淺議蒸汽管道直埋敷設中的幾個要點

莫 剛

中聯西北工程設計研究院有限公司 陜西 西安 710000

1 高溫蒸汽直埋管道內容的概述

1.1 蒸汽管道自身的特殊性

簡單來說，蒸汽管道，屬于壓力管道的一種類型，而一般應用在各種公共工程中的熱力管道。簡單來，當前蒸汽管道主要應用在城市工業園區企業在日常生產過程中用汽，重點是在一些熱交換站和汽源之間，從而可以提升整個供暖效率。因而，工作人員在設計時應該加大對蒸汽管道二次應力的重視程度，提升管道的安全水平。因此城市在進行高溫蒸汽直埋敷設時，應該提高重視程度。

1.2 當前高溫蒸汽直埋管道的主要結構形式

當前我國城市高溫蒸汽直埋管道的敷設及其應用在城市集中供熱的工程中，同時我國已經制定出相關關于蒸汽管道直埋敷設的相關規范和要求。隨著相關工作人員在職工過程中的探索與發現，并對相關蒸汽管道直埋敷設基礎理論結構以及國家直埋蒸汽管道規范、規程的深入研究中，逐漸生產中具有不同結構性能的直埋管道的一系列產品[1]。在當前城市城市工業園區企業在日常生產過程中用汽，高溫蒸汽直埋管道中主要的施工技術分為了三種。分別是內滑動外固定，也就是指需要將相應的保溫結構與工作鋼管進行分割，這樣能夠使得工作鋼管在受到熱膨脹時，鋼管能夠順利的運動，并發生一定位移，進一步促使保溫結構層和外套鋼管組合成一個整體，不會隨著外界溫度變化而發生變化。第二是內滑動，內固定，也就是需要固定工作鋼管與外套管，這樣能夠使得二者相對于外界管道進行滑動。第三種是外滑動內固定，在其中固定方式中需要將管道中的各種保溫材料與工作鋼管固定，運行成完整的整體。

2 提升蒸汽管道直埋敷設質量的重點內容

2.1 保證蒸汽管道保溫結構設計符合相應的要求和規范

當高溫蒸汽管道在進行地下直埋敷設過程中，地下水，地表水以及一些介質等存在，會保溫結構和材料產生一定的副作用，進而降低了保溫材料的效果，因此，在設計蒸汽管道的保溫結構時，需要考慮地下水，地表水等因素，同時還要考慮保溫效果，提升蒸氣管道的防水性。此外，還需要關注保溫結構中工作鋼管和保溫材料二者熱膨脹系數不同產生的摩擦和推力對保溫結構所產生的負面影響[2]。當前我國蒸汽管道中常用保溫結構示意圖見圖1、圖2。

圖1 內滑動外（內）固定防腐保溫結構圖

圖2 外滑動內固定房費保溫結構圖

在常用的保溫結構中，主要有七大類。第一是工作鋼管。對于工作鋼管來說，需要在最外層來噴射除銹劑，并在外層表面形成保護膜，此外還需要涂抹相應的防腐材料，降低外界環境對工作鋼管的腐蝕。第二是減阻潤滑層，在種潤滑層中，主要是選用耐高溫無極潤滑劑，同時還需要保留一定的空氣層，這樣能夠保證工作鋼管在受到熱膨脹時可以發生相應的運動。第三是硬質保溫層，也就是蒸汽管道中的第一道防水線，經常是采用保溫效果極好的材料，一般是硅酸鎂或硅酸鈣機制瓦塊，并且用耐高溫粘接劑進行粘連。第四是密閉保溫層，主要是采用了離心玻璃棉材料，既可以產生隔熱保溫，還可以保證該種材料后期受到熱膨脹時發生運動以及提供相應的排潮通道。第五是有機保溫層，也就是蒸汽管道的第二道防水線，其中主要是采用了聚氨酯泡沫在離心玻璃棉外制作蒸汽管道中的保溫層。第六是鋼套管保護層，一般選用鋼板卷管來作為外防護層，可以起到防水作用，并保護各個隔層保溫材料。最后是玻璃鋼防水層，也就是蒸汽管道的第三道防水線，一般選用玻璃鋼外護層，強度較高，防水防腐蝕性能較好[3]。

2.2 保證保溫材料性能的穩定性

當蒸汽直埋管道出現故障時，工作人員很難在極短時間內維修好蒸汽管道。此外，在進行蒸汽直埋管道的敷設過程中，既要避免一些地下水，地表水對蒸汽管道的腐蝕，同時還要防止蒸氣管道內高溫蒸氣泄漏對整個保溫材料造成影響鋼。因此，一定要保證保溫材料性能的穩定性和使用壽命，這樣才能夠提高整個城市中集中供暖的效果。

