石峰

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技水平的不斷提升，工程越來越多，蒸氣管網(wǎng)傳統(tǒng)的架構(gòu)等方法已無法適應(yīng)當(dāng)下工程發(fā)展需求，直埋蒸氣管道由于占地面積小、耗費(fèi)能源少，敷設(shè)便利和防水性能好等優(yōu)勢，在各類工程收到廣泛應(yīng)用。合理應(yīng)用蒸氣管道直埋技術(shù)對(duì)工程順利開展有十分重要意義。

關(guān)鍵詞：管線過路直埋;技術(shù)探討;蒸汽管道

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

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，我國目前很多地方已經(jīng)實(shí)行了集中供暖供熱的政策，實(shí)行這種政策可以節(jié)省一定的能源資源，是一種適合我國發(fā)展的環(huán)保政策。為了能夠適應(yīng)這種政策的需求，我國在蒸汽管道直埋技術(shù)上面不斷進(jìn)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(shù)中還是存在一定的問題，這篇文章就對(duì)蒸汽管道直埋技術(shù)法進(jìn)行分析，為我國的蒸汽管道節(jié)能輸送技術(shù)的發(fā)展提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 直埋蒸汽管道的概述

直埋蒸汽管道主要的構(gòu)成包括保溫層，工質(zhì)管，內(nèi)層，外鋼管，有機(jī)保溫層等。其中內(nèi)層的主要作用是對(duì)工質(zhì)管伸縮工作過程中產(chǎn)生的摩擦力對(duì)保溫層產(chǎn)生的破壞而發(fā)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(zhì)管受到路面振動(dòng)的影響，其中工質(zhì)管是工作的鋼管，主要作用是對(duì)介質(zhì)進(jìn)行傳輸。保溫層主要是由硬質(zhì)的保溫瓦塊做成的，支撐在內(nèi)層之外，有機(jī)保溫層是固定與結(jié)合主保溫、外鋼管的聚氨酯發(fā)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(hù)，防腐，承受壓力等，對(duì)內(nèi)鋼管摩擦力產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行了有效降低。目前，蒸汽直埋管道的結(jié)構(gòu)主要分為兩種類型，分別是內(nèi)滑動(dòng)型和外滑動(dòng)型。

1.1 內(nèi)滑動(dòng)型

內(nèi)滑動(dòng)型結(jié)構(gòu)一般是包裹在工作鋼管之外的無機(jī)類保溫材料，主要作用是促進(jìn)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(nèi)，在其外部再作聚氨酯發(fā)泡，并包裹外管套防水，這一保溫結(jié)構(gòu)主要利用的優(yōu)點(diǎn)是聚氨酯材料的保溫性能良好的優(yōu)點(diǎn)，還利用了其抗壓能力上，粘結(jié)力強(qiáng)的特點(diǎn)，形成復(fù)合保溫管道。

1.2 外滑動(dòng)型

外滑動(dòng)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(nèi)設(shè)置支架，使工作鋼管及相應(yīng)的保溫材料與外部的剛外管套產(chǎn)生滑動(dòng)（外滑動(dòng)）形成“鋼管溝”的構(gòu)造。

2 蒸汽管道直埋技術(shù)的分析

蒸汽直埋管道具有一定的高危險(xiǎn)性，對(duì)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(shè)計(jì)和計(jì)算的方式進(jìn)行蒸汽管道直埋工程質(zhì)量信息的獲取。

2.1 保溫和熱力計(jì)算

（1）保溫層厚度的計(jì)算。直埋蒸汽保溫管道在計(jì)算過程中需要采取相關(guān)原理進(jìn)行，主要運(yùn)用的是無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)一維圓筒導(dǎo)熱的相關(guān)原理，然后根據(jù)能量守恒原則，將保溫層上的任意半徑為r的位置所對(duì)應(yīng)的溫度進(jìn)行表述，將表示為微分表達(dá)式。工程計(jì)算的時(shí)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(duì)應(yīng)的溫度），根據(jù)這個(gè)公式就可以計(jì)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(duì)熱流量進(jìn)行推倒，根據(jù)相關(guān)公式，聯(lián)合解除保溫層的厚度。計(jì)算過程是非常復(fù)雜的。相關(guān)工作人員編寫了一定的應(yīng)用程序來解答相應(yīng)的公式，為計(jì)算打基礎(chǔ)，然后借助保溫管道在表面溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，調(diào)整保溫層的厚度，從而根據(jù)相關(guān)公式對(duì)散熱損失進(jìn)行有效的控制。

（2）管道的溫降問題。對(duì)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(shí)候是知道流量數(shù)值的。并且在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候不考慮溫降和管道沿途的壓力損失等情況，只根據(jù)蒸汽管道的直徑進(jìn)行計(jì)算。

在計(jì)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(jìn)一步計(jì)算出熱損失，溫降和平均密度。

2.2 管道敷設(shè)

（1）設(shè)計(jì)工作鋼管。工作鋼管在鋼套鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中處于保溫層中間，經(jīng)常會(huì)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(tài)下也可以具有很小的阻力，確保工作的正常運(yùn)行。并且導(dǎo)向支架在兩個(gè)鋼管之間能夠保護(hù)鋼管同心，確保工作鋼管能夠正常的運(yùn)行。在直管段可以根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出推力，這個(gè)推力是固定節(jié)的推力，然后就可以計(jì)算出工作鋼管的整體強(qiáng)度了。在設(shè)計(jì)彎管的過程中，需要設(shè)置固定節(jié)，固定節(jié)要設(shè)置在離彎頭不遠(yuǎn)的地方，與此同時(shí)，也可以利用同樣的方式計(jì)算出固定節(jié)的推力。在進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算過程中，需要計(jì)算設(shè)計(jì)壓力產(chǎn)生的應(yīng)力，這個(gè)時(shí)候就需要確保管道最不利的點(diǎn)的合成應(yīng)力能夠比許用應(yīng)力小，其中許應(yīng)用力是在一定溫度下計(jì)算的。

（2）鋼管設(shè)計(jì)的保護(hù)。保護(hù)鋼管和土壤密切的連接，起到了保護(hù)的作用。所以，需要加強(qiáng)防腐措施，加強(qiáng)防護(hù)處理，在設(shè)計(jì)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(hù)，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(shù)，有利于管道摩擦力的計(jì)算，另外，還需要在設(shè)置鋼筋混凝土于保護(hù)鋼管上面，這樣就可以進(jìn)行有效固定。除此之外，還需要考慮溫度，也就是保護(hù)鋼管的溫度，有28℃，50℃。所以，需要對(duì)其進(jìn)行充分的利用，對(duì)鋼管進(jìn)行熱補(bǔ)償，采取一次性補(bǔ)償，無補(bǔ)償?shù)确绞教幚怼?/p>

3 結(jié)論

現(xiàn)階段，直埋敷設(shè)熱力管道在工程施工過程中的應(yīng)用非常廣泛，并且其具備獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。隨著我國工程技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)規(guī)程的頒布和實(shí)施，為蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)提供了技術(shù)體系規(guī)程和規(guī)范。要想更好的確保工程質(zhì)量，提高直埋蒸汽管道工作質(zhì)量，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而提高工程運(yùn)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(xué)學(xué)士，熱動(dòng)設(shè)計(jì)師，研究方向：熱能動(dòng)力。