对直埋蒸汽管道设计开发中几个关键技术的思考与探讨下压合机

对直埋蒸汽管道设计开发中几个关键技术的思考与探讨(下)

对直埋蒸汽管道设计开发中几个关键技术的思考与探讨(下) 2011： 2.3.3、国外对保温材料如何长期包缚在工作钢管上，是有着严格技术措施的，他们采用特殊的防腐蚀钢材带包缚保温材料，间距也有具体要求。如果简单地用细铅丝或塑料带包缚保温材料。在高湿热条件下，经过一段时间铅丝锈断，塑料带老化，造成保温材料脱落，保温结构破坏。

2.3.4、内工作钢管保温层外表面与钢套管内壁的间距尺寸并不随意，而是将这个空间作为辐射传热的保温层，空间不能产生流动气流。国外是抽真空达到防止产生气流，国内由于条件所限，采用抽真空措施，暂时还难以实现。但预留的空气层厚度不能随意，一般不大于20mm，以防止空气对流产生，提高隔热效果。

2.3.5、某些节点处理也存在不安全性和检修难。如将波纹补偿器安装在外钢套管内，一旦破坏，如何确定位置、如何检修均尚没有明确、成熟的方法，其它像国内固定支架、疏水装置等同样存在上述问题。

还有其它诸多因素不一一列举。通过以上几点只是想说明在引进国外技术时，应该真正“吃透”后，再“为我所用”。同时，目前对“钢套钢”结构型式，尚不应简单肯定，需进一步深入研究、实验，拿出经济、技术符合我国国情，又不会造成遗患于后的钢套钢结构型式方案。

2.4、关于内固定支架

由于蒸汽管道热伸长量大，为了保证管道有效地实现热胀冷缩，需要设置固定支架。如果还是按外固定设置方法，由于蒸汽管道温度高，补偿段短，固定墩设置多，尺寸大，这样一是增大工程量，二是造成施工难度。为解决这项技术难点，通过对国内外充分调研、交流，我校于1995年立题研究，题目是：《蒸汽管道内固定支架试验方法研究》，并上了一名研究生专题研究了三年。在研究过程中曾得到蔡启林教授、姚约翰总工、杨明学研究员等专家热诚指导，课题完成了，但为什么至今没有向社会发表，原因是有些问题尚需要深入探讨，鉴于目前已有单位使用，为了安全，现将两个主要技术问题予以简要说明，供参考。

2.4.1、计算理论依据：根据弹性力学理论，内固定支架是采用薄壁小圆环理论进行计算，这种计算方法的边界条件要求内外钢环必须紧密结合，受力均匀，但施工过程中很难达到要求，如果采取沿管道周边分几片组成不连续圆环，更不可能达到边界条件要求。所以需要进一步研究、探讨可以满足计算边界要求的施工技术措施，否则运行后会产生不安全因素。

2.4.2、为了防止冷桥作用，热流外泄，内固定支架的内外环采用石棉橡胶垫隔热。采用石棉橡胶垫，有两个问题需要考虑。

A、石棉橡胶热老化问题，一般蒸汽管道寿命介定大于20年，石棉橡胶垫肯定达不到(由于橡胶原因)，一旦石棉橡胶老化粉化，不仅隔热目的达不到，而且造成结构破坏，影响管道安全运行。

B、根据石棉橡胶垫导热系数计算，每10mm只能隔热26℃左右，如果介质温度高，又要控制外套钢管的表面温度，则石棉橡胶垫需要很厚，难以实现。

为此，我校正研究采用新型隔热材料取代橡胶垫。

2.5、固定墩微量变形与力衰减

即使采用了内固定支架方法，一个管网总是有的地方还要采用外固定支架，例如拐弯处、出土端等。由于蒸汽管道产生的热应力高，特别是大管径管道产生的推力数以百吨计，如果按固定墩没有微量位移进行结构计算。大管径固定墩的尺寸会非常大，甚至无法实施。土壤不是刚性体，埋在土内的固定墩，在推力作用下，事实上是会产生微量变形的，如果主观不承认这个客观事实，不是科学态度。建议采用允许固定墩微量位移的方法设计固定墩，以达到推力大幅度衰减目的，这一观点已逐步被国内外接受。我校也已经对这一课题进行了专题研究。通过理论计算、工程实践研究表明：允许固定墩微量位移(一般控制在30mm内)，可以将固定墩承受的推力衰减50～70%。我们不仅在实验室进行了模拟实验，而且在内蒙伊敏河煤电集团、河南永城煤电集团等大管径管道工程进行了实践，取得了预期成果，前不久某市大管径管道工程，计算固定墩承受的推力600多吨，按一般结构确定的固定墩尺寸之大，在城市根本无法实施，经过建议采用微量位移法，推力衰减到200多吨。(详细计算参阅《区域供热》2000年第6期拙文)。

三、结束语

通过以上对直埋蒸汽管道设计、开发中几个主要关键技术的思考与探讨。说明直埋蒸汽管道技术比较复杂，有诸多问题尚未解决，需要深入研究和实践。因此，生产和科技、院校应协同合作，继续加强科研力度，共同促进直埋蒸汽管道进一步完善和发展。

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