蒸汽管道直埋是城镇热网建设的主要敷设方式

蒸汽管道直埋是城镇热网建设的主要敷设方式
发布时间：2022-11-30T06:26:13.141Z 来源：《新型城镇化》2022年22期作者：俞峰[导读] 今天能有机会与大家一起交流、研讨有关热力管道保温、蒸汽管道直埋技术工程应用经验，感到非常荣幸。

今天主要内容：蒸汽管道直埋技术在城镇热网工程中应用的情况、体会和经验。

设计、制作、安装蒸汽直埋管道已有多年的工程业绩。

在无锡友联、惠联、上海吴淞煤气、南京苏悦、宜兴协联、张家港澳洋、苏州盛泽、南京化工园等等。

在以上的蒸汽直埋管道工程中最大的直径达到DN800，最小
的小到DN50，工程不管大小，用户的需要就是我们的追求；为用户提供优质的工程，是明江企业的奋斗目标。

俞峰
黑龙江龙维化学工程设计有限公司南京分公司
各位代表、各位同仁：
今天能有机会与大家一起交流、研讨有关热力管道保温、蒸汽管道直埋技术工程应用经验，感到非常荣幸。

今天主要内容：蒸汽管道直埋技术在城镇热网工程中应用的情况、体会和经验。

设计、制作、安装蒸汽直埋管道已有多年的工程业绩。

在无锡友联、惠联、上海吴淞煤气、南京苏悦、宜兴协联、张家港澳洋、苏州盛泽、南京化工园等等。

在以上的蒸汽直埋管道工程中最大的直径达到DN800，最小的小到DN50，工程不管大小，用户的需要就是我们的追求；为用户提供优质的工程，是明江企业的奋斗目标。

主要内容有：
一、城镇供热直埋蒸汽管道主要参照的技术标准：
1、蒸汽直埋管道工程设计应遵循的主要技术标准有： 1、1城镇供热管网工程施工及验收规范 CJJ 28-2014 1、2城镇供热管网设计规范 CJJ 34-2010 1、3城镇供热预制直埋蒸汽保温管技术条件 CJJT 200-2004 1、4城镇供热直埋蒸汽管道技术规程 CJJT 104-2014 1、5制对焊管件类型与参数 GB⁄T 12459-2017
1、6《特种设备生产和充装单位许可规则》（TSG 07 — 2019）
2、直埋蒸汽管道工程主要施工验收规范有：
（1）工业金属管道工程施工验收规范 GB50235-2010（2）现场设备工业管道焊接工程施工与验收规范 GB50236-2011（3）工业金属管道工程质量检验评定标准 GB50184-2011（4）工业设备管道防腐工程施工与验收规范 HGJ229-91
二、蒸汽直埋管道工程设计：
1、蒸汽直埋管道设计特点：
蒸汽直埋管道工程设计与架空蒸汽管道一样，架空蒸汽管道设计要考虑的问题如管道热补偿、管道保温与防护、管道疏放水、放空、管道支架设置、防腐、使用寿命等，直埋管道都要考虑，而且要求比架空蒸汽管要高，因为直埋管道一旦发生事故，事故点难找，抢修管道要破路影响交通，要破坏绿化，对交通、环境、市容影响较大。

由于蒸汽直埋管道所处的环境较恶劣，土壤的压力、潮湿、酸碱腐蚀，因此套管的防腐、排潮、使用寿命，成为直埋管道设计的重点。

2、直埋蒸汽管道主要管件：主要有6种。

（1）直管段，（2）固定点，（3）弯管，（4）三通，（5）波纹管补偿器，（6）疏水装置。

以上6种管件，组成了蒸汽地埋管管系。

以上6种结构示意图如下：
三、论文介绍
1、蒸汽管道直埋是城镇热网建设最佳敷设方式。

本文通过对直埋蒸汽管道与架空蒸汽管道二种敷设方式的工程应用、对城市市容、环保、交通的影响、管道散热损失、保温层检修费用等综合技术经济比较和蒸汽直埋技术工程应用业绩的评述，在现代化城市建设中，蒸汽直埋管道将成为城镇热网敷设的最佳方式。

