論蒸汽管道直埋技術

石峰

摘 要：隨著我國經濟的快速發展和科技水平的不斷提升，工程越來越多，蒸氣管網傳統的架構等方法已無法適應當下工程發展需求，直埋蒸氣管道由于占地面積小、耗費能源少，敷設便利和防水性能好等優勢，在各類工程收到廣泛應用。合理應用蒸氣管道直埋技術對工程順利開展有十分重要意義。

關鍵詞：管線過路直埋;技術探討;蒸汽管道

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.094

科學技術不斷發展，人們的生活水平也不斷提高，我國目前很多地方已經實行了集中供暖供熱的政策，實行這種政策可以節省一定的能源資源，是一種適合我國發展的環保政策。為了能夠適應這種政策的需求，我國在蒸汽管道直埋技術上面不斷進行研究分析，并且也形成了一定的成就，但是在管線過路直埋技術中還是存在一定的問題，這篇文章就對蒸汽管道直埋技術法進行分析，為我國的蒸汽管道節能輸送技術的發展提供一定的科學依據。

1 直埋蒸汽管道的概述

直埋蒸汽管道主要的構成包括保溫層，工質管，內層，外鋼管，有機保溫層等。其中內層的主要作用是對工質管伸縮工作過程中產生的摩擦力對保溫層產生的破壞而發揮作用，可以在其外面包裹，具有回彈性和延伸性，能夠減少工質管受到路面振動的影響，其中工質管是工作的鋼管，主要作用是對介質進行傳輸。保溫層主要是由硬質的保溫瓦塊做成的，支撐在內層之外，有機保溫層是固定與結合主保溫、外鋼管的聚氨酯發泡層，通常的厚度要小于等于40毫米，并且所耐受溫度大于150℃的聚氨酯。外鋼管的作用有防護，防腐，承受壓力等，對內鋼管摩擦力產生的摩擦力進行了有效降低。目前，蒸汽直埋管道的結構主要分為兩種類型，分別是內滑動型和外滑動型。

1.1 內滑動型

內滑動型結構一般是包裹在工作鋼管之外的無機類保溫材料，主要作用是促進保溫管道耐溫性的提高，并且該材料耐高溫，將外壁的溫度可以降低到聚氨酯耐溫范圍以內，在其外部再作聚氨酯發泡，并包裹外管套防水，這一保溫結構主要利用的優點是聚氨酯材料的保溫性能良好的優點，還利用了其抗壓能力上，粘結力強的特點，形成復合保溫管道。

1.2 外滑動型

外滑動型的主要問題就是管溝的防水易遭到破壞，所以在鋼外管內設置支架，使工作鋼管及相應的保溫材料與外部的剛外管套產生滑動（外滑動）形成“鋼管溝”的構造。

2 蒸汽管道直埋技術的分析

蒸汽直埋管道具有一定的高危險性，對于溫度大于250℃，并且壓力大于1.0Mpa的管道最為突出，其具有高溫，高壓性，比熱水管道要高出很多，熱水管道的溫度小于等于150℃，并且壓力小于等于1.3Mpa。所以，通常采取設計和計算的方式進行蒸汽管道直埋工程質量信息的獲取。

2.1 保溫和熱力計算

（1）保溫層厚度的計算。直埋蒸汽保溫管道在計算過程中需要采取相關原理進行，主要運用的是無內熱源穩態一維圓筒導熱的相關原理，然后根據能量守恒原則，將保溫層上的任意半徑為r的位置所對應的溫度進行表述，將表示為微分表達式。工程計算的時候，通常是先確定管道的外表面溫度tw，其中tw=33.4+0.028（t1-50）（其中t1表示工作鋼管半徑rt所對應的溫度），根據這個公式就可以計算出外表面溫度，這樣就可以確定邊界條件了。然后在通過傅里葉定律和積分的方式對熱流量進行推倒，根據相關公式，聯合解除保溫層的厚度。計算過程是非常復雜的。相關工作人員編寫了一定的應用程序來解答相應的公式，為計算打基礎，然后借助保溫管道在表面溫度進行適當的調整，調整保溫層的厚度，從而根據相關公式對散熱損失進行有效的控制。

（2）管道的溫降問題。對于一些蒸汽管道來說，他們的輸送距離是非常短的，并且選擇流速的時候是知道流量數值的。并且在進行計算的時候不考慮溫降和管道沿途的壓力損失等情況，只根據蒸汽管道的直徑進行計算。

在計算蒸汽管道的壓力損失過程中，需要考慮到其密度的變化，確定蒸汽平均密度，進一步計算出熱損失，溫降和平均密度。

2.2 管道敷設

（1）設計工作鋼管。工作鋼管在鋼套鋼結構當中處于保溫層中間，經常會有一層耐磨減阻層，這樣就能夠保證工作鋼管的自由延伸，在熱膨脹狀態下也可以具有很小的阻力，確保工作的正常運行。并且導向支架在兩個鋼管之間能夠保護鋼管同心，確保工作鋼管能夠正常的運行。在直管段可以根據相關公式計算出推力，這個推力是固定節的推力，然后就可以計算出工作鋼管的整體強度了。在設計彎管的過程中，需要設置固定節，固定節要設置在離彎頭不遠的地方，與此同時，也可以利用同樣的方式計算出固定節的推力。在進行強度驗算過程中，需要計算設計壓力產生的應力，這個時候就需要確保管道最不利的點的合成應力能夠比許用應力小，其中許應用力是在一定溫度下計算的。

（2）鋼管設計的保護。保護鋼管和土壤密切的連接，起到了保護的作用。所以，需要加強防腐措施，加強防護處理，在設計過程中，可以填上150mm的沙于管道的周圍，這樣就確保防腐層的更持久防護，而不被刮壞。也可以使土壤和管道之間能夠具備一定的摩擦系數，有利于管道摩擦力的計算，另外，還需要在設置鋼筋混凝土于保護鋼管上面，這樣就可以進行有效固定。除此之外，還需要考慮溫度，也就是保護鋼管的溫度，有28℃，50℃。所以，需要對其進行充分的利用，對鋼管進行熱補償，采取一次性補償，無補償等方式處理。

3 結論

現階段，直埋敷設熱力管道在工程施工過程中的應用非常廣泛，并且其具備獨特的優點。隨著我國工程技術的發展，相關技術規程的頒布和實施，為蒸汽管道直埋敷設技術提供了技術體系規程和規范。要想更好的確保工程質量，提高直埋蒸汽管道工作質量，需要根據具體情況進行保溫結構設計，從而提高工程運行的可靠性。

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作者簡介：石峰（1984-），男，湖北大悟人，本科，工學學士，熱動設計師，研究方向：熱能動力。