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鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫結(jié)構(gòu)形式的探討

(1) 鋼套鋼預(yù)制保溫管技術(shù)發(fā)展概況
由于節(jié)能、環(huán)保的需求，由于市容規(guī)劃的要求，地下直埋技術(shù)應(yīng)運而生。高溫管道的敷設(shè)由傳統(tǒng)的架空和地溝敷設(shè)到直埋技術(shù)的應(yīng)用是個飛躍，與地溝和架空敷設(shè)相比它有許多優(yōu)點：如占地少、不影響市容景觀和城市規(guī)劃、施工快捷、大量減少建材用量和土建費用、社會環(huán)境效益好、工程造價低、維護費用低、節(jié)約能源、使用壽命長等。
近幾年來我國在直埋蒸汽管道技術(shù)的研究、開發(fā)、應(yīng)用等方面，取得了長足進步。保溫結(jié)構(gòu)形式和選用材料之多樣化，工程實踐規(guī)模之大，在世界上也是少見的。國外公司采用的大管徑為 1000，而目前我國山東濟南、河北石家莊、陜西西安、遼寧大連、河南、江浙等地區(qū)所采用的直埋蒸汽管道已超過920，有的已達1220。保溫結(jié)構(gòu)形式有內(nèi)滑動、外滑動，選用的耐高保溫材料有微孔硅酸鈣、玻璃棉管殼、熱壓珍珠巖、硅珠保溫材料、復(fù)合硅酸鹽等。同時另一方面也應(yīng)清醒地認識到目前我國蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)尚存在著理論、技術(shù)、管理等方面的諸多問題，距這項技術(shù)的完善還有很大的距離。由于基礎(chǔ)理論研究滯后于開發(fā)，設(shè)計計算不準確，產(chǎn)品精制濫造，施工馬虎從事，運行違規(guī)操作
等，造成部分蒸汽管道直埋不久便出現(xiàn)“跑、冒、漏、傷”、 “帶病運行”等一系列問題，因此需要對以往的實踐進行科學(xué)分析、研究和總結(jié)，繼而加強科研力度，以促進蒸汽管道直埋技術(shù)的進一步完善和提高。

2.鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫結(jié)構(gòu)形式選擇的幾個技術(shù)要點保溫結(jié)構(gòu)形式是高溫蒸汽直埋管道的核心技術(shù)，除了考慮通常蒸汽管道的設(shè)計要求外，還必須具備符合直埋的一系列條件，如具有足夠的機械強度、可靠的抗地下水浸入能力、外殼和金屬部件的防腐能力等。
 ( 關(guān)于保溫結(jié)構(gòu)計算蒸汽管道直埋敷設(shè)的熱介質(zhì)是向周圍土壤按一維穩(wěn)態(tài)傳熱，土壤可視為保溫構(gòu)的一部分。以目前國內(nèi)常用的內(nèi)滑動式復(fù)合結(jié)構(gòu)蒸汽保溫管為例，計算過程中首先應(yīng)劃定三個界面
溫 度 。無機保溫材 料 與 有 機保 溫 材 料 接觸 處 可 視 為界面，外保 護 層 與 土壤 接 觸 處 視為第二界面，地 表 與 空 氣接觸面視為第三界面。計算時應(yīng)先控制三個界面溫度，界面溫度控制在有機材料耐溫能力以下；第二界面溫度應(yīng)控制保護層的防腐、防水及機械性能不遭受大幅度衰減或破壞；第三界面溫度則控制不會因界面溫度升高而使得管道周圍土壤熱阻值升高，從而造成、二界面溫度升高破壞保溫結(jié)構(gòu)。所以在保溫結(jié)構(gòu)計算過程中，應(yīng)校核當(dāng)?shù)?、極低環(huán)境溫度的影響，必要時應(yīng)適當(dāng)調(diào)整保溫結(jié)構(gòu)各層保溫材料的厚度，以確保保溫結(jié)構(gòu)安全。保溫計算中，對土壤、保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)選取不能草率，這兩個系數(shù)的選取正確與否，往往影響保溫效果和管道運行的安全性。
