蒸汽直埋管道设计探究与讨论

蒸汽直埋管道设计探究与讨论
发布时间：2023-03-30T07:54:11.171Z 来源：《新型城镇化》2023年3期作者：黄柳燕
[导读] 新时期发展背景下，我国供热工程全面性开展，对城市建设有较大影响，会与群众生活、生产等存在密切关系，逐渐引起各领域及管理部门的高度重视，会在各项工作环节中加大管理控制，并从蒸汽直埋管道设计方面入手，明确设计思路、原则、要点等，全面提升我国蒸汽管道直埋敷设技术水平，在城市供暖方面扩大影响力，全面促进我国现代化城市稳定发展。

河北华热工程设计有限公司江苏分公司南京 210000
摘要：新时期发展背景下，我国供热工程全面性开展，对城市建设有较大影响，会与群众生活、生产等存在密切关系，逐渐引起各领域及管理部门的高度重视，会在各项工作环节中加大管理控制，并从蒸汽直埋管道设计方面入手，明确设计思路、原则、要点等，全面提升我国蒸汽管道直埋敷设技术水平，在城市供暖方面扩大影响力，全面促进我国现代化城市稳定发展。

关键词：蒸汽管网；直埋管道；管道设计
关于我国保温管道防水问题的处理，主要应用热力管道直埋技术，在科技快速发展的条件下，也扩大了各种技术手段的应用范畴，本着节能、环保理念，在设计阶段对工作要点展开分析，并编制完善的作业方案与管理措施，既能加大作业质量控制力度，又会降低投资成本，对城市建设及供热工程的综合效益提升有巨大影响。

一、蒸汽直埋管道设计思路分析
蒸汽直埋管道设计基本构思是强调架空管道与地沟设计方法的合理性，也会了解整个设计要点，在根本上有一定的区别及目标。

蒸汽直埋管道保温结构会因管道补偿方式、自然环境等因素影响，在设计方面就会遇到限制问题。

同时，架空管道两固定点之间最长距离是管道失衡条件的决定因素，管径大小与补偿器的补偿能力存在密切关系。

对此，关于蒸汽直埋管道两固定点间长度的确定，还需分析管道保温结构，比如：保温结构对直管段、弯头径向位移空间有标准要求，不利于管道走向及选择，建议通过使用不同形式的补偿器解决此问题，其中就包括轴向型蒸汽直埋管道补偿器，设计距离最短，重点解决空间限制问题。

此外，在设计阶段各部门也会根据自身的工作内容与职责细致分析，明确设计要求、原则后，保证各项基础条件越来越完善，能在建设阶段加快作业速度，也能在根本上防控及处理常规问题，实施成效得到高效控制，并从城市化建设及创新发展的角度提出新的工作形式，主动优化设计理念、科学化调整设计思路等，均能保证蒸汽直埋管道建设成效，创造更大的经济效益。

二、蒸汽直埋管道设计的基础条件
（一）管道滑动
在管道施工作业过程中会因温度因素影响出现热胀冷缩的情况，直管段上产生轴向位移，使弯头及其附近也发生明显的位移，为确保管系热应力充分释放，避免对管道稳定性产生影响，还需降低管道与保温层之间的摩擦系数。

目前，在材料生产阶段，厂家就会强调管道与保温层间的减阻层设计，此方法使管道与保温层间的摩擦系数小于0.3。

再加上弯头处选择自然补偿方式，使弯头及两侧的长度管道有足够的位移空间，从而确保管道能够在保温层内充分滑动。

（二）温度场
蒸汽直埋管道设计阶段最需考虑的影响因素是温度，如果介质温度较高，就会影响保温结构的可靠性，甚至还会对保温层、外防护层等产生不同程度的影响，严重的还会引发管道全线破坏的情况。

比如：复合预制保温管的低保温管理，使用的是聚氨酯材料，其最高温度是140℃，如果超过此温度，并长期运行，就会出现保温失效、强度减弱等情况。

而管道外表面温度升高，主要面临的因素有管道周围的电缆、混凝土固定墩、上、下水管等，建议在蒸汽直埋管道设计环节中需对整体及局部温度都加大控制力度，会根据保温管生产要求在出厂后需进一步确定具体参数及作业标准，才能延长管道的使用寿命，降低供热工程投资成本。

（三）排潮装置
从保温管运输、生产、安装等各环节中细致分析，不可避免地会存在一些潮气，或者是少量的水分，在管道运行时由于管内蒸汽加热形成蒸汽，无法快速排出使保温层的温度及压力明显升高，导致保温结构受到破坏。

对此问题的处理，建议设置排潮装置，也强调各环节的作业标准，避免损坏保温层结构，也会加快现场作业速度，确保管道施工后的质量符合项目验收标准。

（四）外防护层增设
当前，我国所使用的复合预制保温管外保护套主要材料包括钢、玻璃钢、聚乙烯，按照技术标准规定，玻璃钢材料没有统一要求，其质量无法保证。

而聚乙烯外套不利于对管件及管道接口的高效处理。

比如：补偿器与管道的接口处、固定节与管道接口处等，如果接口处
的处理工作不到位，就会在使用过程中出现渗水情况，也会使保温层中逐渐形成蒸汽，含有大量水分，导致管网全线报废；钢外套严密性虽然良好，但投资成本较高，在外防腐处理方面无法确保管网的使用年限。