如果當地下水進入到蒸汽管道的保溫結構中，在遇到極高溫度時，會導致整個管道內蒸汽出現泄漏情況。在此過程中，如果保溫材料性能較低時，這會導致保溫材料吸收泄漏的水分，最終破壞整個保溫結構。因此一般選擇憎水型或者是在吸收水分后可有立即恢復原狀的管道保溫材料，其中經常采用的材料是超細玻璃棉以及防水型微孔硅酸鈣瓦塊等。

3 當前在高溫蒸汽直埋管道敷設中的重點概述

3.1 保溫結構

在整個蒸汽管道直埋敷設技術中，重要的組成部分是直埋蒸汽管道自身的保溫結構。其中，在整個蒸汽管道直埋敷設過程中，檢測指標包括了保溫效果，而保溫效果直接與保溫結構掛鉤，如果保溫結構較差時，將會降低整個管道的保溫效果。如果在保溫結構中所選擇的保溫材料耐水煮沸性較差，當水分進入到保溫層并被加熱沸騰后，會使得水分由整個管道進行延伸，最終使得整個保溫材料出現軟化現象，一些有機保溫層材料出現了細小的孔洞，最終導致整個保溫材料受到大面積損壞，并提升了管道的導熱系數，管道的保溫性能，甚至會導致整個城市地面中出現冒氣的情況。因此，要想保證蒸氣管道直埋敷設的施工技術中的安全性和可靠性，就需要加大對保溫材料的防水性能及耐煮沸性能的重視力度，盡可能選擇一些那種費信防水性較好的保溫材料。選擇上應注意選擇耐煮沸及防水性能較好的材料。

3.2 高溫蒸汽管道排潮管發揮的作用以及安裝的具體內容

在當前高溫蒸汽直埋管道的保溫層中，應該設置出相應的排潮裝置，一般是相應的排潮管。在生產運輸保溫管時，可能會遇上一些下雨情況，會使得一部分保溫管吸收潮氣和少量水分。而這些潮氣和水分的存在，會使得后期管道在加熱過程中在保溫層中形成相應的蒸汽。如果沒有及時處理，將會升高整個保溫層的壓力，當壓力過高，就會發生爆炸事故。此時就可以設置排潮管來降低爆管的風險。此外，在保溫層中設置排潮管，還可以檢測整個蒸汽管道中是否存在泄漏。一般將排潮管設置在相應的固定墩位置中，并且固定墩和排潮口的數量是一一配比的。在安裝排潮管時，排潮口一般設置在固定墩卡板的一側區域中，這樣能夠保證每個階段中的蒸汽管道順利排潮，而將排潮管的出口設置在地面中，也就是車輛無障礙區域，從而來避免蒸汽散發對行人，車輛造成影響。與此同時，還需要考慮排潮管的防水措施。

3.3 疏水裝置的安裝內容

為了保證整個高溫蒸汽直埋管道地順利運行，需要在蒸汽管道中設置相應的疏排水，其中一般是在蒸汽管道的150～200m處來設置排水裝置，在蒸汽管道最低點設置疏水裝置。簡單來，在蒸汽管道疏通排水過程中，一般選用上部排水的方法，也就是根據蒸汽管道內蒸汽壓力來進一步將凝結后的水分排除管道外。而疏水裝置設置在管道的閥門緊區域中，也就是便于后期工作人員操作和檢修的區域，還需要在閥門井蓋中設置門鎖，防止一些人破壞閥門。此外，在設置閥門井時，應該將閥門井壁的高度設置在地面上空的70mm左右，這樣可以最大化防止雨水進入到閥門中[4]。與此同時，為了進一步防止收水管受到剪應力的破壞，需要將疏水管設置在靠近固定墩的區域中。而對于排水管來說，在副井中冷卻并進入到雨水系統中排出水分。

3.4 外保護結構

在當前我國機制供熱體系中的高溫蒸汽直埋敷設管道中，主要采取的外保護結構形式分為了三大類分別是高密度聚氯乙烯管外護、玻璃鋼外護及鋼套管外護。其中，三種外保護結構形式的特點是埋設深度較大，一次性埋設后不需要再次進行施工等。但是在后期檢修時困難度較大，尤其是在城市中蒸汽管道外保護結構的檢修工作，當蒸汽管道運行出現故障時，需要全面開挖管道來進行維修，進而會影響整個城市的正常交通。其中通過提高外保護結構設計質量可以保證整個工程質量的基礎，而在為保護結構安裝是提升整個工程質量的關鍵環節。因此，一定要保證設計出高品質的外保護結構形式和保證安裝的效果，也就是需要工作人員將理論知識與實際情況進行結合，考慮多種情況下的安裝內容，盡可能保證蒸汽管道外保護結構不會受到其他因素影響。因此在下文中重點分析了三種外保護層結構形式的具體內容。

