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滄州盛邦管道集團(tuán)有限公司
主營產(chǎn)品： 鋼套鋼保溫管，鋼套鋼直埋保溫管，聚氨酯保溫管，預(yù)制直埋保溫管 |
公司信息
外滑動鋼套鋼保溫管保溫結(jié)構(gòu)的選擇與計算
2019-2-17 閱讀(243)
外滑動鋼套鋼保溫管保溫結(jié)構(gòu)的選擇與計算
保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣是決定管道運(yùn)行成本、用戶能否滿負(fù)荷用汽和供熱半徑大小的關(guān)鍵。設(shè)計計算以的保溫厚度作計算依據(jù)，盡量減少投資成本，略加相應(yīng)的保險系數(shù)即可，不易過以保守。
1 外滑動鋼套鋼保溫管保溫結(jié)構(gòu)及材料的選定
多年的實(shí)踐證明，選用多阻式復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)為JIAO佳，一般為：
1.1 隔熱層。材料選用有機(jī)硬質(zhì)保溫材料，微孔硅酸鈣瓦塊。
微孔硅酸鈣保溫瓦性能指標(biāo)
項 目
國家標(biāo)準(zhǔn)值
備 注
密度 kg/m3
抗壓強(qiáng)度 Mpa
抗折強(qiáng)度 Mpa
導(dǎo)線系數(shù) W/M.K
線收縮率 %
憎水率 %
≤220
≥0.30
>0.3
≤0.062
≤2.0
99%
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T10699-98
導(dǎo)熱系數(shù)方程式：
=0.0311+0.0000639×Tln(本方程式適用溫度范圍為273k-623k)，623k(350℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0709W/w.k)
此材料的主要優(yōu)點(diǎn)：耐溫適中，強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)偏低，在內(nèi)滑動結(jié)構(gòu)中，容易形成一個通行地溝，使工作鋼管能自由伸縮，外滑動結(jié)構(gòu)中易與工作鋼管捆為一體，能和工作管同步運(yùn)動，滑動支架緊固在其外層，容易緊固，少加冷橋處理，長時間運(yùn)行不易脫落。
其缺點(diǎn)：由于制作工藝問題，每層一般要3——6塊瓦塊組合成，瓦塊長度按標(biāo)準(zhǔn)僅610mm長，這樣，每1km管道要有4——7km縫隙，加之瓦塊屬硬對硬，不易擠嚴(yán)，扣瓦抹縫都是人工，工作量太大，很難全部抹嚴(yán)，一旦有一點(diǎn)縫隙，高壓發(fā)泡時，聚氨酯泡漠就會順著縫擠進(jìn)去。實(shí)例，我們解剖過一根管，發(fā)泡料多的可把一層厚60mm的縫擠透。一旦運(yùn)行，高溫蒸汽就可順著其縫向外泄露，破壞保溫層，使保溫層逐步炭化，隨著運(yùn)行時間后會蔓延破壞整個保溫層。
實(shí)例，信陽平橋電廠一期工程，主干線F426就是其工藝，剛運(yùn)行時還可以，運(yùn)行還不到一年，就冒汽，人行道的樹已全部蒸死，保溫層已全部失去保溫效果，熱損太大。所以在內(nèi)滑動結(jié)構(gòu)中，微孔硅酸鈣瓦塊不一采取雙層扣瓦，它只能起隔熱減熱作用。在微孔硅酸鈣瓦塊外應(yīng)加一層半硬質(zhì)密閉隔熱層。
1.2 半硬質(zhì)密閉隔熱層
其材料選用半硬脂保溫管殼，容重不能低于65kg。經(jīng)實(shí)踐證明，巖棉吸水易結(jié)板，不可取。離心玻璃棉管為，既有強(qiáng)度，導(dǎo)熱系數(shù)又低。
項 目
標(biāo)準(zhǔn)值
產(chǎn)品實(shí)測值
備 注
容重 kg/m3
導(dǎo)熱系數(shù) W/M.K
ZUI高使用溫度 ℃
≥70
≤0.043
350
70
0.041
350
標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：
GB/T13350-92
其優(yōu)點(diǎn)：1.它可*把隔熱層微空硅酸鈣瓦塊的縫擠死，使熱氣不會歪斜；2.由于離心玻璃棉會談率是100%，即使吸水后也不半截，烘干后各種性能指標(biāo)不邊，體積不會因其因素變形；3.它又是一個很暢通的排潮通道，進(jìn)水后可在短時間排出去，不會因水排不出去造成爆管，使管道很快處于正常狀態(tài)。（一般吸水后，一周內(nèi)排完）。4.由于離心玻璃棉是柔性材料，運(yùn)行中管子的熱漲位移可隨之拉伸，不至于把保溫層拉壞。
