淺議蒸汽管道直埋敷設中的幾個要點

摘要：根據目前高溫蒸汽直埋管道在城市集中供熱的應用情況，文中闡述分析了高溫蒸汽直埋管道的結構形式、保溫結構、排潮管的作用及疏水器的安裝要點。

關鍵詞：高溫蒸汽直埋管道 保溫結構 外保護結構

經過多年的發展，熱水管道直埋敷設技術在我國已得到廣泛的應用，其經濟性、安全性已被實踐證明直埋敷設技術已趨于成熟。但近年來，因我國大氣污染日趨嚴重，人們要求保護環境、凈化空氣的呼聲日益高漲，而造成此種現象的主要原因是城市中小燃煤鍋爐排放的粉塵及有害氣體所致。目前，我國正逐步取締城市中的燃煤中小鍋爐，大力提倡發展集中供熱。隨著我國國民經濟的發展，人民生活水平的不斷提高，人們對環境及城市景觀要求越來越高的情況下，已逐步在城市熱網中取代傳統的蒸汽管道架空敷設方式而采用高溫蒸汽管道直埋敷設方式。蒸汽管道直埋同熱水管道直埋原理相同，與地溝敷設和架空敷設這兩種方式相比具有多方面的社會與經濟優勢。如：占地少、市容美觀性增強；施工方便快捷、節約工期、減少建材用量和土建費用；社會環境效益好、工程造價低、保溫效果好、熱損耗低，節約能源、使用壽命長、維護費用低等特點。但蒸汽管道直埋技術比熱水管道直埋敷設技術難度較大，有待于進一步完善。

1 高溫蒸汽直埋管道的結構形式

高溫蒸汽管道的直埋敷設技術，目前國家尚無出臺相應規范。近年來，經過我國廣大工程技術人員在工程施工過程中不斷摸索和實踐，從直埋蒸汽管道的基礎理論和基本構造研究，在實踐中開發出來了不同結構、性能各異的直埋管道產品，如：塑套鋼、鋼套鋼、鋼塑復合；內固定、外固定、內外固定；內滑動、外滑動、導管滑動等；而目前比較成熟的技術可歸納為以下三種形式：

1.1 內滑動外固定。即工作鋼管與保溫結構脫開，工作鋼管受熱膨脹時，鋼管運動，發生位移而保溫結構層與外套管成一整體結構，不發生運動。

1.2 內滑動內固定。即固定端處將工作鋼管固定在外套管上，不用鋼筋混凝土結構固定。

1.3 外滑動內固定。即保溫材料和工作鋼管緊密結合，捆綁成一個整體，保溫結構和工作鋼管在管道熱膨脹時同時運動。

2 高溫蒸汽直埋管道的保溫結構（保溫層）

直埋蒸汽管道的保溫結構是技術部分中比較重要的一個環節，保溫效果是高溫蒸汽管道直埋的主要指標，而其保溫效果的好壞最終取決于保溫結構。如保溫材料不耐水煮沸，進入保溫層被蒸汽加熱到沸騰后，將沿管道迅速蔓延，造成無機保溫層材料熱軟化和有機保溫層材料聚氨酯破孔軟化，從而會引起大范圍的保溫材料破壞，導熱系數急劇增加，保溫性能急劇破壞，嚴重時地面會出現冒汽現象。由此可知，保溫材料的防水性能及耐煮沸對高溫蒸汽管道直埋敷設的安全性和可靠性有較大的影響，是保證蒸汽管道安全工作的關鍵所在。因此，在蒸汽管道直埋敷設中對保溫材料的選擇上應注意選擇耐煮沸及防水性能較好的材料。

為了保證高溫蒸汽直埋管道在運行中的安全性，保溫結構一般采用復合保溫結構。內滑動的復合保溫結構從里到外依次為：工作鋼管、高溫防銹層、無機潤滑層、空氣層、無機隔熱層、高溫金屬反射層、有機保溫層、防水防腐外護層。在這種保溫復合結構中，耐高溫的無機隔熱層將其表面溫度控制在外層有機保溫材料允許的安全溫度以下（150℃），無機潤滑層和空氣層減少了鋼管在熱脹冷縮時的摩擦力，防水防腐的外保護層通常是耐腐蝕、耐壓強度高的玻璃鋼或鋼套管。外滑動式的保溫結構，從里到外依次是：工作鋼管、高溫防銹層、無機保溫層、空氣層、防水防腐外護層。防水防腐的外護層一般是鋼套管。

