直埋蒸汽管道工程设计应注意的若干问题探讨

直埋蒸汽管道工程设计应注意的若干问题探讨

发表时间：2017-09-21T11:50:08.607Z 来源：《防护工程》2017年第12期作者：董磊

[导读] 在设计上还需要考虑工程的实际施工情况和管线的施工走向，对工程管道的布置进行合理的设计。山东天润热电设计院有限公司山东省济南市 250022

摘要：针对直埋蒸汽管道的生产和应用进行了分析，对当前的蒸汽直埋管道的施工和工程设计进行了探讨，对工程中存在的问题进行了分析，并对工程进行中要遵守的原则进行了介绍。

关键词：直埋；蒸汽管道；工程设计

一、直埋蒸汽管道工程设计

在保证直埋蒸汽管道的使用质量和设计强度之后，工程人员需要对工程中蒸汽管道系统的整体结构进行设计，在管道的布置和设计上要合理，在实际设计中，设计人员要针对建筑的布局和周边的环境来发现和改正设计中的管线，在发现管线排布上的矛盾时要及时予以修正，对管道线路的走向和位置与工程的结构建设出现交叉问题时也要及时的调整，并与有关建设部门进行设计上的商讨，使管线设计在建筑空间之中易于检修和使用，为管线未来的使用维修做好准备。设计工作要在对蒸汽管道内部应力的计算和管线强度进行计算之后完成，在设计上还需要考虑工程的实际施工情况和管线的施工走向，对工程管道的布置进行合理的设计。

1、将管网进行合理划分

施工时为了防止不同温度的蒸汽管道相互影响，工程设计人员会根据管道使用过程中的不同温度将管道网络合理划分为多个相互之间封闭的保温管网段。实际施工中使用的蒸汽管道是复合预制保温管道，其管道和保温层之间存在孔隙，这就使得一旦蒸汽管网在运行使用时发生蒸汽的外泄或是管道存在漏点就会造成管道中的高温蒸汽通过管道和保温层之间的孔隙在整个管网中泄漏，引起管网的整体温度上升，严重时会导致一定区域内的管网出现大量的损失。为了防止这种事故的发生，在工程设计过程之中技术人员会将蒸汽管网划分为多个互相封闭的保温段，不同的管网段之间互不联系，一旦事故发生，泄漏的蒸汽也只能在很小的区段之间移动，不会造成大面积的管道损坏，缩小了事故的影响范围，也降低了在检修之中寻找蒸汽管道泄漏点的难度。工程设计中，要降低管道泄漏的危害，技术人员可以根据施工的现场环境将管网的主干线和直线之间设置成互相封闭的保温管段。

2、管网热补偿

由于管道需要进行保温设计，其结构限制了施工方式，在实际工程之中，管网直管段的补偿器只能采用直埋式轴向型的施工方式。在通常的工程设计过程中，技术人员使用的补偿器补办是轴向型波纹补偿器，施工中需要将补偿器布置在管道的固定支架处，防止工程施工和管道使用中出现轴向的失稳，影响热补偿的效果。这种补偿器的安装方式对补偿器的波节吸收位移的能力有较大的影响，会造成波节在工作之中受力传递的不均匀，补偿效果较差。要解决这一问题，设计员认为需要在改善施工安装位置的同时提升补偿器的实际作用性能。因此，在工程设计之中首先要选择高质量的补偿器，补偿器的性能指标主要是其自身的自导向性能和抗失稳能力，尽量挑选这两方面性能较好的补偿器。除此之外，补偿器的保温结构一定要满足工程的强度和温度控制要求，且避免影响补偿器工作性能。而补偿器的安装需要根据工程情况灵活判断，工程人员可以根据建设管线的分段长度以及实际建设条件，将补偿器安装在两个固定支架之间的任意一端位置，这样做的好处是既可以避免地下障碍影响补偿器安装，又能满足管线的补偿要求。工程设计中还要注意的是避免将补偿器布置在管道的弯头或是折点旁，这些位置都是管段的应力集中位置，极易出现损坏。

3、管线疏水网布置合理

蒸汽管网由于其中介质的性质不稳定，常会出现管线内部的运行负荷变动频繁的情况，甚至会出现零负荷状态，在这种情况之下管线内部的凝结水会增加，假如不及时进行处理就会造成管道内部出现水击，对管线的结构造成破坏。夏季蒸汽管网低负荷工作时，凝结水较多，内管汽水冲击对保温层、保护层产生震动，冲击力较大，此时，保温、保护层处于最不利状态下工作。因此，夏季是发生问题较多的时期，应采取行之有效的措施，保证管网顺利度夏。良好运行管理不仅减少了问题的发生，而且有效地延长了管网的使用寿命。因此，一般在工程设计之中为了避免这种情况的发生，设计人员会在管网工程施工之中对疏水点的数量和位置进行合理的设计。一般在布置疏水点是技术人员需要考虑以下的问题：第一，疏水点的设置沿着管网的起源方向进行，根据蒸汽管道内的路由高将管网进行坡度设计，顺流疏水。第二，在管网系统工程建设之中建设环境的复杂性会影响疏水点的设置。假如施工环境之中地下的障碍物较多，且管道铺设起伏较多，这样的情况之下需要采用多低点疏水的设计方式，在管道的逆流段可以加大坡度以便于疏水的正常进行。第三，管道的疏水设施除了疏水点之外，技术人员还会在管道的底部设置集水罐，以便于对凝结水进行收集。管道之中存在凝结水时会出现反复的热位移，这种现象会影响疏水管的结构，非常容易使得疏水管出现泄漏现象，为了避免这种情况出现影响疏水功能的正常实现，技术人员会将疏水节设置在管道的固定节旁边。为了蒸汽管网的运行安全，设计之中可以使用背压疏水设计，将疏水井固定设置在地下0.5m-0.8m深的位置，并在每一个疏水节处设置自动疏水器，保证疏水网的安全可靠。

4、合理设计管道深度

直埋蒸汽管道的埋深是决定管道外表面温度的条件之一,因为土壤的导热系数不仅与土壤的种类、化成分、含水量有关,还与土壤的埋设深度有关,实验证明,随着埋深的增加,土壤的导热系数降低,因此,管道埋得过深会使管道的外表面温度升高。我们在设计时,在保证管道不被地上荷载破坏,即满足强度要求的前提下,应尽量浅埋,实际工程设计之中一般认为在地下条件允许的地方,管道的埋深以0.8一1.0m为宜。

5、管道固定支架

直埋蒸汽管道的固定节存在的问题是环板温度很高,并且由于热桥的作用,环板两侧管道的外表面温度也很高。国内目前较多采用的做法是在固定节处采用钢外套,并增加固定节的长度以保证管道和固定节的接口部分的外表面温度不超过设计要求。对于钢外套的预制复合保温管,固定节处的钢外套的防腐应考虑到耐高温问题。

对于钢外套的预制复合保温管,设计时还要考虑钢外套管的应力分布。直埋蒸汽管道的外表面设计温度一般是50℃，除应考虑固定墩两侧管道补偿器的弹性反力、不平衡内压力及管道的摩擦力外,对钢外套的预制复合保温管还应考虑钢外套管对固定墩的推力。直埋复合保温管的整体稳定性也应该纳入工程的设计中，其稳定性可以用土壤作用在钢套管上的被动土压力来保证，在实际建设之中使用全部固定的方式可以有效提升工程建设质量，解决了地下建设条件恶劣对施工的影响，也缩短了施工时间。