1.3 在離心玻璃棉外層。加上一層鋁箔反射層，作用有二：1.可使熱量反射減小熱阻；2.又使聚氨脂保溫層的一層屏障，蒸汽熱蒸后不使氣息水、保溫層一旦西水，它會永遠(yuǎn)排不出，即使排除一般，由于聚氨脂泡墨寶問曾保溫效果好，外層的一般就很難烘干，會失去JIAO佳的保溫效果，使表面溫度加大，熱損加大。
1.4 保溫層。采用當(dāng)今的保溫材料，聚氨脂泡墨塑料。
(3)聚氨脂泡沫塑料：
項目
標(biāo)準(zhǔn)
備注（依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)）
壓縮強(qiáng)度
密度 >55kg/m3
體積吸水率
閉孔率
導(dǎo)熱系數(shù)
耐溫
>0.3Mpa
GB8813-88
<4%
>88%
0.03 W/M.K
150℃
GB/0342-96
GB8810-88
GB10297-98
SY/T0415-96
此保溫參不一太后，不要超過35mm，由于其保溫效果好，后了熱組大，導(dǎo)致層間截面溫度增高，破壞保溫層、防水層。
1.5 保溫結(jié)構(gòu)的層間溫度計算，要設(shè)定的保溫后，不一過后，防止熱祖師見曾截面問。
舉例：Dn300。運(yùn)行溫度300。C，工作壓力1.2Mpa，埋聲觀眾1.5m，土壤溫度16。c，土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.5W/m.k（砂紙黏土），接頂表面溫度不超過50。C，熱損千米溫降10。C以下。經(jīng)計算減阻曾厚5mm，微空硅酸鈣瓦塊后50mm，聚安置泡沫塑料后30mm，防水層鋼卷厚3mm，玻璃鋼防腐防水層厚4mm。其計算是如下：
1.6 有了JIAO佳的經(jīng)濟(jì)保溫厚度，那么重要的也是蒸汽直埋保溫管成敗的關(guān)鍵一環(huán)--防水層；設(shè)計時一定要在外防水層上下大功夫，把有些不必要環(huán)節(jié)的經(jīng)費(fèi)省到防水層上，因為“水”是直埋工程的天敵，實(shí)踐證明：用鋼外護(hù)內(nèi)滑動結(jié)構(gòu)，由于受剛套的標(biāo)定尺寸、厚度、直徑的限制，只能就大不就小，保溫厚度自然加大，不經(jīng)濟(jì)，關(guān)鍵是防腐問題不好解決，上述DN300的保溫厚度計算，如果按標(biāo)準(zhǔn)鋼管就得用DN700*8鋼管，就此一項就加大了投資。由于埋地鋼管的防腐問題難以解決，需加強(qiáng)防腐，此項費(fèi)用也相當(dāng)高，加大了建設(shè)方的投資。信陽二期工程設(shè)計是鋼外護(hù)，加強(qiáng)防腐（三布五油環(huán)氧煤瀝青漆）。外鋼套管徑大，保溫層加厚，加強(qiáng)防腐、噴砂除銹幾項，每公里就加大投資35萬元左右。安陽縣電廠DN350的設(shè)計，每km就加大投資80萬元左右。其原因：設(shè)計提供的參數(shù)不合理，埋深2m，土壤溫度（實(shí)際提供地表溫度）20°C，土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.2W/m.k（沙質(zhì)粘土），表面溫度50°C，這樣，保溫厚度單邊加大了130mm。因此對各地的土壤溫度及導(dǎo)熱系數(shù)一定要參照建設(shè)部有關(guān)資料提供的數(shù)據(jù)為計算依據(jù)，現(xiàn)場實(shí)測為。
防腐要采用強(qiáng)度高的防腐層，三布五油，一般用環(huán)氧煤瀝青漆或瀝青漆，用手糊易下淌、上部會出現(xiàn)氣孔，保溫管運(yùn)至現(xiàn)場安裝完畢，占30％以上的防腐層都要重新修補(bǔ)，即費(fèi)工又費(fèi)錢，一旦發(fā)現(xiàn)不了，后患無窮。
實(shí)踐證明：選用多阻式鋼-塑（纖維增強(qiáng)塑料玻璃鋼）復(fù)合結(jié)構(gòu)為，剛套用3-4mm毫米直縫卷管，外用3-5mm厚機(jī)械纏繞玻璃鋼。
項 目
單 位
指 標(biāo)
備 注
密度
含膠量
拉伸強(qiáng)度
彎曲強(qiáng)度
滲水率
ZUI高使用溫度
Kg/m3
％
Mpa
Mpa
浸入90.15Mpa水中
°C
1600-1800
45-55
≥100
