鋼套鋼蒸汽輸送保溫管直埋技術(shù)

  1 鋼套鋼蒸汽輸送保溫管直埋技術(shù)發(fā)展概況

   早在20世紀(jì)30年代，國(guó)外已經(jīng)開始對(duì)供熱管道直埋技術(shù)進(jìn)行研究，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。早期由于受技術(shù)和材料的限制，該技術(shù)僅適用于地下水位低、土質(zhì)干燥、無腐蝕等地區(qū)。后來，隨著高分子有機(jī)合成材料技術(shù)的發(fā)展，北歐等地區(qū)的發(fā)達(dá)國(guó)家采用聚氨酯塑料發(fā)泡作為保溫材料，并以高密度聚乙烯管作為外護(hù)殼，研制出預(yù)制直埋保溫管，使供熱管道直埋技術(shù)有了重大的突破。20世紀(jì)80年代初，我國(guó)在一些城市的熱網(wǎng)工程中采用了從北歐國(guó)家引進(jìn)的直埋保溫管，對(duì)供熱管道進(jìn)行直埋敷設(shè)。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國(guó)目前在改建、擴(kuò)建和新建等熱水管網(wǎng)工程中大多采用直埋敷設(shè)方式，經(jīng)濟(jì)效益明顯得到了提升。

  鋼套鋼蒸汽輸送保溫管由于輸送介質(zhì)溫度較高、管道熱位移大、熱應(yīng)變受力情況復(fù)雜，普通供熱管道直埋技術(shù)已經(jīng)無法滿足蒸汽直埋管道的結(jié)構(gòu)要求。從20世紀(jì)90年代初，我國(guó)就開始研制適合高溫蒸汽管道直埋敷設(shè)的保溫材料和保溫結(jié)構(gòu)形式，并將其運(yùn)用到施工中。由于缺乏理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，且蒸汽管道直埋技術(shù)較為復(fù)雜，再加上我國(guó)該項(xiàng)技術(shù)起步晚、發(fā)展慢，保溫結(jié)構(gòu)形式在實(shí)踐中有許多問題有待改進(jìn)和完善。

    2 鋼套鋼蒸汽輸送保溫管直埋敷設(shè)的保溫結(jié)構(gòu)形式一般可歸納為三種，即內(nèi)滑動(dòng)外固定、內(nèi)滑動(dòng)內(nèi)固定和外滑動(dòng)內(nèi)固定。

    2.1 內(nèi)滑動(dòng)外固定

     所謂“內(nèi)滑動(dòng)”就是工作鋼管與保溫結(jié)構(gòu)是分離的，工作鋼管受蒸汽高溫影響，產(chǎn)生熱膨脹并發(fā)生位移，而保溫結(jié)構(gòu)層與外套管成為一體，不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。鋼管外表面有4～7 mm的潤(rùn)滑層，保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)層為耐高溫硬質(zhì)微孔硅酸鈣或硅酸鎂瓦塊隔熱層，外層用聚氨酯泡沫塑料作為保溫層，外保護(hù)層根據(jù)保溫層外徑大小采用不同規(guī)格的成品焊接鋼管作為外套管，也可以采用鋼板卷焊鋼管，卷焊的外套鋼管焊縫需進(jìn)行100%的射線探傷。

     該結(jié)構(gòu)的固定基礎(chǔ)一般采用鋼筋混凝土制作，不設(shè)導(dǎo)向架。一般固定支座采用鞍式（三通）支座，支座焊接在土建預(yù)埋件上。保溫層應(yīng)設(shè)置排潮管，排潮管上鉆有排潮孔，鉆孔部位需插入保溫結(jié)構(gòu)并接觸工作鋼管。排潮管伸出地面高度應(yīng)≥500 mm，并設(shè)置回彎，設(shè)置的位置應(yīng)盡量靠近混凝土固定墩。

     2.2 內(nèi)滑動(dòng)內(nèi)固定

     內(nèi)固定就是在固定端處將工作鋼管固定在外套管上，無需用鋼筋混凝土固定。固定端應(yīng)有足夠的強(qiáng)度來滿足管道產(chǎn)生的水平推力，同時(shí)還需采取隔熱措施來減少熱橋效應(yīng)。外套管采用的鋼管壁厚和強(qiáng)度應(yīng)滿足焊接固定支架時(shí)承受的水平推力要求。固定支架外加強(qiáng)環(huán)兩側(cè)均設(shè)置排潮管。內(nèi)滑動(dòng)內(nèi)固定防腐保溫結(jié)構(gòu)主要由工作鋼管、耐高溫防銹底漆、潤(rùn)滑層、硬質(zhì)隔熱層、鋁箔反射膜、聚胺酯保溫層、外套管和外防腐層組成。

    2.3 外滑動(dòng)內(nèi)固定

    外滑動(dòng)就是保溫材料與工作鋼管精密結(jié)合，捆綁成一個(gè)整體，在高溫工況下，保溫結(jié)構(gòu)和工作鋼管在熱膨脹時(shí)同時(shí)運(yùn)動(dòng)。外套管與保溫層之間留有10～20 mm的間隙，可以起到進(jìn)一步的保溫作用，又為排潮提供良好的通道，同時(shí)也起到信號(hào)管的作用，使排潮管的設(shè)置不受管線位置的限制。工作鋼管與外套管之間每隔一段距離設(shè)置一組隔熱導(dǎo)向支架，以減少管道位移時(shí)的摩擦力。導(dǎo)向支架可采用滑動(dòng)導(dǎo)向架，大管徑的導(dǎo)向支架也采用滾動(dòng)支架。排潮管應(yīng)按外套管防腐要求進(jìn)行安裝。安裝時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定安裝位置，排潮口處應(yīng)有安全提示牌。排潮管直徑DN一般為25～50 mm。

   上述三種鋼套鋼蒸汽輸送保溫管直埋保溫結(jié)構(gòu)形式，各有其優(yōu)點(diǎn)和局限性。在設(shè)計(jì)選用時(shí)，應(yīng)綜合考慮投資效益、工期長(zhǎng)短、使用地區(qū)土質(zhì)情況、地下水位高低和使用壽命等因素。內(nèi)滑動(dòng)外固定工程造價(jià)低，但外護(hù)層密封性差、施工周期長(zhǎng)，適合地下水位較低、土質(zhì)干燥的地區(qū)；內(nèi)滑動(dòng)內(nèi)固定同樣工程造價(jià)較低，但外護(hù)層密封性能好、施工周期較短，使用地區(qū)較為廣泛；外滑動(dòng)內(nèi)固定工程造價(jià)較高，但密封性好、施工周期短，適用于地下水位較高的地區(qū)，但是支架產(chǎn)生的熱較多，因此影響外套管的防腐質(zhì)量，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題應(yīng)及時(shí)維修。