埋蒸汽管道技術的日趨成熟，應用市場的廣泛和它與傳統的架空敷設或地溝敷設相比具有多方面的社會與經濟優勢。下面就直埋蒸汽管道設計談一點體會：

1、直埋蒸汽管道的設計與計算

1.1 直埋蒸汽管道結構的選擇

目前，直埋管道的結構形式有很多，其中主要有以下幾種:

① 工作鋼管+軟質保溫層+外護鋼管+防腐層；

② 工作鋼管+軟質保溫層+外護鋼管+聚氨酯保溫層+纏繞玻璃鋼夾克；

③ 工作鋼管+軟質保溫層+鋁箔反射層+空氣隔熱層+外護鋼管+防腐層；

④ 工作鋼管+硬質保溫層+聚氨酯保溫層+纏繞玻璃鋼夾克。

直埋管道結構形式的選擇主要依據輸送介質的設計參數和當地的實際條件,如:土壤條件、地下水位條件等，對管網的安全運行和工程造價也必須給予足夠的重視。在兗礦甲醇項目廠前區部分直埋蒸汽管道的設計中，我們采用了外護鋼管的結構形式，這主要考慮到輸送的蒸汽溫度較高，非外護鋼管形式不能滿足設計要求。我們采用的外護鋼管直埋蒸汽管道的結構形式是：工作鋼管+軟質保溫層十鋁箔反射層+空氣隔熱層+外護鋼管+防腐層。此結構的優點為鋼外殼具有整體連續性，強度高，密封性能好，一般不需要混凝土固定墩，施工周期短，占地面積小，適于淺埋。缺點為外護鋼管防腐要求較高，接口施工工藝較復雜。

直埋保溫管廠家總結在工程中的應用

1.2 管道及附件的布置

蒸汽直埋管道是由內固定節或全固定節分割成段，每兩個固定節之間的管段為一膨脹單元，其長度由應力計算及補償器較大補償能力確定，每一膨脹單元設一個內補償器，用以吸收膨脹量。

(1)全固定節或外固定節：一般設置在管道起點、終點及限制內外管或外管彎頭變形處，與彎頭的距離應依據彎頭應力計算確定，需設混凝土固定墩使其固定。

(2)加強型內固定節：承受推力較大，一般設置在限制內管彎頭變形處，與彎頭的距離應依據彎頭應力計算確定，一般設置在彎頭附近較好。

(3)普通型內固定節：承受推力較小，為分割內管控制熱伸長用，一般設置在內管兩補償器中間推力可以相互抵消處。

(4)內補償器：為吸收內管熱伸長用，一般設置在加強型內固定節一側或普通型內固定節兩側，設置數量或間距與工作鋼管工作參數有關，應依據管道應力計算及補償器較大補償能力確定。

(5)外補償器：為吸收外護鋼管熱伸長用，根據設計需要可設置也可不設，如果采用一般是設置在全固定節或外固定節處。因外護鋼管溫度變化較小，設置數量很少。本工程不設外補償器。

(6)疏水節：管道變坡低點及上下翻低點，收集凝結水用。需另設疏水閥，疏水閥井設置在管道附近,排出口引至附近排水溝等處。

(7)排潮管：排潮管是用于排出保溫層中的潮氣,由廠家預制生產，公稱管徑50 mm，一般約200m 設一個，地下水位較高時適當縮短距離，并應保證波紋補償器、固定節排氣暢通,排潮口引至地面以上隱蔽處并弧形下翻。

1.3 外護鋼管

外護鋼管與熱水直埋管道同屬于低溫管道，其工作原理是一樣的，也就是說直埋蒸汽管道外護鋼管的設計*可以采用低溫熱水直埋管道的設計理論，低溫熱水直埋管道采用的各種安裝方式*可以用于蒸汽直埋管道外護鋼管。但外套鋼管因兩者的用途不同，工作條件不同，它們兩個仍存在著較大的差別，主要有：

(1) 熱水熱容量高，溫度便于控制，設計溫度在運行時容易得到保證：蒸汽熱容量小，外套鋼管運行時的溫度不僅取決于熱源溫度，也取決于管道保溫情況及熱負荷的波動情況，因此比較難于控制。