3 高溫蒸汽管道排潮管的作用及安裝

高溫蒸汽直埋管道的保溫層應設置排潮裝置，排潮管是直埋蒸汽管道不可缺少的一個組成部分。因保溫管在生產、運輸及安裝過程中，尤其是趕上雨季施工，不可避免地含有或者會吸收一些潮氣甚至少量水分，這些潮氣或水分在管道運行時經管內蒸汽加熱就會在保溫層間形成蒸汽，如不及時排除，會使保溫層間壓力升高，很容易發生爆管事故。因此對于不抽真空的保溫結構，必須設置排潮管。排潮管的設置不僅在啟動運行階段發揮重大作用，而且在正常運行中的作用也不可忽視，因為正常運行時可以通過排潮管的排潮量大小判斷管道是否泄漏。通常情況下，管道供應廠家把排潮管設于固定墩上，一個固定墩上設置一個排潮口，在安裝過程中將固定墩的排潮口設于固定墩卡板的同一側，以確保每一段管道都能有效排潮。并將排潮口引出地面，至行人、車輛無障礙處，以防影響交通或潮氣燙傷行人，同時還應考慮排潮管的防灌（雨）水措施。

4 疏水裝置的安裝

為保證高溫蒸汽直埋管道運行的安全，高溫蒸汽直埋管道應設置疏排水，一般情況下直管段每150~200m范圍內應設置疏排水裝置，管道最低點應設置疏水裝置。蒸汽直埋管道疏排水通常采用上排水方式，依靠管道內的蒸汽壓力將凝結水排出。通常整套疏水裝置設于閥門井內，閥門井設置在便于操作及檢修的地方，閥門井蓋應加鎖。閥門井井壁宜高于地面50~100mm，防止雨水進入。為了防止疏水管根部焊口產生的剪切力造成破壞，宜將疏水管盡量靠近固定墩安裝。排水管應引至副井中冷卻后排入雨水系統，如場地限制不能砌筑副井的，可以將出水管就近引至雨污水井內排出。

5 外保護結構

目前，在國內高溫蒸汽直埋敷設管道上采用的外保護結構形式主要有三種：高密度聚氯乙烯管外護、玻璃鋼外護及鋼套管外護。

5.1 高密度聚氯乙烯管外保護。由于高密度聚氯乙烯管耐溫較低，對溫度十分敏感，其強度隨溫度變化大，有資料講當其80℃時強度僅為常溫25℃時的15%，線膨脹系數大，隨溫度變化會造成自身開裂，使整個保溫層防水失效。因此，不宜應用到高溫蒸汽直埋敷設的管道上，但在熱水直埋供熱管道上應用較為普遍。

5.2 鋼套管外保護。主要是外滑動的保溫結構（保溫層與工作鋼管一起相對于外護鋼管做同步位移，工作鋼管承受的摩擦力基本上不受土壤壓力的影響）應用較多。

5.3 玻璃鋼外保護。主要是在內滑動保溫結構（工作鋼管相對于保護層和保溫材料發生位移，工作鋼管承受的摩擦力要受到土壤壓力的影響）中應用較多。鋼套管的防腐問題較為重要。首先，鋼套管外護層一般防腐用環氧煤瀝清刷涂，由于與土壤反復摩擦，不久就失去防腐能力，造成外護鋼管腐蝕破洞。再者，管系中所有的三通、彎頭、固定支座、補償器及管件全部都裝在鋼套內，并和工作鋼管焊在一起，再加上外套鋼管大量焊接，焊接焊口數量極大，且不能X探傷檢查質量。單憑焊工的責任心是難以保證不出問題的，若有管件及某一處焊縫出問題或某焊口經過一段時間腐蝕出問題，不是內部介質就是外部地下水就會乘虛而入進入內外鋼管之間，造成整體管道保溫失效。鋼外套外護型結構散熱也大。其保溫層2-4米就要做夾環支撐，此處保溫材料導熱系數明顯大于不做夾環處，沿管道形成數量很大的熱橋泄溫點，對外鋼管傳導大量的熱量，會加劇外鋼管的腐蝕速度，降低管系的使用壽命。玻璃鋼外保護由于耐溫能力強、防水防腐性能好、強度高便于施工，是外護層的理想材料。但由于玻璃鋼外護層沒有標準規定，而每個玻璃鋼廠家的制作工藝不同，差異較大，做出的玻璃鋼質量懸殊太大，因此玻璃鋼的質量難以保證。

總之，根據工程的實際需要，選擇適當的保溫層結構，如防腐措施未過關的情況下，建議優先考慮選用玻璃鋼外護層結構。

6 結束語

通過以上對高溫蒸汽直埋管道敷設中幾個主要關鍵技術的探討，說明高溫蒸汽直埋管道技術較復雜，需要我們共同努力、不斷摸索、不斷總結提高，以使高溫蒸汽直埋管道技術趨于完善、成熟。

參考文獻：

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