直埋蒸汽管道注意事项.doc

蒸汽直埋管道工程设计应注意若干问题
李朝襄
开封三环防腐保温工程有限企业（原开封大学安装防腐有限企业）

[关 键 词] 蒸汽直埋 设计 保温结构 防水处理

前 言
蒸汽直埋技术在已普遍推广。工艺不一, 各执己见; 问题不少。要使工程正常运行, 降低投资, 以最经济保温厚度、 最好设计, 选定墩距、 赔偿器、 补口、 支点、 节点量及处理方案。使工程简便化, 降低成本, 确保质量, 设计是关键。
一保温结构选择与计算
保温结构优劣是决定管道运行成本、 用户能否满负荷用汽和供热半径大小关键。设计计算以最经济保温厚度作计算依据, 尽可能降低投资成本, 略加对应保险系数即可, 不易过以保守。
1保温结构及材料选定
多年实践证实, 选择多阻式复合保温结构为最好, 通常为:
1.1隔热层。材料选择有机硬质保温材料, 微孔硅酸钙瓦块。
微孔硅酸钙保温瓦性能指标
项 目
国家标准值
备 注
密度 kg/m3
抗压强度 Mpa
抗折强度 Mpa
导线系数 W/M.K
线收缩率 %
憎水率 %
≤220
≥0.30
>0.3
≤0.062
≤2.0
99%
依据标准: GB/T10699-98
导热系数方程式:
l=0.0311+0.0000639×Tn(本方程式适用温度范围为273k-623k), 623k(350℃导热系数为0.0709W/w.k)
此材料关键优点: 耐温适中, 强度高, 导热系数偏低, 在内滑动结构中, 轻易形成一个通行地沟, 使工作钢管能自由伸缩, 外滑动结构中易与工作钢管捆为一体, 能和工作管同时运动, 滑动支架紧固在其外层, 轻易紧固, 少加冷桥处理, 长时间运行不易脱落。
其缺点: 因为制作工艺问题, 每层通常要3——6块瓦块组合成, 瓦块长度按国际标准仅610mm长, 这么, 每1km管道要有4——7km缝隙, 加之瓦块属硬对硬, 不易挤严, 扣瓦抹缝都是人工, 工作量太大, 极难全部抹严, 一旦有一点缝隙, 高压发泡时, 聚氨酯泡漠就会顺着缝挤进去。实例, 我们解剖过一根管, 发泡料最多可把一层厚60mm缝挤透。一旦运行, 高温蒸汽就可顺着其缝向外泄露, 破坏保温层, 使保温层逐步炭化, 伴随运行时间最终会蔓延破坏整个保温层。
实例, 信阳平桥电厂一期工程, 主干线F426就是其工艺, 刚运行时还能够, 运行还不到一年, 就冒汽, 人行道树已全部蒸死, 保温层已全部失去保温效果, 热损太大。所以在内滑动结构中, 微孔硅酸钙瓦块不一采取双层扣瓦, 它只能起隔热减热作用。在微孔硅酸钙瓦块外应加一层半硬质密闭隔热层。

1.2半硬质密闭隔热层
其材料选择半硬脂保温管壳, 容重不能低于65kg。经实践证实, 岩棉吸水易结板, 不可取。离心玻璃棉管为最好, 现有强度, 导热系数又低。
项 目
标准值
产品实测值
备 注
容重 kg/m3
导热系数 W/M.K
最高使用温度 ℃
≥70
≤0.043
350
70
0.041
350
标准依据:
GB/T13350-92
其优点: 1.它可完全把隔热层微空硅酸钙瓦块缝挤死, 使热气不会歪斜; 2.因为离心玻璃棉会谈率是100%, 即使吸水后也不半截, 烘干后多种性能指标不边, 体积不会因其原因变形; 3.它又是一个很通畅排潮通道, 进水后可在最短时间排出去, 不会因水排不出去造成爆管, 使管道很快处于正常状态。（通常吸水后, 一周内排完）。4.因为离心玻璃棉是柔性材料, 运行中管子热涨位移可随之拉伸, 不至于把保温层拉坏。
1.3在离心玻璃棉外层。加上一层铝箔反射层, 作用有二: 1.可使热量反射减小热阻; 2.又使聚氨脂保温层一层屏障, 蒸汽热蒸后不使气息水、 保温层一旦西水, 它会永远排不出, 即使排除通常, 因为聚氨脂泡墨宝问曾保温效果好, 外层通常就极难烘干, 会失去最好保温效果, 使表面温度加大, 热损加大。
1.4保温层。采取当今最好保温材料, 聚氨脂泡墨塑料。
(3)聚氨脂泡沫塑料:
项目
标准
备注（依据标准）
压缩强度
密度 >55kg/m3
体积吸水率
闭孔率
导热系数
耐温
>0.3Mpa
GB8813-88
<4%
>88%
0.03 W/M.K
150℃
GB/0342-96