蒸汽直埋所以能成为城镇热网建设的主要敷设方式：理由主要有二点：
（1）蒸汽管道直埋敷设是城镇推广集中供热，节能、环保的需要，需要建设大量的城镇热网。

（2）蒸汽管道直埋敷设是城镇市容、环保、交通等部门对城镇热网建设的敷设要求。

有的城镇、有的小区管委会，不允许管道架空敷设，逼着管道地下敷设，地下敷设主要有地沟和直埋二种形式，而地沟敷设所占地下空间大，敷设困难，又容易泡水，是失败的。

促使了蒸汽直埋技术的发展，成为城镇热网敷设的主要方式。

蒸汽管道直埋与架空敷设技术经济。

比较的前提是：管道平面布置相同，补偿方式相同，固定点距离相同，管道规格相同。

直埋与架空在技术上都可行、可靠。

直埋管外护层为钢套管，钢材耗量大，架空管外护层为δ=0.5～0.8mm镀锌铁皮，钢材用量很省，因此管道安装费用直埋管为9.2万元，架空管为4.1万元，直埋比架空多一倍多；但在土建费用上，直埋管费用较低，仅为0.45万元，而架空管管架费用较高，达3.7万元，主要是波纹管补偿器对固定点（重载固定点）产生的推力大，近13吨（DN200管道），固定架和基础都很大，土建费用高。

而直埋管没有支架基础，支架支于钢套管内壁，固定点设计为大小头，小头连续焊于芯管，大头连续焊接于套管内壁。

结构好，强度高，固定支架没有基础，钢套管刚度大，强度高，直埋于地下，土壤本身就是天然基础。

波纹管补偿器所产生的推力直接传给钢套管和土壤。

工程费合计直埋管为9.66万元，架空管为8.15万元，直埋管工程费用虽然比架空管高出约18%；但直埋管不占地面面积；保温结构不需要维修；施工安装周期短；对市容、环境影响小；管道散热损失小，经济效益与社会效益比架空管好，随着城镇热网的发展，蒸汽管道直埋将成为今后热网敷设的主要方式。

2、波纹管补偿器在蒸汽直埋管道工程中的应用：这篇论文我着重介绍以下几点：
（1）波纹管补偿器是蒸汽直埋管道主要补偿方式
直埋管道主要补偿方式有以下几种形式：
a、利用管道走向改变的自然补偿，对这种补偿形式要优先选用，但热网供热管道，走向改变的情况不多，自然补偿量约占一条供热管道20%左右。

b、采用Π型补偿，Π型补偿采用不多，原因是弯头处工作管变形量大，弯头处钢套管比直管段钢套管要大1～3个规格。

钢材耗量大，套管焊接工程量大；另外城镇地下管道、电缆密集，Π型布置直埋管地下管位所占面积大，城镇规划部门不允许。

c、旋转式补偿器补偿，南京苏悦热网、无锡梅村中学热网，采用了这种补偿方式，由于这种补偿方式在地下要设置铁箱布置旋转式补偿器，操作、维护、管理不方便，采用也不太多。

d、轴向型波纹管补偿器补偿。

这种补偿方式在直埋管道工程中采用较多，据统计在总包和承包的地埋管工程中，波纹管补偿器补偿约占70%。

（2）波纹管补偿器在蒸汽直埋管道工程应用特点与优势：
a、占地面积小，适应城镇地下管道、电缆、光缆密集的特点，符合城建规划部门对直埋管道布置敷设的要求。

b、蒸汽直埋管道的固定支架，结构简单、强度高，和架空管道相比，不需要设置庞大的混凝土基础，固定支架焊在刚度和强度非常大的钢套管上，钢套管埋在一定深度的土壤中，土壤对套管的压力，相当于庞大的天然基础。