(2) 熱水管道承受熱水壓力，而蒸汽外護鋼管不直接與工作介質接觸，無內壓，但采用內固定節時會有較小的因內固定節推力產生的應力。

(3) 保溫層進水時，熱水管道會導致外護層局部破壞和工作管腐蝕加快：而對蒸汽管道來說，會導致煮管而產生大量的蒸汽，乃致長距離

超溫。

(4) 與熱水直埋管道相比，蒸汽直埋外鋼套管直徑大，壁厚薄，容易發生局部屈曲。縱上所述，直埋蒸汽外護鋼管雖然設計溫度往往低于熱水直埋管道，但其實際工作溫度引起的應力很容易超過鋼材的屈服極限，因此要保證在制造、運輸、安裝、運行過程中管道不受潮不進水，尤其多雨季節施工、地下水位較高的地區施工要做好防潮、防雨等防護工作。

2 管道節點的處理

2.1 排潮管

排潮管是用于排出保溫層中的潮氣一般做法是直接引出地面，這樣勢必容易造成人為毀壞從而給管網安全造成極大隱患。因此，排潮管以接入小井室為宜，且應增加閥門，小井室中的閥門在管道定期排潮時打開，待潮氣排完后及時關閉，以防止排潮井中進水形成倒灌。

2.2 疏水井

通常的疏水裝置將啟動疏水器和經常疏水器安裝在同一個疏水井中，由于排出的凝結水溫度較高，凝結水排至井中后迅速汽化，操作維修人員無法下到井室內，不利于后期的運行管理和維修。如果將疏水裝置設在操作井內，將啟動疏水器和經常疏水器排水口設在附井內，或將排水口引致附近排水溝內便可解決這一問題。根據近年的經驗，啟動疏水管公稱管徑宜大于等于40mm，以防管網初運行時堵塞。

2.3 全固定節及密封隔斷環板

全固定節的設計與區間閥門井的設計宜統一考慮，可減少全固定節體積，降低造價。對于采用外護鋼管的直埋蒸汽管道，應在適當的位置(如在每個固定節處或間隔一個固定節處)增加密封隔斷環板，以防止某個隔斷區間內發生蒸汽泄漏、保溫層進水時對其他隔斷區間的影響，較大限度降低事故對整個管網保溫層的破壞。近年的工程實踐表明，由于增加密封隔斷環板而引起的熱橋效應與管網的安全性相比是非常次要的。

3 設計要點分析

3.1 在設計中外護鋼管比較工作鋼管的受力情況要復雜得多因此對外護鋼管的設計應有高度的重視。

3.2 直埋蒸汽管道中，工作鋼管彎頭套在外護鋼管內，其伸縮受到約束，不適合自然補償。采取局部加大彎管自然補償能力的做法不節省投資，且容易破壞彎頭處保溫。因此在實際工程設計中應盡量不利用彎管自然補償，即在靠近彎頭處加內固定節，由于內固定節推力很小，結構很小，所以投資小，而且運行更安全可靠。

3.3 內固定節焊接在外護鋼管上，外護鋼管對工作鋼管起到固定作用，同時外護鋼管也受到多個內固定節的約束。外護鋼管還受土壤摩擦力約束，工作狀態與直埋熱水管道相似。由于其溫度低 (一般在50℃以下)，溫升小，因此熱伸長不會太大，部分熱變形受阻將會轉化為熱應力存留下來，而且熱應力較小，所以外固定節及外補償器可以不設。

3.4 由內固定節推力計算可知，由于管道及介質自重很小，使得工作鋼管受到的摩擦力很小，因此在設計時應盡量選用補償能力大的補償器，以增大膨脹單元的長度，減少補償器的數量，減少事故點。

3.5 對地耐力較差、地下水位較高的地區，根據有關資料介紹，可采取在鋼外護鋼管下設置混凝土基礎的做法。

4 結語

直埋蒸汽管的出現使高溫供熱管道直埋得以實現，尤其是外護鋼管直埋蒸汽管由于可以不設外部土建構筑物，解決了位置狹窄及施工周期短問題，并可以實現淺埋。工作鋼管應力很小，運行更加安全、可靠。由于鋼外護管直接埋于土中，易被腐蝕，其壽命直接決定著管道的整體壽命，因此，外護鋼管的防腐設計及施工質量應引起高度重視。