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預(yù)制埋地式保溫管敷設(shè)技術(shù)

一直以來都認(rèn)為同等厚度條件下，玻璃棉保溫效果比“瓦---泡”結(jié)構(gòu)保溫效果好，這與前文結(jié)論相悖，是過去的結(jié)論錯(cuò)了，還是前文的計(jì)算錯(cuò)了？應(yīng)該講熱工理論計(jì)算結(jié)果都沒有錯(cuò)，只是廠家產(chǎn)品樣本中是按玻璃棉充滿保溫空間計(jì)算的，但是按目前保溫管加工工藝，“外滑動(dòng)式”玻璃棉或微孔硅酸鈣瓦是無法充滿保溫夾層的，工藝間隙必須存在。因?yàn)楸夭牧陷^大圓周尺寸一定要小于滑動(dòng)支架的圓周尺寸。支架的圓周尺寸又必須小于外套管的內(nèi)徑。因此“外滑動(dòng)”式保溫管的環(huán)形工藝空氣隙是*的，空氣隙的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)與空氣隙的厚薄有關(guān)，與氣隙內(nèi)外層溫度有關(guān)，這些參數(shù)在計(jì)算間隙當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)之前是無法得到的，而且真實(shí)的產(chǎn)品，其間隙厚度取決于操作者的“手感”，存在著隨機(jī)性和不確定性。因?yàn)橹T如此類的原因使得編制產(chǎn)品樣本時(shí)，得到精確數(shù)據(jù)難度極大。假設(shè)保溫棉充滿保溫夾層計(jì)算工作量要小的多。這樣就產(chǎn)生了玻璃棉“外滑動(dòng)式”比“瓦---泡”結(jié)構(gòu)保溫效果更好的錯(cuò)覺。
二、保溫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
“瓦---泡”結(jié)構(gòu)屬于內(nèi)滑動(dòng)式，根據(jù)蒸汽管管徑大小，在蒸汽管外環(huán)向包覆 2~6 塊瓦，在軸向則較多一根管上有 20 塊瓦，發(fā)泡過程中瓦塊互與外套間相互壓緊。泡沫固化后，保溫層成為一個(gè)整體沒有縫隙（非指瓦與芯管間）不會(huì)松動(dòng)。泡沫與外套管粘牢，保溫夾層被泡沫充滿，沒有空氣隙。“瓦---泡”結(jié)構(gòu)整體性良好，沒有支架。泡沫隔絕了水、空氣與外套鋼管內(nèi)表面的接觸。
采用單一玻璃棉保溫存在環(huán)形間隙，單一保溫瓦則即有環(huán)向間隙又有大量軸向間隙，由于每根管道要設(shè)兩只支架，保溫層在支架處出現(xiàn)斷層，以本文φ720/φ1220 為例計(jì)算如果芯管與外套之間保溫材料消失，其熱損失約為玻璃棉完好狀況下熱損失的 5 倍（限于篇幅計(jì)算省略）。因此在每組支架前后因保溫?cái)鄬?，?huì)形成明顯的熱橋。
管道支架均為鋼板制成，低碳鋼是優(yōu)良的熱導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá) 48W/m℃，是玻璃棉導(dǎo)熱能力的 700~800倍，盡管動(dòng)足腦筋阻止散熱，支架仍然是個(gè)不可忽略的熱橋。
由于“外滑動(dòng)”結(jié)構(gòu)保溫材料與冷態(tài)芯管等長(zhǎng)且隨芯管移動(dòng)，采用波紋補(bǔ)償器的系統(tǒng)每個(gè)補(bǔ)償管段向有150~200mm 的伸縮，這無疑給保持保溫層連續(xù)增加了難度。至于純“瓦”結(jié)構(gòu)，由于微孔硅酸鈣瓦在溫度升高時(shí)收縮，使得環(huán)向縫隙引發(fā)的熱橋效應(yīng)更強(qiáng)烈。
在保溫管加工過程中和運(yùn)行過程中，如果保溫玻璃棉和外套管發(fā)生鉤掛，支架卡死，玻璃棉會(huì)遭撕扯，形成“保溫”材料局部缺失，產(chǎn)生更為嚴(yán)重的熱橋。
三、災(zāi)害對(duì)保溫性能的影響
與架空敷設(shè)方式相比，災(zāi)害對(duì)直埋敷設(shè)保溫管熱損失的影響要嚴(yán)重得多。按建設(shè)部關(guān)于保溫管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，保溫管的壽命應(yīng)不低于 25 年，但現(xiàn)實(shí)工程中，十年、五年、兩年甚至一年就報(bào)廢的案例比比皆是，因此對(duì)直埋敷設(shè)保溫管災(zāi)害研究，保溫管抗災(zāi)性能研究和熱網(wǎng)防災(zāi)技術(shù)研究就顯得十分重要。
