摘要：本文針對高溫直埋蒸汽管道設計展開探討，希望對工程施工有所貢獻。

　　關鍵詞：高溫直埋,蒸汽管道,設計

　　前言：

　　在當前的城市規劃建設中，高溫蒸汽管道直埋比架空敷設或地溝埋置具有更多優點，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作業在工程建設中得到廣泛應用。筆者結合實際，將在文中針對高溫直埋蒸汽管道設計展開探討，希望對同行有所幫助。

　　1.高溫蒸汽管道直埋的設計思路

　　高溫蒸汽管道直埋與熱水管道直埋均具有明顯優越性，但兩者在管道保溫結構和管網運行參數方面有明顯差異。與熱水管道直埋設計不同，在直埋蒸汽管道設計中，其管系整體的熱應力必須得到有效釋放，即必須產生有效的熱位移;同時，就溫差數值的比較來講，高溫蒸汽管道遠遠高于熱水管道，且隨著溫度的升高，其鋼材線膨脹系數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;而在保溫結構方面，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計理念和方法對于高溫蒸汽管道直埋設計并不適用。所以，在設計高溫蒸汽管道直埋作業過程中，設計方參考了架空管道和地溝埋置方法，但又存在明顯的區別。與架空管道和地溝埋置的管道敷設作業不同，高溫蒸汽管道直埋方式下的保溫結構對于管道補償方式和管道出現熱膨脹效應的限制有影響作用。與此同時，管道失穩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構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構的限制，設計時需要局部特殊處理(做地溝或采用球型補償器)。但在設計方法方面，蒸汽管道的架空敷設或地溝埋置與直埋作業是一致的，均采用了彈性分析法。

　　2.蒸汽管道直埋工程設計關鍵環節——預制復合保溫管道的合理選擇

　　在蒸汽管道直埋工程設計過程中，首先應從工程實際情況出發，遵循科學合理的原則選擇復合保溫管，并依據工程特性和設計參數要求對其材料、性能和保溫結構進行確認，同時結合管網布置狀況，就管系和管件特殊性明確向生產方提出詳細要求。

　　2.1保溫層內應充分保證管道的滑動性

　　處于工作狀態下的管道會受到溫度的變化影響，發生熱脹冷縮效應，進而產生直管段上的軸向位移，。此時應控制保溫層與管道之間滑動摩擦度，其摩擦系數應保持在一個較低值，以減少固定墩所承受的管道推力以及保證管系熱應力的充分釋放。在實際的工程應用中，應將減阻層設置在保溫層和管道之間，保溫層與管道外壁的摩擦系數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保溫材料的優良性質

　　由于蒸汽管道中通過的介質都具有較高溫度，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構性能提出了諸多特殊要求，例如節點端面保溫設計中的技巧以及相應的施工技術、外護管的嚴密和整體性等，其實質均為保溫結構和材料的防水性能問題。在直埋蒸汽管道敷設過程中，保溫問題是其出現故障的主要原因。一旦保溫方面發生問題，會導致地下水被加熱至沸騰狀態，進而導致保溫材料大范圍遭到破壞，使其導熱系數快速升高，結構的整體保溫性能因而失效，基于此，設計方應選取耐煮沸的保溫結構和保溫材料。在當前直埋高溫蒸汽管道敷設作業中，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鍵性影響。在蒸汽管道直埋敷設設計過程中，應從良好的整體性、較低的吸水率、較小的材料導熱系數、特殊環境下高性能穩定度、足夠的管道結構機械強度和具有優良可靠承內壓、外載以及防腐性能的外保護套等方面予以充分考慮，進行保溫結構和保溫材料的甄選。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熱系數，但耐溫性能較差(≤150℃)，因而在實際工程應用中對兩者的優缺點充分予以考慮并有機結合，將微孔硅酸鈣錯縫包裹在保溫預制管的內層鋼管上，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℃，進而使防護層得到保護，管道整體的使用壽命得到有效增加。

　　2.3應具有排潮裝置

　　在制作過程中，復合預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水分殘留，同時還有外部水分會滲入保溫結構體內部。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，會導致保溫層壓力和溫度升高，甚至使保溫層結構受到破壞。因而，要保證供熱管道正常運行，應保證在供熱期間將管道內多余的水分及時排出。在實際的工程應用中應設置具有良好排潮效果的裝置，可在工作鋼管上做環狀透氣管，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，同時應使直管頂部彎曲，以防雨水侵入，在無機隔熱層內的直管部分也應有均勻分布的排氣孔。在直管上部應設置控制排潮所用閥門，取相應厚度的無機保溫材料將排潮管環而裹之。同時在外部設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泡在一起，然后再做外護層與主管外護層膠合為一體。

　　3.結語

　　總的來說，在直埋高溫蒸汽管道設計中，應全面、充分考慮設計的各方面因素，給出最佳的設計方案，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保持正常水平，為人們生產和生活提供有力的支持。

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