直埋蒸汽管道設計與施工分析

在工程中針對不同的地質情況及設計條件采用了多種結構型式的直埋蒸汽管道，并在工程建設中總結了一些經驗。

1 管道保溫結構的選擇

目前直埋蒸汽管道根據其保溫結構的不同可分為以下4類：

①工作鋼管+軟質保溫層+外護鋼管+防腐層；

②工作鋼管+軟質絕熱層+外護鋼管+聚氨酯保溫層+纏繞玻璃鋼夾克；

③工作鋼管+軟質保溫層+真空層+外護鋼管+防腐層；

④工作鋼管+硬質絕熱層+聚氨酯保溫層+纏繞玻璃鋼夾克。

保溫結構的選擇應充分結合當地的土壤條件、地下水位條件，考慮管網安全性和工程造價，其中管網的安全性應作為首要條件給予足夠的重視，特別是在選用外護鋼管直埋蒸汽管道時。為保證安全性應考慮在固定節處將外護鋼管隔斷，以確保在管道及節點(如補償器)處出現泄漏的情況下保溫層受到的破壞只是局部的。由于各個地區地下水位情況不一，土壤酸堿度和熱導率也不樣，應根據具體情況選擇合適的保溫結構。地下水位高的地區可考慮選用外護鋼管結構，地下水位低的地區可與慮選用玻璃鋼外殼結構，二者單位成本相差較大。以DN 400 mm管道為例，工作鋼管+軟質保溫層+外護鋼管+防腐層和工作鋼管+軟質絕熱層+外護鋼管+聚氨酯保溫層+纏繞玻璃鋼夾克兩種保溫結構的直埋蒸汽管道平均造價(含固定節、固定墩、補償器、疏水器及保溫補口等)為2233元/m，而工作鋼管+硬質絕熱層+聚氨酯保溫層+纏繞玻璃鋼夾克保溫結構的直埋蒸汽管道平均造價為1500元/m。工作鋼管+軟質保溫層+真空層+外護鋼管+防腐層保溫結構的直埋蒸汽管道由于結構及施工工藝較為復雜，其平均造價在前3種直埋蒸汽管之上。 

2 管道節點的處理

2. 1 排潮管

   近幾年，城市道路改造頻繁，排潮管(用于排出保溫層中的潮氣)若直接引出地面，人為毀壞嚴重，從而給管網安全造成極大隱患。因此，排潮管以接入小井室為宜，且應增加閥門，做法見圖1。小井室中的閥門在管道定期排潮時打開，待潮氣排完后及時關閉，以防止排潮井中進水形成倒灌。

2．2 疏水井

    通常的疏水裝置將啟動疏水器和經常疏水器安裝在同一個疏水井中，由于排出的凝結水溫度較高，凝結水排至井中后迅速汽化，操作維修人員無法下到井室內，不利于后期的運行管理和維修。將疏水裝置設在操作井內，將啟動疏水器和經常疏水器排水口設在附井內，以便運行管理和維修，風圖2。根據近年的經驗，疏水管公稱管徑宜大于等于50 mm，以防管網初運行時堵塞。

2. 3 固定墩及密封隔斷環板

固定墩的設計與區間閥門井的設計宜統一考慮，可減少固定墩體積，降低造價。對于采用外護鋼管的直埋蒸汽管道，應在適當的位置(如在每個固定節處或間隔一個固定節處)增加密封隔斷環板，以防止某個隔斷區間內發生蒸汽泄漏、保溫層進水時對其他隔斷區間的影響，最大限度降低事故對整個管網保溫層的破壞。近年的工程實踐表明，由于增加密封隔斷環板而引起的熱橋效應與管網的安全性相比是非常次要的。

3 管道焊接

工作鋼管的焊縫應進行100％的X光探傷?？紤]外護鋼管在不利工況下(如保溫材料進水、潮濕或運行中工作鋼管發生泄漏等)，其工作狀況已接近直埋熱水管的工況，此時的外護鋼管將受到較大的應力。若采用搭接焊方式焊接，接頭部位將受到較大的剪切應力，極易導致接頭部位破壞。因此，為保證安全性，接頭部位應嚴禁搭接焊，而應采用對接焊。 

4 管道材料的選擇

4．1 工作鋼管

對于DN 250mm及以上的工作鋼管，宜采用輸送流體雙面埋弧焊接鋼管，材質為Q235B。DN 250mm以下管道宜采用輸送流體無縫鋼管，材質為20號鋼。雙面埋弧焊接鋼管每根管焊縫應進行100％的X光在線探傷，或執行GB/T 9711．1-1997《石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件第一部分：A級鋼管》標準。對于要求涂刷高溫防腐漆的工作鋼管，應明確要求管道出廠時不做防腐處理，因為根據國家相關標準，若采購方不做要求，所有出廠管道都要做瀝青防腐，這會給工作鋼管做高溫防腐帶來很大麻煩，增加很多不必要的費用。

4．2 保溫材料

   目前直埋蒸汽管道主要采用超細玻璃棉與微孔硅酸鈣制品作保溫材料。由于在工程中不能完全保證保溫層不進水，因此保溫材料進水浸泡再被蒸汽蒸干后其物理性能能否達到或接近原始的物理性能，是選擇保溫材料的首要條件。鑒于目前主要采用的這兩種保溫材料能否達到上述要求有待進一步實驗證實，根據近幾年的工程實踐我們認為應盡可能采用微孔硅酸鈣制品作保溫材料。

4．3 補償器

直埋蒸汽管道大多采用外壓型波紋管補償器，這是因為內壓型波紋管補償器補償量一般較小，難以滿足直埋蒸汽管道較長距離的補償要求，而外壓型波紋管補償器可以滿足直埋蒸汽管道較長距離的補償要求。由于城市道路地下還情況復雜，出于施工方便及補償器使用壽命的考慮，建議在定制補償器時將補償量在理論值的基礎上增加10％～20％。應要求廠家提出補償器的設計參數(如波高、波距、層數、波數等)，對補償器的設計壽命進行校核。對于直埋管道所用的波紋管補償器還應特別注意其方向性。通常，補償器的導流筒在補償器的固定端，與介質流向一致，介質流向由固定端指向活動端。

對于補償器B1、B2，一般情況下若根據B1補償器上所標注的介質流向進行安裝，則B1補償器與固定墩相連的一端為活動端，這對于補償器保溫后的管道結構以及管道運行是不合適的(此時，B1補償器整體與管道一起運動)。因此，B1補償器導流筒的方向在定貨時應特殊要求，導流筒應與補償器的活動端連接。通常把諸如B1位置上的補償器稱作反向補償器，在補償器的定貨中應特別注意 

5 結語 

直埋蒸汽管道敷設是一項系統工程，其中任何一個環節出現問題，都可能導致整個工程難以彌補的損失。因此，無論從設計、設備材料的采購、施工乃至運行都必須認真對待。隨著工程實踐的日益增多，諸多問題必將得到圓滿解決，直埋蒸汽管道將得到更為廣泛的應用。