土壤的導(dǎo)熱系數(shù)在 0.-2.5w/m。k 之間，跨度很大，其大小與土壤種類、含水量大小、化學(xué)成分、埋設(shè)條件等多種因素有關(guān)。在工程設(shè)計時應(yīng)堅持實測當(dāng)?shù)赝寥缹?dǎo)熱系數(shù)或求助當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)部門提供資料，認真確定土壤導(dǎo)熱系數(shù)值。如果只根據(jù)“無資料可查時取  ”確定土壤導(dǎo)熱系數(shù)不是科學(xué)的，因為
不能確切反映管道所處土壤的實際情況，造成計算結(jié)果誤差很大。例如南方高水位地區(qū)和西部干燥地區(qū)的土壤導(dǎo)熱系數(shù)值相差成倍，那么保溫結(jié)構(gòu)計算結(jié)果也會差異很大，如果草率計算，會造成管道表面溫度過高或過低，破壞管道保護層。所以，應(yīng)使用當(dāng)?shù)貙崪y土壤導(dǎo)熱系數(shù)值來計算。對各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，不能簡單地以廠家提供的單體數(shù)值為準，而應(yīng)搞清楚該數(shù)值是在何種溫度、何種條件、哪一級檢測部門測定的，有否導(dǎo)熱系數(shù)方程式的條件下，然后盡量參照行業(yè)標準確定的導(dǎo)熱方程式來選取、確定導(dǎo)熱系數(shù)。例如微孔硅酸鈣，筆者見過幾個廠家標出的導(dǎo)熱系數(shù)都不同，這時
應(yīng)憑據(jù)標準《硅酸鈣絕熱制品》 的相關(guān)條文選取，送樣檢測后確定導(dǎo)熱系數(shù)。
2.鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫外護層的選取
由于蒸汽管道介質(zhì)溫度高，保溫結(jié)構(gòu)不可能做成像直埋熱水管道那樣“三位一體”，需要做成“脫開式”，即工作鋼管與保溫層或外護層脫開。國外基本是采用鋼外護層，我國對于蒸汽管道直埋外護層
的選擇以玻璃鋼和鋼外護層為多。早期采用玻璃鋼做外護層后，由于對玻璃鋼制造工藝機理了解不透，采用了簡陋方式，同時，玻璃鋼外護層標準當(dāng)時還沒有頒布，造成制造的玻璃鋼外護層質(zhì)量低下，運輸、安裝過程中違規(guī)操作，導(dǎo)致外護層出現(xiàn)局部開裂破壞，動搖了采用玻璃鋼的信心。目前多的是仿照國外采用鋼外護層，即鋼地溝形式，它的“優(yōu)勢”是前二、三年不易發(fā)現(xiàn)問題，不過從長遠來看，其防腐、電化學(xué)、檢修等問題還沒有較好的解決。從地域來看，南方地區(qū)主要矛盾是防水問題，采用鋼外護層的居多；沿海地區(qū)不僅有防水問題，更關(guān)鍵是防止氯、硫氧化物的腐蝕問題，但鋼套外護層防腐解決困難，因此采用按“標準”制造的玻璃鋼外護層既能防水更能防腐；西部地區(qū)干旱，地下水位低，解決的主要矛盾是土壤熱阻值等問題，所以外護層也不宜采用價高的鋼外護層。
3)鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫層材料
保溫層材料初從采用巖棉、復(fù)合硅酸鹽氈與聚氨酯泡沫復(fù)合過渡到采用微孔硅酸鈣瓦與聚氨酯泡沫復(fù)合。但由于硅酸鈣瓦之間有縫隙，當(dāng)管道運行后容易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致局部熱流外泄，從而破壞了有機保溫層和保護層，雖然對此也采取了一些措施，但仍未能解決熱流不外泄的問題。當(dāng)前，硅酸鈣、高密度玻璃棉管殼、硅珠復(fù)合等一批新的保溫層材料正在通過實踐檢驗。