鋼套鋼蒸汽輸送保溫管直埋技術

  1 鋼套鋼蒸汽輸送保溫管直埋技術發(fā)展概況

   早在20世紀30年代，國外已經(jīng)開始對供熱管道直埋技術進行研究，并將其應用于生產(chǎn)、生活中。早期由于受技術和材料的限制，該技術僅適用于地下水位低、土質(zhì)干燥、無腐蝕等地區(qū)。后來，隨著高分子有機合成材料技術的發(fā)展，北歐等地區(qū)的發(fā)達國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殼，研制出預制直埋保溫管，使供熱管道直埋技術有了重大的突破。20世紀80年代初，我國在一些城市的熱網(wǎng)工程中采用了從北歐國家引進的直埋保溫管，對供熱管道進行直埋敷設。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國目前在改建、擴建和新建等熱水管網(wǎng)工程中大多采用直埋敷設方式，經(jīng)濟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、熱應變受力情況復雜，普通供熱管道直埋技術已經(jīng)無法滿足蒸汽直埋管道的結(jié)構(gòu)要求。從20世紀90年代初，我國就開始研制適合高溫蒸汽管道直埋敷設的保溫材料和保溫結(jié)構(gòu)形式，并將其運用到施工中。由于缺乏理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗，且蒸汽管道直埋技術較為復雜，再加上我國該項技術起步晚、發(fā)展慢，保溫結(jié)構(gòu)形式在實踐中有許多問題有待改進和完善。

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

    2.1 內(nèi)滑動外固定

     所謂“內(nèi)滑動”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)生運動。鋼管外表面有4～7 mm的潤滑層，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行100%的射線探傷。

     該結(jié)構(gòu)的固定基礎一般采用鋼筋混凝土制作，不設導向架。一般固定支座采用鞍式（三通）支座，支座焊接在土建預埋件上。保溫層應設置排潮管，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≥500 mm，并設置回彎，設置的位置應盡量靠近混凝土固定墩。

     2.2 內(nèi)滑動內(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。固定端應有足夠的強度來滿足管道產(chǎn)生的水平推力，同時還需采取隔熱措施來減少熱橋效應。外套管采用的鋼管壁厚和強度應滿足焊接固定支架時承受的水平推力要求。固定支架外加強環(huán)兩側(cè)均設置排潮管。內(nèi)滑動內(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 外滑動內(nèi)固定

    外滑動就是保溫材料與工作鋼管精密結(jié)合，捆綁成一個整體，在高溫工況下，保溫結(jié)構(gòu)和工作鋼管在熱膨脹時同時運動。外套管與保溫層之間留有10～20 mm的間隙，可以起到進一步的保溫作用，又為排潮提供良好的通道，同時也起到信號管的作用，使排潮管的設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置一組隔熱導向支架，以減少管道位移時的摩擦力。導向支架可采用滑動導向架，大管徑的導向支架也采用滾動支架。排潮管應按外套管防腐要求進行安裝。安裝時，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定安裝位置，排潮口處應有安全提示牌。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)點和局限性。在設計選用時，應綜合考慮投資效益、工期長短、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)滑動外固定工程造價低，但外護層密封性差、施工周期長，適合地下水位較低、土質(zhì)干燥的地區(qū)；內(nèi)滑動內(nèi)固定同樣工程造價較低，但外護層密封性能好、施工周期較短，使用地區(qū)較為廣泛；外滑動內(nèi)固定工程造價較高，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)量問題應及時維修。