对此，还需在设计阶段就会依据实际情况细致对比、分析，并选择适合的保护材料，明确管件结构具体要求，通过外防护层的增设，也能对管道质量良好保护。

三、蒸汽直埋管道敷设的补偿方式（一）有补偿
蒸汽直埋管道敷设中的有补偿方式会应用到补偿器，其类别较多，有直埋外压式波纹补偿器、直埋全密封防腐波纹补偿器。

设计中注意主直干管上宜选择直埋外压式波纹补偿器，成对布置且应法兰连接。

补偿器选择还需考虑其补偿能力，不应小于过渡段热伸长量或分支三通位移的1.1倍，当过渡段一端为驻点时，要乘以1.2系数，不能大于按过渡段最大长度计算出的伸长量的1.1倍。

为避免供气压力影响出现的波动频繁问题，可选择补偿器满足管网轴向补偿量X0时，其疲劳损坏次数不得小于1500次；如果压力波动不太频繁，伸缩选择满足管网轴向伸长量X0时，其疲劳损坏次数不得小于1000次，补偿器宜选用直埋全密封防腐波纹补偿器，采用管式焊接连接。

（二）自然补偿自然补偿是利用管道本身自然弯曲（柔性）来补偿管道的热伸长。

如果弯管转角小于150°，能用作自然补偿；相反，大于150°，不能用作自然补偿。

蒸汽管道设计中常用的自然补偿有L型、Z型、π型、空间立体弯等，自然补偿的安全性、可靠性更强，在地形变化较大或蒸汽管道拐弯场合中尽量利用管道本身的走向，在适当的位置上设置导向架和固定架来，操作简易，安全耐久。

四、蒸汽直埋管道参数控制
蒸汽直埋管道敷设参数控制，主要是接受力与应力，是在作业过程中对管道受力及外部荷载情况的细致分析，了解管道收缩、膨胀后的具体数值，根据热胀冷缩原理，掌握管道受力的力矩及应力，精准计算后确定管道尺寸。

同时，还会对受力结构分析，提供可靠依据，无论是对哪种补偿方式的应用，都会具备完善的保护措施，强调管道敷设后使用的安全性、合理性。

例如：供热管道设计数值的计算，包括管道钢材基本应力、厚度、轴向力、热伸长量等，在应力验算方面是对管道转角管段应力验算，整体设计要求符合作业标准，也对管道受力详细计算与验算提供可靠依据。

如果直埋蒸汽管道埋设较深或外荷载较大时，应按无内压状态验算在外力作用下外护管的变形，外护管直径的变形量不得大于管径的3%。

五、蒸汽直埋管道保温形式（一）复合蒸汽管道保温形式
蒸汽直埋管道通常情况下会对运输介质的温度有标准要求，不能超过120℃，在设计方面还需强调保温措施的高效设施，可采用复合保温结构，通过钢套管、塑套管两种结合方式，有较强的保温效果。

比如：塑套钢结构的构成要素包括保温层、润滑层、高密度聚乙烯等，如果低温蒸汽在低于220℃条件下输送，建议采用塑套钢结构保温管道，其使用寿命较长，投资成本低，综合效益较突出。

钢套钢管道主要组成结构包括润滑层、钢外护管、复合保护层、芯管等，整体结构耐力更强，以钢套形式组成，稳定性更高。

从使用寿命方面相比较，如果蒸汽传输是在温度超过220℃的条件下传输，复合保温蒸汽管道长期使用的整体稳定性更突出。

假设管道外套管属于钢管结构，工作期间引发事故问题可以对其泄露位置进一步的确定，及时采取措施高效处理，避免对后续工作开展造成阻碍。

在此基础上，也能加大管道破坏管控力度，整体安全性较高，避免出现伤人情况。

（二）滚动导向蒸汽管道复合保温形式该复合保温形式主要组成结构包括滚动导向支架、玻璃棉层、空气隔热层、芯管、无机隔热层、钢外护管、润滑油等，整体防护结构更强，在高温蒸汽管道传输情况下，管芯温度会与水蒸气的温度相近，温度较低的是钢外护套，在40℃左右时，两者之间温差较突出，为缩减差距，如果采用固定钢外套，会使其内压过大，反而会对整个管道造成破坏。

建议采用滑动保温结构，使管道内部的应力明显减少，可以在管道使用过程中有较强的稳定性，也避免对其保护结构造成破坏，进一步增强保温层安全性，明显提高管道使用效率。

两种保温形式均有较突出的优势，但是会在保温形式上有明显的区别。

其中，复合蒸汽管道保温形式具有较强的化学性能、隔热保温性能，大幅节约热耗损，钢套形式特别；滚动导向蒸汽管道复合保温形式适用范围广、运行可靠、预期使用寿命长等，通过对新型材料及技术的综合应用，具有较强的经济性、可靠性、实用性。

结语：
结合上述内容分析，能了解蒸汽直埋管道设计思路及要点内容，需引起设计及管理部门的高度重视，会从前期设计环节中就会提出标准要求，并把各环节中产生的信息数据详细记录，能为管道设计、材料质量控制、现场安全管理等提供可靠依据，消除各类因素影响及降低问题发生率，加快作业进度，保证管道使用效率明显提高，最大化地满足我国城市化建设及发展要求。

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