≥50
無滲漏
100
GB1458-78
GB1459-78
GB1461-78
GB1460-78
其優(yōu)點(diǎn)：一可借鑒鋼外護(hù)強(qiáng)度高、密封好、不進(jìn)水的特性，二可借鑒玻璃鋼整體性好、防腐防水性能好、粘合力強(qiáng)的特性。
實(shí)例：單純鋼外護(hù)，一旦有一點(diǎn)點(diǎn)小孔沒焊好，運(yùn)行時就會烘吸式進(jìn)水，無法檢出其位置，不易修復(fù)，信陽一期個別地方就是光看到冒氣多次挖開就是找不到漏點(diǎn)。
純玻璃鋼外護(hù)，安裝時一旦進(jìn)水，排潮時由于保溫層聚氨酯泡沫被熱烘吸水，使介面溫度上升，玻璃鋼長期在*溫度中，導(dǎo)致軟化、老化，后被破壞進(jìn)水，實(shí)例：信陽一期由于安裝時大量進(jìn)水，運(yùn)行中長時間排潮后導(dǎo)致部分玻璃鋼外護(hù)破壞，結(jié)果不得不權(quán)宜之計加上剛套。
即墨熱電廠供熱工程，由于業(yè)主施工時沒按設(shè)計要求安裝疏水裝置，設(shè)計為13個疏水裝置，但只安了三個，在二次起動運(yùn)行時，造成連續(xù)2次水沖擊（水錘），結(jié)果把主管與支線鋼管焊接縫震裂，使周邊近四百多米的玻璃鋼外護(hù)，也相繼造成不同程度的破壞，進(jìn)水、冒氣，后來在其段加上鋼套，但由于焊接、防腐問題難解決，一下雨就冒氣。
綜上所述，防水是直埋管道工程重要的一環(huán)，應(yīng)加大投資費(fèi)用，結(jié)構(gòu)一定要合理。
二、外滑動鋼套鋼保溫管固定支墩、補(bǔ)償器、補(bǔ)口、節(jié)點(diǎn)、端點(diǎn)的處理設(shè)計
2.1 蒸汽直埋難解決的是補(bǔ)口、節(jié)點(diǎn)、端點(diǎn)部位處理，也是易進(jìn)水的部位，一旦處理不好，工程就會遭到整體失敗，所以設(shè)計時應(yīng)盡量減少其數(shù)量。
2.1.1 在滿足膨脹系數(shù)及推力允許的范圍內(nèi)，墩距越長越好，應(yīng)以鋼管的定尺長度的系數(shù)+補(bǔ)償器長+固定墩長為JIAO佳。
設(shè)定墩距在48mm或53mm，那么，按定尺每根管長12米，4*12m＝48m，補(bǔ)償器設(shè)定1.2m，固定墩2m，就是，48+1.2+2＝51.2，那么48m、53m的設(shè)計就可按51.2m設(shè)計補(bǔ)償量，不會有問題，這樣補(bǔ)口量是4+1+1＝6個口。
如：按48m設(shè)計，每段就得有一根管截去3.1m，如果按53m，每個墩距要加上一個近2m的短節(jié)，還多一個補(bǔ)口，保溫管一截，就會破壞其結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性，既費(fèi)工又費(fèi)料，又增加漏點(diǎn)，使投資加大，造成浪費(fèi)，設(shè)計時要弄清投資方（業(yè)主）選定的鋼管尺寸、補(bǔ)償量再定墩距。
2.1.2 補(bǔ)償器。要選擇不帶預(yù)拉伸固定螺絲為好，不然限制補(bǔ)口時間，大部分施工現(xiàn)場的條件都很復(fù)雜，一旦固定墩固定不好，預(yù)拉伸螺絲就不能割去，補(bǔ)口就無法進(jìn)行，只有待固定墩連接后，才能補(bǔ)口，因不能及時補(bǔ)口回填恢復(fù)，會造成雨后水泡、擾民。
如信陽一期，由于安裝與土建配合問題。造成全線1.3km全部連通，可固定支墩沒做好一個，全線36個口無法補(bǔ)，由于水位高，地表水源多，使其在水中浸泡長達(dá)75天，進(jìn)水嚴(yán)重。后來拖到冬季下大雪才一次性突擊破口，結(jié)果，由于氣溫條件，玻璃鋼無法施工，為了不能讓其更長時間在水中浸泡后，強(qiáng)行施工，雖然采取了措施但還是由于玻璃鋼不固化造成進(jìn)水、返工。
2.1.3 固定墩選用內(nèi)固定加外固定輔助為。其優(yōu)點(diǎn)：可以減少土方及混凝土量，適用于城市地理條件窄、不易大面積開挖的地段。
2.2 設(shè)計時，施工圖要在選定工藝后，與制作單位結(jié)合后再設(shè)計出圖，這樣可以減少施工安裝時很多麻煩及不必要的設(shè)計變更，造成誤工及扯皮現(xiàn)象，因為現(xiàn)場施工安裝時有很多難以想像的問題。
綜上所述，蒸汽直埋敷設(shè)，設(shè)計是關(guān)鍵。以上粗淺的見解，會有很多不當(dāng)之處，望請各位專家及讀者多提寶貴意見及批評指正。
