蒸汽直埋管道設(shè)計施工的幾點體會

魏 萍 劉叢倫 鄧 震

(濟寧市東郊熱電廠，山東 濟寧272200)

城市集中供熱是城市市政基礎(chǔ)設(shè)施之一，在城市熱網(wǎng)敷設(shè)的三種形式中（架空、管溝、直埋）管道架空敷設(shè)影響市容景觀，在熱網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃中，已明確受到限制。管溝敷設(shè)則由于工程造價較高、路面窄，地下設(shè)施復(fù)雜，施工難度大的影響，也較少廣泛使用。近幾年來，城市熱網(wǎng)建設(shè)中大量采用直埋技術(shù)，我市蒸汽直埋管網(wǎng)已敷設(shè)20 余公里，下面就簡要談一談?wù)羝甭窆艿涝O(shè)計、施工中的幾點體會。

1 蒸汽直埋管道的設(shè)計

蒸汽直埋管道在設(shè)計上要解決的主要問題是：蒸汽管道的應(yīng)力計算；蒸汽管道的保溫；疏水節(jié)點的處理；防腐措施等等。

1.1 蒸汽管道的應(yīng)力計算

蒸汽直埋管道的應(yīng)力計算應(yīng)用成熟先進的架空管道應(yīng)力分析方法及計算軟件，這使蒸汽直埋管道應(yīng)力分析的正確性得到保證。在管道布置時，能充分利用彎頭作為自然補償，這樣使管道減少補償器，降低了管道的造價，從而提高了管道整體的可靠性。

1.2 蒸汽管道的保溫

蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展已經(jīng)有十幾年，蒸汽直埋保溫管的目的概括性的解釋有兩個：一是，保證蒸汽管道能在地下長期穩(wěn)定運行；二是，保證保溫管能起到良好的保溫效果，不浪費能源，不破壞園林綠化。在保溫結(jié)構(gòu)上由起初的“塑套鋼”保溫管，到玻璃鋼保護層保溫管，到現(xiàn)在使用最廣泛的“鋼套鋼”保溫管。經(jīng)過多年對蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)的實踐摸索，并結(jié)合我們當(dāng)前的具體狀況，我們選用的保溫材料是硅酸鋁棉氈+硅酸鎂瓦塊+聚氨脂發(fā)泡。選用材料及其性能：（1）硅酸鎂瓦塊：導(dǎo)熱系數(shù)為<0.042W/m·k；密度為200±5kg/m3；使用溫度為-40℃～800℃；抗壓強度≥0.5MPa，抗折強度≥0.36MPa；憎水率≥99%；（2）硅酸鋁棉氈：導(dǎo)熱系數(shù)為<0.051W/m·k；密度為90kg/m3；使用溫度為-40℃～1000℃；（3）聚氨酯發(fā)泡：導(dǎo)熱系數(shù)<0.035W/m·k；密度為50kg/m3； 最高使用溫度為120℃； 抗壓強度≥0.19MPa； 吸水率0.12kg/m3；（4）鋼管管材為Q235B；（5）保護層采用玻璃絲布、環(huán)氧煤瀝青漆。

1.3 疏水節(jié)點的處理

疏水節(jié)點是蒸汽直埋管道中一個重要環(huán)節(jié)，由于所占比例較小，往往容易被人忽視。據(jù)統(tǒng)計，無論是架空管道還是直埋管道，由于疏水節(jié)點沒處理好導(dǎo)致蒸汽管道停汽檢修的事時有所聞。尤其是蒸汽直埋管道，一旦該點出了問題，還可能涉及眾多的其他地下管線的安全運行。蒸汽直埋管道疏水點的設(shè)置方法與架空管道基本相同，一般是在固定點和管道翻高以前，疏水原理是利用蒸汽的壓力把啟動疏水放入疏水井或排水溝。正常疏水采用疏水器自動把凝結(jié)水排至疏水井，疏水裝置采用內(nèi)插法的形式，即疏水管直接插入蒸汽管道的集水管中，解決了疏水節(jié)點施工難度大、易出現(xiàn)蒸汽泄漏的問題。