尽管波纹管补偿器对固定点的推力很大，但固定支架和套管的强度完全满足要求，通过5-6年运行考验很安全可靠。

各种规格的固定支架，允许的最大推力
（3）波纹管补偿器布置安装要求：
a、布置要求：
①补偿器一端应紧靠固定点布置。

②固定点前后补偿器对称布置，以减小固定点的推力。

③补偿器另一端应设导向支架，一导L1=4DN，二导L2=10～14DN。

b、波纹管补偿器设计安装五条黄金原则：
①二个固定点之间的管道中，仅能布置一个波纹管补偿器。

②二个固定点之间的管道必须具有同样的直径，并且成一条直线。

③固定点必须具有足够的强度。

④对管道必须进行严格的保护，尤其是靠近波纹管补偿器部分的管道不得有弯曲、径向偏移等现象。

⑤安装过程中必须正确的进行预拉伸。

c、直埋蒸汽管道最小覆土深度
直埋管道覆土深度：
车行道下：一般为0.8～1.5m
绿化带下：一般为0.7～1.0m
d、地埋管固定支架设计，固定支架结构
各种不同规格固定支架允许最大轴向推力。

各种规格固定支架允许的最大推力完全满足波纹管和管道滑动所产生的最大推力。

3、管中管高效隔热型支架在蒸汽直埋管道热网工程中应用：
隔热型滑动（滚动）支架是直埋蒸汽管重要组件，它的隔热效果、工作可靠性，将直接关系到地埋蒸汽管道的运行热损失、环境保护和安全运行。

隔热型滑动（滚动）支架，已在上海吴淞煤气厂、无锡友联、惠联、南京苏悦等地埋蒸汽管道热网工程应用，取得满意效果。

深受用户欢迎。

a、支架类型结构：
支架分为鼓动型与滑动型，滑动型又分为滑动型与导向滑动型。

b、支架特点：
支架的重要组件隔热瓦块选用隔热效果与抗压强度都比较好的高压石棉瓦块。

在300℃时导热系数为0.3W/MK，抗压强度为4.0MPa。

高效的隔热效果和强度，保证了地埋管道运行的经济性和可靠性。

四、蒸汽直埋管道外套管防腐
外套管防腐问题，直接关系蒸汽直埋管道的使用寿命。

外套管所处的环境比较恶劣，土壤的压力、地下水的浸泡、酸碱的腐蚀等，都会造成外套管的腐蚀。

外套管腐蚀破坏，首先，降低管道保温效果，然后是腐蚀芯管，影响到蒸汽地埋管安全可靠运行，根据各单位运行情况，芯管腐蚀情况不多，腐蚀主要发生在外套管上。

因此提高钢外套管防腐质量，是确保蒸汽地埋管使用寿命、安全经济运行的关键所在。

1、提高外套管的防腐质量应解决以下4个问题：
（1）防腐层与钢外护管外表面结合力问题，要提高结合力，首先要提高钢外护管喷砂、除锈质量，提高底漆黏结质量。

（2）提高钢外护管防腐层的耐温性能，将现有防腐层的耐温性能由70～80℃提高到100℃，因为排潮水蒸汽温度约在100℃左右。

（3）提高钢外护管防腐层的抗渗透性。

（4）提高防腐蚀层的表面抗压强度。

前面两条是关键，要着重解决。

2、关于钢外护套管防腐层表面设计温度问题
《直埋蒸汽保温管管路附件技术规程》送审稿，保温管路附件外表面温度应小于或等于60℃，这个温度的确定是依据目前防腐层长期耐温的使用温度不超过70℃为依据的。

但实际使用往往超过60℃。

原因有以下几点：
（1）蒸汽直埋管道在蒸汽冲扫或运行初期，由于保温层中水分蒸发大量排潮，实际排潮水汽温度接近100℃。

（2）蒸汽直埋管道直埋地下，特别是埋深超过1米以下时，从保温层散发的热量不易散发扩散，特别在南方炎热的夏季，地面温度达到40℃-50℃时，钢外护层表面温度经常超过60℃以上。

（3）管路附件存在热桥也是钢外护层表面超过60℃的主要原因。

3、解决办法：
（1）加强蒸汽直埋管道，特别是管路附件的保温，减少热损，减少热桥。

（2）提高钢外护管的防腐层耐温性能，把最高使用温度提高到100℃。

随着城镇推广集中供热，随着城镇热网建设的发展，蒸汽直埋将成为城镇热网敷设的主要方式。