2018浅析直埋蒸汽管道技术

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　　摘要：随着我国直埋蒸汽管道市场发展迅猛，近些年来我国广大科技人员、生产厂家在直埋蒸汽管道技术的研究、开发、应用等方面，付出了大量心血，取得了长足进步，以适应直埋蒸汽管道迅速发展的市场需求。目前我国拥有全球种类最全的保温结构材料，工程实践规模巨大，在当今全球发展上堪称第一位。
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　　关键词：直埋蒸汽管道；技术；管道；蒸汽
　　中图分类号：U179.8 文献标识码：A文章编号：
　　
　　Abstract: along with our country directly buried steam pipe market is developing rapidly in China in recent years the masses of scientific and technical personnel, manufacturers in directly buried steam pipe technology research, development, application, etc, pay a lot of efforts, has made great strides, in order to adapt to the rapid development of directly buried steam pipeline of market demand. At present our country has the global types of the most heat insulation material, engineering practice of large scale, in today's global development is the first.
　　Key Words: directly buried steam pipe; Technology; Pipe; steam
　　前言：本文主要阐述了直埋蒸汽管道的设计、生产、施工等方面内容，并通过对直埋蒸汽管道技术的调查、研究做出几点说明，以此供科技人员参考。
　　1.直埋蒸汽管道保温技术
　　1.1 计算保温结构
　　 蒸汽管道敷设传热状态架空、地沟敷设不同，架空敷设是向大气空间传热，地沟敷设是热源以不同传热状态向周围土壤传热，直埋敷设是热介质向周围土壤按一维稳态传热，土壤可视为保温结构一部分。以目前国内常用的内滑动式复合结构蒸汽保温管为例，计算过程可以划定三个界面温度。无机保温材料与有机保温材料接触处可视为第一界面，外保护层与土壤接触处视为第二界面，地表与空气接触面视为第三界面。在计算温度时应先控制三个界面的温度，第一界面的温度应控制在有机材料得耐温能力以下，第二界面温度应控制保护层的防腐、防水及机械性能不遭受大幅度衰减或破坏的前提下；第三界面温度则控制不会因界面温度升高而使得管道周围土壤热阻值提高，从而影响第一、二界面温度升高从而破坏保温结构。所以在保温结构计算过程中，应准确校验当地极高、极低环境温度的影响，必要时应及时调整保温层结构的厚度来确保结构的安全。同时，计算过程中还应符合结合节能50%管网输送效率提高到大于90％的要求，不能简单地按架空管道保温结构或按中公式进行计算。
　　1.2 影响管道运行安全性的因素。
　　 土壤的导热系数跨度很大，一般在0.5～2.5w/m.k之间，它的系数大小大小与土壤种类、含水量大小、化学成分、埋设条件等多种因素有关。在工程设计时可以求助当地地质部门提供相关资料，坚持实测当地土壤导热系数，认真确定土壤导热系数值。根据1.5w/m.k”确定土壤导热系数不是科学的，因为这个绝对的数字不能确切反映管道所处的土壤实际情况，在实际工作中会使计算结果误差很大。例如南方高水位地区和西部干燥地区的土壤导热系数值翻倍，那么保温结构计算结果就会差距很大，如果这样草率计算，会造成管道表面温度过高或过低，破坏管道保护层。所以，最好使用当地实测土壤导热系数值来计算。另外，对各种保温材料的导热系数，不能简单以生产厂家标示上所提供的单体数值为准，而识应考虑到该数值是在哪种温度，哪种条件，哪一级部门下检测而来的，有否导热系数方程式。然后尽量参照行业标准来确定导热方程式以此来选取、确定导热系数。
　　2.内固定支架技术
　　由于蒸汽管道热伸长量大，为了保证管道有效地实现热胀冷缩，需要设置固定支架。如果还是按外固定设置方法，由于蒸汽管道温度高，补偿段短，固定墩设置多，尺寸大，这样一是增大工程量，二是造成施工难度。为解决这项技术难点，通过对国内外充分调研、交流，我校于1995年立题研究，题目是：《蒸汽管道内固定支架试验方法研究》，并上了一名研究生专题研究了三年。在研究过程中曾得到蔡启林教授、姚约翰总工、杨明学研究员等专家热诚指导，课题完成了，但为什么至今没有向社会发表，原因是有些问题尚需要深入探讨，鉴于目前已有单位使用，为了安全，现将两个主要技术问题予以简要说明，供参考。
　　2.1 计算理论依据：根据弹性力学理论，内固定支架是采用薄壁小圆环理论进行计算，这种计算方法的边界条件要求内外钢环必须紧密结合，受力均匀，但施工过程中很难达到要求，如果采取沿管道周边分几片组成不连续圆环，更不可能达到边界条件要求。所以需要进一步研究、探讨可以满足计算边界要求的施工技术措施，否则运行后会产生不安全因素。
　　2.2 为了防止冷桥作用，热流外泄，内固定支架的内外环采用石棉橡胶垫隔热。采用石棉橡胶垫，有两个问题需要考虑。
　　2.2.1 石棉橡胶热老化问题，一般蒸汽管道寿命介定大于20年，石棉橡胶垫肯定达不到（由于橡胶原因），一旦石棉橡胶老化粉化，不仅隔热目的达不到，而且造成结构破坏，影响管道安全运行。
　　 2.2.2 根据石棉橡胶垫导热系数计算，每10mm只能隔热26℃左右，如果介质温度高，又要控制外套钢管的表面温度，则石棉橡胶垫需要很厚，难以实现。
　　3.因地制宜的选择保温结构形式
　　 我国地大物博，南方北方条件差距巨大，不能像国外的一些国家只采用一种模式的保温结构。例如南方主要矛盾是防水问题，沿海地区不仅有防水问题，更关键是防止氯、硫氧化物腐蚀问题，大多采用钢套钢型式，为解决防腐困难，从而采用按“标准”制造的玻璃钢外护层，这种防护层既能防水又能防腐，而城市主要街道地区敷设的管道不能与由电厂通过野外向城区输送蒸汽的管道相提并论。前者比后者要求更严格。而在西部地区干旱，地下水位低，待解决的主要问题是土壤热阻值等问题，因此，保温层应采用廉价的材料。外护层也不一定采用价高的钢外护层。所以，不同地区当选用蒸汽保温结构时，一定要根据当地的气候、水文、地质、经济以及介质温度高低、管径大小等，全面、认真地进行经济、技术比较，经过严格的实地考察后确定方案，不能盲目草率仿照其它地区。
　　结束语：
　　 综上所述，在直埋蒸汽管道技术结构型式的长期探索过程中，广大供热科技人员和开发商都注入了大量心血。而具体哪一种结构形式最优质，最适合我国蒸汽管道的使用，应当根据我国具体国情，继续深入研究、实践、总结。本文只是就目前我国蒸汽管道的技术条件，提出设计、施工探索模式。
　　参考文献：
　　[1].王松涛："直埋蒸汽管道保温结构型式及计算方法研究"《研究生论文课题》2000；[2].冯永申、穆树方："直埋供热管道固定墩用于保护弯头的优化设计方法"《区域供热》2000年（6）[3].陈洪恩、莫理京："高土壤热阴地区供热管道直埋敷设的保温问题"《区域供热》1999年（5）