1.4 鋼套管的防腐層

現(xiàn)在廣泛使用的“鋼套鋼”保溫管，雖已克服了“塑套鋼”保溫管，和玻璃鋼保護層保溫管保溫結(jié)構(gòu)的缺點，但又出現(xiàn)不少新問題，其中外套鋼管的防腐問題最為關(guān)鍵。鋼套管的防腐層是決定管道壽命的關(guān)鍵。防腐層材料有多種多樣，我們采用的是兩層環(huán)氧富鋅底漆后，加三層密紋玻璃布、五層環(huán)氧煤瀝青的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的耐溫高達110℃，因此當(dāng)鋼套管在施工中可能由于進水導(dǎo)致試運行階段鋼套管外表溫度上升到100℃時，防腐層也不會被破壞。蒸汽直埋管道在運行中固定支座處的鋼套管外表溫度會達到70℃左右，如采用其他標準的防腐層將會出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，且長期使用易出現(xiàn)老化，影響管道壽命。而使用該結(jié)構(gòu)則有效地解決了這個問題。近年來，新的防腐層材料不斷出現(xiàn)，有的可耐溫達140℃，但價格偏高。新材料的使用將使鋼套管的使用壽命進一步延長。

2 蒸汽直埋管道的安裝

蒸汽直埋管道安裝時，應(yīng)盡量在施工現(xiàn)場將多段管件進行拼接后才能下溝，溝下只能做少量的蒸汽管道接頭。因其作業(yè)環(huán)境很差，焊工的人為因素較難把握焊接質(zhì)量，根據(jù)以往經(jīng)驗，蒸汽直埋管道最容易出現(xiàn)問題的是鋼套管現(xiàn)場的焊縫，所以應(yīng)嚴格按操作規(guī)程施工，打坡口，打磨，留出對口的間隙，按照單面施焊，雙面成型的規(guī)定操作，并采用超聲波探傷或滲漏檢查焊縫的質(zhì)量，待管系連通后，做1.2MPa 的氣密性試驗，試驗全部合格后，才能對接口處進行防腐修補填土。以上采取種種措施的目的，是為了保證其焊縫質(zhì)量。雖然檢驗的費用增加了，但相對整個工程造價不到千分之一，從而對保證整個蒸汽直埋管道的安全和使用壽命起到了事半功倍的效果，解除了后顧之憂。

3 蒸汽直埋管道的運行

蒸汽直埋管道在暖管沖管前，要排除蒸汽管內(nèi)在系統(tǒng)水壓試驗時存留的水，否則會造成暖管時間增長，易引起水沖擊。一般采用的方法是用空氣壓縮泵將蒸汽管內(nèi)的水大部分壓出，在暖管時一定要注意保證蒸汽壓力緩慢升壓，按蒸汽直埋管道疏水系統(tǒng)的前后順序依靠蒸汽的壓力逐步將管內(nèi)的少量殘留水和暖管時產(chǎn)生的凝結(jié)水，通過疏水旁通管壓出，待水基本排盡冒汽才能升壓。整個過程從前到后，以此類推直至完成整個系統(tǒng)暖管和沖洗工作。

在運行時應(yīng)防止水擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，特別在標高相差較大的蒸汽直埋管道過渡處和蒸汽直埋管道與架空管道的過渡處。其主要原因是疏水器失靈或低負荷運行所至。一旦水擊現(xiàn)象出現(xiàn)，其產(chǎn)生的沖擊力往往高于正常狀態(tài)下的蒸汽管道內(nèi)壓力的十幾倍，那時補償器、鋼套管、將無法承受如此高的沖擊力，造成整個埋地管體系的損壞，其修復(fù)難度和代價較架空管道要高得多。所以要加強運行管理，經(jīng)常檢查疏水的動作情況。在運行中同樣還要防止下雨時積水通過埋地管道出地面的管段倒灌至蒸汽直埋管道鋼套管內(nèi)，從而損壞蒸汽直埋管道內(nèi)的保溫材料并影響管道的安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，在蒸汽直埋管道技術(shù)的運用中，合理的設(shè)計是基礎(chǔ)，規(guī)范的安裝是關(guān)鍵，嚴格的管理是保障。只有這樣，才能保證蒸汽直埋管道全線在全封閉狀態(tài)下安全、持久運行。

［1］湯惠芬，范季賢.城市供熱手冊[S].天津科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

［2］城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［3］顧順符，潘秉勤.管道工程安裝手冊[S].中國建筑工業(yè)出版社，1987.