直埋蒸汽管道中保溫防腐及管道設(shè)計(jì)的問題分析

朱毅（桐廬春江硅酸鋁保溫有限公司，浙江　杭州　311512）

直埋蒸汽管道中保溫防腐及管道設(shè)計(jì)的問題分析

朱毅（桐廬春江硅酸鋁保溫有限公司，浙江杭州311512）

隨著城市集中供熱范圍的不斷擴(kuò)大以及當(dāng)前社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)問題重視程度的不斷提高，直埋蒸汽管道以直埋鋪設(shè)的方式有效降低了施工難度及成本，在滿足廣大用戶供暖需求方面發(fā)揮著重要作用。本文就直埋蒸汽管道的保溫防腐及管道設(shè)計(jì)問題進(jìn)行探討，旨在為該技術(shù)的進(jìn)一步完善與成熟提供可借鑒價(jià)值。

直埋蒸汽管道；保溫防腐；管道設(shè)計(jì)

直埋蒸汽管道作為近年來建筑施工行業(yè)出現(xiàn)的新興材料，在房屋供暖中發(fā)揮著重要作用。直埋蒸汽管道由于其施工方式便捷、工程造價(jià)低廉以及材料本身的保溫性能較為突出，因此在市場(chǎng)中得到廣泛應(yīng)用。由于當(dāng)前其在管道設(shè)計(jì)方面未形成統(tǒng)一規(guī)范要求，進(jìn)而使得不同廠家在保溫防腐方面也存在一定差異。

1　直埋蒸汽管道的保溫防腐問題

1.1直埋管道保溫防腐基本要求

1.1.1保溫性能

直埋蒸汽管道的內(nèi)鋼管應(yīng)滿足在管道壁溫度條件下不分解，且在管道受熱發(fā)生變形及長期使用過程中不破裂、不變質(zhì)。

1.1.2防腐性能

管道保溫層結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠在土壤長時(shí)間腐蝕及滲水的狀態(tài)下發(fā)揮良好的阻水功能。

1.1.3耐壓性能

直埋蒸汽管道在長期使用過程中會(huì)受到土壤及地面載荷的壓力，因此其壓力強(qiáng)度應(yīng)保持＞土壤耐壓強(qiáng)度，通常應(yīng)滿足＞0.15MPa的要求，同時(shí)管道保溫結(jié)構(gòu)應(yīng)≥0.2MPa。

1.1.4敷設(shè)方式

蒸汽管道長期在高溫環(huán)境下其熱伸長量會(huì)顯著增加，因此其敷設(shè)方式應(yīng)選擇有補(bǔ)償直埋，即需要利用補(bǔ)償器，從而滿足保溫層中內(nèi)鋼管的受熱伸縮需求。同時(shí)保溫結(jié)構(gòu)應(yīng)為脫開式，使二者保持脫開狀態(tài)，在管道發(fā)生熱脹冷縮時(shí)能夠保證保溫結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的固定性，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)鋼管的移動(dòng)。

1.1.5保溫材料

通常情況下直埋蒸汽管道在運(yùn)行過程中會(huì)受到150℃的溫度，因此應(yīng)選用具有較強(qiáng)耐壓及防水性能的材料。而當(dāng)前市場(chǎng)中常用的聚氨酯、珍珠巖等材料無法直接對(duì)蒸汽管道外壁進(jìn)行包裹，但可作為內(nèi)層，利用泡沫塑料作為外層，從而滿足管道保溫防腐的要求［1］。