GB8810-88

GB10297-98
SY/T0415-96
此保温参不一太后, 最好不要超出35mm, 因为其保温效果好, 后了热组大, 造成层间截面温度增高, 破坏保温层、 防水层。
1.5保温结构层间温度计算, 要设定最经济保温后, 不一过后, 预防热祖师见曾截面问。
举例: Dn300。运行温度300。C, 工作压力1.2Mpa, 埋声观众1.5m, 土壤温度16。c, 土壤导热系数1.5W/m.k（砂纸黏土）, 接顶表面温度不超出50。C, 热损千米温降10。C以下。经计算减阻曾厚5mm, 微空硅酸钙瓦块后50mm, 聚安置泡沫塑料后30mm, 防水层钢卷厚3mm, 玻璃钢防腐防水层厚4mm。其计算是以下:

1.6有了最好经济保温厚度, 那么最关键也是蒸汽直埋保温管成败关键一环--防水层; 设计时一定要在外防水层上下大功夫, 把有些无须要步骤经费省到防水层上, 因为“水”是直埋工程天敌, 实践证实: 用钢外护内滑动结构, 因为受刚套标定尺寸、 厚度、 直径限制, 只能就大不就小, 保温厚度自然加大, 不经济, 关键是防腐问题不好处理, 上述DN300保温厚度计算, 假如按标准钢管就得用DN700*8钢管, 就此一项就加大了投资。因为埋地钢管防腐问题难以处理, 需加强防腐, 此项费用也相当高, 加大了建设方投资。信阳二期工程设计是钢外护, 加强防腐（三布五油环氧煤沥青漆）。外钢套管径大, 保温层加厚, 加强防腐、 喷砂除锈几项, 每公里就加大投资35万元左右。安阳县电厂DN350设计, 每km就加大投资80万元左右。其原因: 设计提供参数不合理, 埋深2m, 土壤温度（实际提供地表温度）20°C, 土壤导热系数1.2W/m.k（沙质粘土）, 表面温度50°C, 这么, 保温厚度单边加大了130mm。所以对各地土壤温度及导热系数一定要参考建设部相关资料提供数据为计算依据, 现场实测为最好。
防腐要采取强度高防腐层, 三布五油, 通常见环氧煤沥青漆或沥青漆, 用手糊易下淌、 上部会出现气孔, 保温管运至现场安装完成, 占30％以上防腐层都要重新修补, 即费工又费钱, 一旦发觉不了, 后患无穷。
实践证实: 选择多阻式钢-塑（纤维增强塑料玻璃钢）复合结构为最好, 刚套用3-4mm毫米直缝卷管, 外用3-5mm厚机械缠绕玻璃钢。
项 目
单 位
指 标
备 注
密度
含胶量
拉伸强度
弯曲强度
渗水率
最高使用温度
Kg/m3
％
Mpa
Mpa
浸入90.15Mpa水中
°C
1600-1800
45-55
≥100
≥50
无渗漏
100