從維系良好的保溫狀態(tài)的角度講，主要的災(zāi)害表現(xiàn)為保溫材料吸水，使保溫性能惡化。更為嚴(yán)重時(shí)保溫材料消失。這又分為保溫材料被消失和自行消失兩類。以下列舉主要的災(zāi)害：
①施工時(shí)保溫夾層灌水
施工時(shí)保溫管被下到挖好的管溝中，下雨或其他意外事故，溝中積水，積水應(yīng)抽干，在管溝無水條件下進(jìn)行管道安裝作業(yè)。由于種種原因保溫管被泡在水中，保溫層可能被灌滿水。
②施工時(shí)外套鋼管漏焊,漏水或地下水經(jīng)套管縫隙進(jìn)入保溫層。
③排潮管穿孔、拆斷，外套管穿孔開裂，引入雨水、地下水。
④工作管及管件上有孔、洞、縫，水壓試驗(yàn)時(shí)，水進(jìn)入保溫夾層。
⑤在運(yùn)行過程中發(fā)生水擊，導(dǎo)致工作管開裂，補(bǔ)償器爆破，有壓蒸汽沖刷保溫材料。
⑥補(bǔ)償器限位鋼筋未拆除、補(bǔ)償彎管、有位移三通等管件定位鋼筋未拆除，導(dǎo)致蒸汽管穿孔、開裂，引起有壓蒸汽沖刷保溫材料。
⑦保溫夾層中積水未充分排空，暖管排潮過急過強(qiáng)，夾層中積水被加熱成有壓蒸汽，沖擊保溫材料。
對(duì)于上述常見的各種災(zāi)害，“內(nèi)滑動(dòng)”式保溫管和“外滑動(dòng)”式保溫管的承受能力到底如何，下面分別進(jìn)行分析。
外滑動(dòng)玻璃棉保溫型
玻璃棉是纖維狀的保溫材料，吸水性*，表面憎水材料只對(duì)防雨水有用。當(dāng)玻璃棉浸泡在水中時(shí)憎水劑不能阻止玻璃棉吸水，而且憎水劑在溫度升高以后會(huì)失效。浸泡玻璃棉的冷水，排干以后，再經(jīng)干，玻璃棉仍可具有良好的保溫性能。
無論保溫層被灌滿水還是只有管底積水，因?yàn)椴Ａ抻H水，包在保溫管上的玻璃棉可以通過毛細(xì)應(yīng)，將觸到的外護(hù)管底部的水吸上來。吸水的玻璃棉容重增加。在重力作用下，下部吸水玻璃棉向下沉，玻璃棉氈受拉會(huì)被扯斷。保溫管口徑越大，其保溫層垂直高差就越大。玻璃棉被扯斷的危險(xiǎn)性就越大，一旦玻璃棉氈被扯斷，脫落到管底，日久變成糊狀，這種情景在維修中經(jīng)常見到。
玻璃棉對(duì)有壓汽流毫無抵抗能力，工作管道、管件上出現(xiàn)孔洞縫，蒸汽噴出，可以把幾十米管段內(nèi)的玻璃棉氈*摧毀，管線變成無保溫直埋蒸汽管網(wǎng)。
保溫層內(nèi)灌入水后，應(yīng)當(dāng)在管網(wǎng)低點(diǎn)開孔，將水緩慢排空，然后緩慢送蒸汽，進(jìn)行烘管。這個(gè)過程如果操之過急，大量積水迅速加熱成蒸汽。汽的體積是等質(zhì)量水體積的 1725 倍。若產(chǎn)氣量大，便形成有壓汽流，可將玻璃棉撕爛，甚至將玻璃棉噴射到保溫管外。水沸騰變成汽時(shí)形成大量的汽泡，對(duì)玻璃棉也具有相當(dāng)大的破壞作用，使玻璃棉纖維斷裂，與水混合成為糊狀。
外滑動(dòng)式的管道支架是其另外一根軟肋，至少每 6 米管道有一個(gè)支架，一旦發(fā)生意外管道保溫玻璃棉被摧毀，想重新向直埋保溫管中充填保溫材料，將極為困難。沒了保溫材料覆蓋且無法恢復(fù)，管網(wǎng)只能報(bào)廢。臨時(shí)的、支線、小口徑管道，發(fā)生損害，影響范圍較小，損失也較小，更新的代價(jià)較低，尚可操作。干線上大口徑管段一旦發(fā)生管道保溫崩潰情況，業(yè)主將陷入極為棘手的境地。面對(duì)眾多用戶汽停不得，保溫?fù)p害又無法修復(fù)，天天翻幾番的熱損失成為沉重負(fù)擔(dān)。若發(fā)生次生災(zāi)害，引發(fā)社會(huì)問題，后果更不堪設(shè)想。水一旦進(jìn)入玻璃棉直埋保溫管，便鑄成永遠(yuǎn)的“傷痛”，通過排水、排潮，可以將大部分“入浸”的水消除，但是管底將永遠(yuǎn)是濕的。根據(jù)保溫管設(shè)計(jì)規(guī)范，保溫外套表面溫度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?50℃。保溫材料浸水受到損害后，只要保溫材料沒有*消失，保溫管底層的溫度就達(dá)不到 100℃。但又比正常狀況下 30~50℃明顯高。保溫夾層在宏觀上是個(gè)封閉的空間，其中的水不可能像開放空間一樣，可以通過蒸發(fā)而消失。由于制造成本的原因，保溫管外套鋼管沒有采用內(nèi)表面防腐措施.