3.5 高密度聚氯乙烯管外保護

高密度聚氯乙烯外觀中，具有較高的柔性，也就是指當外界溫度變化較小時，可以依靠自身的斷裂延伸率和縱向回縮率，來吸收管道所產生的伸縮量。但是在此過程中，管道內部中補償器兩個端部位置之間的間隔距離要符合相應的要求，不能過長，否則會破壞整個外護管。但是當管道局部絕熱情況較差時，會導致管道呈現極高溫度，最終降低了整個外護管的強度，這樣式的外護管難以承受周邊土壤產生的靜壓力和其他壓力，而導致外護管中絕熱層的破裂。例如當地下水運行出現故障時，高密度聚乙烯外管耐高溫性較差，當外界溫度高于50℃，就會降低整個外護管的使用壽命，而當溫度高于80℃時，外護管已經軟化，不能夠傳遞剪切力。簡而言之，該種結構只能適用于溫度小于等于150℃時，并且絕熱狀況極佳的蒸汽管道中。

3.6 鋼套管外保護

對于鋼套管網保護結構中，主要是外滑動的保溫結構，會固定保護層與工作鋼管，從而使得二者結合成一個整體，能夠與鋼管發生相對位移。與此同時，工作鋼管所受到的摩擦力中，不包括圖人產生的壓力。

3.7 玻璃鋼外保護

玻璃鋼外保護主要是在內滑動保溫結構中的應用程度較大。其中，在鋼套管中，最主要的問題是降低鋼套管受到的腐蝕。在整個鋼套管外護層中，一般選用了環氧煤瀝青的防腐材料來進行涂抹，從而產生防腐蝕層。但是隨著與周邊土壤的長時間接觸，會進一步磨損完防腐蝕層，最終導致外護鋼管出現磨損孔洞。第二是需要將蒸汽管道中所有的零部件安裝在鋼套內部中，并且還需要有工作鋼管進行焊接，從而形成一個整體。在焊接過程中，接口數量較多，而且可以借助X射線進行探傷檢查，通過探傷檢查結果并結合施工人員的經驗來掌握焊接質量。因而就會有一些焊口質量較低，在使用一段時間后出現了腐蝕問題，此時就會導致一些外界環境中的地下水進入內部的外鋼管中，最終降低了整個蒸汽管道的保溫效果。此外，整個鋼外套外戶型結構較大，進而導致散熱性較高。此時當保溫層好多在3m左右時就需要做夾環支撐，但是相應的導熱系數相對較高，此時沿著蒸氣管道形成較多的熱橋泄溫點，就加快外鋼管的腐蝕速度，最終影響整個管道的使用周期。而玻璃鋼外保護材料的耐溫性較高，防水防腐蝕性能極好，因此就可以為外護層的最佳材料。總而言之，在當前蒸汽管道的直埋敷設過程中需要工作人員根據實際的施工現場以及數據方案中的實際需求來選擇出最佳的保溫層結構材料。

3.8 外護管的防腐設計

在蒸汽管道外護管受到的壓力中，主要是在一些運輸和施工過程中受到外部壓力，使得部分管道產生變形。因此為了避免外護管產生變形，選擇一些承受能力較高、防腐蝕性能極好的外護管材料。其中對于外護管的外防腐設計中，一般是按照重腐蝕環境來進行專項設計。與此同時，還需要保證整個外護管防腐層和整個鋼管表面具有較高的粘附性、絕緣性以及低水蒸氣穿透性，并對外護管進行電火花檢測，只有當檢測合格后才可以使用。而在整個外護管防腐設計中，需要從5個方面來驗證外護管的防腐性能。第一是濕附著力，是指經防腐的試件在90℃的蒸餾水中浸泡15天后其結合力為一級。第二是耐溫性，在極高溫度條件下，外護管防腐層能夠在土壤環境中保持長久的性能，其中防腐層的溫度應該保持在70℃左右。第三是陰極剝離率，如果該剝離率的數值較低時，此時就表明土壤環境對整個外護管防腐層的破壞較低第四是，可以借助外護管的擊穿電壓數值來表示外護管的電絕緣性。最后是機械性能，一般指的是外護管的結合力、抗沖擊以及彎曲性。在對外護管的設計中，一般需要結合施工現場的情況，并考慮到在外護管運輸中產生的磨損等因素，來進一步保證整個外護管防腐層具有一定程度的機械性能。與此同時，在周邊土壤環境中存在一些針孔，進而形成陽極和陰極的腐蝕電池，進一步加快對管道的腐蝕速度，因此就需要在外護管的防腐設計時采用相應的陰極保護措施來降低腐蝕速度。

4 結語

總而言之，在對當前高溫蒸氣直埋管道敷設中的重點內容的分析與討論中，可以看出當前我國蒸汽管道的直埋敷設技術的難度較大，而且我國還沒有出臺相應的規范和要求，進一步加大了難度。此時，就需要所有的工作人員加大對直埋敷設技術的研究力度，來提升對直埋敷設技術的掌握水平，最終來完善當前蒸汽管道直埋敷設的技術內容。