1.2直埋蒸汽管道的復(fù)合保溫層

復(fù)合保溫層在材料選用上具有特殊要求，一方面，其內(nèi)層材料應(yīng)選擇質(zhì)量較好的軟質(zhì)材料，從而降低保溫結(jié)構(gòu)在內(nèi)鋼管內(nèi)受熱伸縮時(shí)的摩擦力作用，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)受損、管道拱曲及變形問題。但是，軟質(zhì)材料在運(yùn)輸、裝卸過程中可能由于落地而發(fā)生被內(nèi)鋼管壓扁的問題，此時(shí)可通過在保溫結(jié)構(gòu)中設(shè)置支撐構(gòu)件的方式保證軟質(zhì)材料的完整性。另一方面，復(fù)合保溫層的厚度在滿足保溫要求的基礎(chǔ)上還應(yīng)確保其在夏季高溫條件下低于外層泡沫塑料的溫度。在夏季最熱時(shí)，直埋蒸汽管道的溫度可達(dá)到250℃以上，因此應(yīng)選擇脲酸脂等具有較強(qiáng)耐溫性能的材料。

1.3保溫管的加工制作

保溫層作為發(fā)揮保溫作用的重要構(gòu)件，必須確保其不會(huì)受到水分侵入。但是，通常在其安裝過程中極容易發(fā)生水分侵入的問題。因此，在內(nèi)鋼管通入蒸汽的過程中，應(yīng)及時(shí)將蒸汽排除，避免發(fā)生保溫結(jié)構(gòu)爆裂的問題。

2　直埋蒸汽管道的管道設(shè)計(jì)問題

2.1把握管道設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)

在對(duì)直埋整體管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)對(duì)其管段的可移動(dòng)性進(jìn)行保證，避免出現(xiàn)錨固段引起的一次、二次應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致管道整體應(yīng)力水平超出規(guī)定值，致使管道發(fā)生破裂。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)重視直埋鋪設(shè)方式對(duì)補(bǔ)償器能力的要求，確保其在直線長度內(nèi)能夠滿足內(nèi)鋼管的要求。

2.2合理選擇補(bǔ)償器

補(bǔ)償器（伸縮器）主要發(fā)揮著對(duì)管道溫度變化引起的熱脹冷縮問題進(jìn)行補(bǔ)償?shù)淖饔?，進(jìn)而避免管道在熱應(yīng)力的影響下發(fā)生破裂，補(bǔ)償器對(duì)于保障蒸汽管道的長期安全性具有十分重要的作用。因此，在選擇補(bǔ)償器時(shí)應(yīng)盡量采用以不銹鋼材料制作的波紋管膨脹節(jié)，其具有安裝便捷、安全穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)在當(dāng)前各廠家不斷提高波紋管膨脹節(jié)制造工藝水平的情況下，能夠?qū)⒀a(bǔ)償器的數(shù)量控制在合理范圍內(nèi)，從而降低施工成本。

2.3正確進(jìn)行管道強(qiáng)度計(jì)算

直埋蒸汽管道由于采用了補(bǔ)償器，因此在對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要進(jìn)行綜合考慮，計(jì)算內(nèi)容主要由管壁厚度值、熱補(bǔ)償值、固定點(diǎn)推力值以及一次、二次應(yīng)力驗(yàn)算值構(gòu)成，此外還需對(duì)管道摩擦力進(jìn)行計(jì)算［2］。值得注意的是，直埋蒸汽管道的管道摩擦力需要嚴(yán)格按照《城市直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》，在計(jì)算過程中以管道應(yīng)力驗(yàn)算及受力計(jì)算為依據(jù)，并按照以下公式（公式1）進(jìn)行計(jì)算：

式中F表示單位長度直埋蒸汽管道與土壤間的摩擦力，單位為N/m；ρ表示土壤密度，單位為kg/m3；g表示重力加速度，單位為m/s2；μ表示管道外殼與周圍回填砂土間的摩擦系數(shù)；Dc表示管道外殼直徑，單位m；h表示管道頂部覆蓋土壤深度，單位m。

3　結(jié)語

綜上，通過對(duì)直埋蒸汽管道中保溫防腐及管道設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析，可以看出該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，仍需相關(guān)部門及人員進(jìn)行深入探索與研究。

［1］程濤，胡燚.淺談?wù)羝甭窆艿涝O(shè)計(jì)［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（5）.

［2］田麗娜.直埋蒸汽管道的保溫防腐及管道設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題［J］.黑龍江紡織，2014，（1）：46-47.