GB1458-78
GB1459-78
GB1461-78
GB1460-78
其优点: 一可借鉴钢外护强度高、 密封好、 不进水特征, 二可借鉴玻璃钢整体性好、 防腐防水性能好、 粘协力强特征。
实例: 单纯钢外护, 一旦有一点点小孔没焊好, 运行时就会烘吸式进水, 无法检出其位置, 不易修复, 信阳一期部分地方就是光看到冒气数次挖开就是找不到漏点。
纯玻璃钢外护, 安装时一旦进水, 排潮时因为保温层聚氨酯泡沫被热烘吸水, 使介面温度上升, 玻璃钢长久在超越极限温度中, 造成软化、 老化, 最终被破坏进水, 实例: 信阳一期因为安装时大量进水, 运行中长时间排潮后造成部分玻璃钢外护破坏, 结果不得不权宜之计加上刚套。
即墨热电厂供热工程, 因为业主施工时没按设计要求安装疏水装置, 设计为13个疏水装置, 但只安了三个, 在二次起动运行时, 造成连续2次水冲击（水锤）, 结果把主管与支线钢管焊接缝震裂, 使周围近四百多米玻璃钢外护, 也相继造成不一样程度破坏, 进水、 冒气, 以后在其段加上钢套, 但因为焊接、 防腐问题难处理, 一下雨就冒气。
总而言之, 防水是直埋管道工程最关键一环, 应加大投资费用, 结构一定要合理。

二、 固定支墩、 赔偿器、 补口、 节点、 端点处理设计
2.1蒸汽直埋最难处理是补口、 节点、 端点部位处理, 也是最易进水部位, 一旦处理不好, 工程就会遭到整体失败, 所以设计时应尽可能降低其数量。
2.1.1在满足膨胀系数及推力许可范围内, 墩距越长越好, 应以钢管定尺长度系数+赔偿器长+固定墩长为最好。
设定墩距在48mm或53mm, 那么, 按定尺每根管长12米, 4*12m＝48m, 赔偿器设定1.2m, 固定墩2m, 就是, 48+1.2+2＝51.2, 那么48m、 53m设计就可按51.2m设计赔偿量, 不会有问题, 这么补口量是4+1+1＝6个口。
如: 按48m设计, 每段就得有一根管截去3.1m, 假如按53m, 每个墩距要加上一个近2m短节, 还多一个补口, 保温管一截, 就会破坏其结构严密性, 既费工又费料, 又增加漏点, 使投资加大, 造成浪费, 设计时要搞清投资方（业主）选定钢管尺寸、 赔偿量再定墩距。
2.1.2赔偿器。要选择不带预拉伸固定螺丝为好, 不然限制补口时间, 大部分施工现场条件都很复杂, 一旦固定墩固定不好, 预拉伸螺丝就不能割去, 补口就无法进行, 只有待固定墩连接后, 才能补口, 因不能立刻补口回填恢复, 会造成雨后水泡、 扰民。
如信阳一期, 因为安装与土建配合问题。造成全线1.3km全部连通, 可固定支墩没做好一个, 全线36个口无法补, 因为水位高, 地表水源多, 使其在水中浸泡长达75天, 进水严重。以后拖到冬季下大雪才一次性突击破口, 结果, 因为气温条件, 玻璃钢无法施工, 为了不能让其更长时间在水中浸泡后, 强行施工, 即使采取了方法但还是因为玻璃钢不固化造成进水、 返工。
2.1.3固定墩选择内固定加外固定辅助为最好。其优点: 能够降低土方及混凝土量, 适适用于城市地理条件窄、 不易大面积开挖地段。
2.2设计时, 施工图要在选定工艺后, 与制作单位结合后再设计出图, 这么能够降低施工安装时很多麻烦及无须要设计变更, 造成误工及扯皮现象, 因为现场施工安装时有很多难以想像问题。
总而言之, 蒸汽直埋敷设, 设计是关键。以上粗浅见解, 会有很多不妥之处, 望请各位教授及读者多提宝贵意见及批评指正。

[作者介绍] 李朝襄, 开封三环防腐保温工程有限企业总经理, 从事防腐保温工程施工管理二十年, 对蒸汽直埋工程设计、 制作、 施工、 管理实践也已多年, 对工艺不停更新、 改造, 并发明了多阻式钢-塑复合保温结构直埋保温管, 已申报国家专利。