鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫結(jié)構(gòu)形式的探討

(1) 鋼套鋼預(yù)制保溫管技術(shù)發(fā)展概況
由于節(jié)能、環(huán)保的需求，由于市容規(guī)劃的要求，地下直埋技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。高溫管道的敷設(shè)由傳統(tǒng)的架空和地溝敷設(shè)到直埋技術(shù)的應(yīng)用是個(gè)飛躍，與地溝和架空敷設(shè)相比它有許多優(yōu)點(diǎn)：如占地少、不影響市容景觀和城市規(guī)劃、施工快捷、大量減少建材用量和土建費(fèi)用、社會(huì)環(huán)境效益好、工程造價(jià)低、維護(hù)費(fèi)用低、節(jié)約能源、使用壽命長(zhǎng)等。
近幾年來(lái)我國(guó)在直埋蒸汽管道技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用等方面，取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。保溫結(jié)構(gòu)形式和選用材料之多樣化，工程實(shí)踐規(guī)模之大，在世界上也是少見(jiàn)的。國(guó)外公司采用的大管徑為 1000，而目前我國(guó)山東濟(jì)南、河北石家莊、陜西西安、遼寧大連、河南、江浙等地區(qū)所采用的直埋蒸汽管道已超過(guò)920，有的已達(dá)1220。保溫結(jié)構(gòu)形式有內(nèi)滑動(dòng)、外滑動(dòng)，選用的耐高保溫材料有微孔硅酸鈣、玻璃棉管殼、熱壓珍珠巖、硅珠保溫材料、復(fù)合硅酸鹽等。同時(shí)另一方面也應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到目前我國(guó)蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)尚存在著理論、技術(shù)、管理等方面的諸多問(wèn)題，距這項(xiàng)技術(shù)的完善還有很大的距離。由于基礎(chǔ)理論研究滯后于開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)計(jì)算不準(zhǔn)確，產(chǎn)品精制濫造，施工馬虎從事，運(yùn)行違規(guī)操作
等，造成部分蒸汽管道直埋不久便出現(xiàn)“跑、冒、漏、傷”、 “帶病運(yùn)行”等一系列問(wèn)題，因此需要對(duì)以往的實(shí)踐進(jìn)行科學(xué)分析、研究和總結(jié)，繼而加強(qiáng)科研力度，以促進(jìn)蒸汽管道直埋技術(shù)的進(jìn)一步完善和提高。

2.鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫結(jié)構(gòu)形式選擇的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)保溫結(jié)構(gòu)形式是高溫蒸汽直埋管道的核心技術(shù)，除了考慮通常蒸汽管道的設(shè)計(jì)要求外，還必須具備符合直埋的一系列條件，如具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、可靠的抗地下水浸入能力、外殼和金屬部件的防腐能力等。
 ( 關(guān)于保溫結(jié)構(gòu)計(jì)算蒸汽管道直埋敷設(shè)的熱介質(zhì)是向周?chē)寥腊匆痪S穩(wěn)態(tài)傳熱，土壤可視為保溫構(gòu)的一部分。以目前國(guó)內(nèi)常用的內(nèi)滑動(dòng)式復(fù)合結(jié)構(gòu)蒸汽保溫管為例，計(jì)算過(guò)程中首先應(yīng)劃定三個(gè)界面
溫 度 。無(wú)機(jī)保溫材 料 與 有 機(jī)保 溫 材 料 接觸 處 可 視 為界面，外保 護(hù) 層 與 土壤 接 觸 處 視為第二界面，地 表 與 空 氣接觸面視為第三界面。計(jì)算時(shí)應(yīng)先控制三個(gè)界面溫度，界面溫度控制在有機(jī)材料耐溫能力以下；第二界面溫度應(yīng)控制保護(hù)層的防腐、防水及機(jī)械性能不遭受大幅度衰減或破壞；第三界面溫度則控制不會(huì)因界面溫度升高而使得管道周?chē)寥罒嶙柚瞪?，從而造成、二界面溫度升高破壞保溫結(jié)構(gòu)。所以在保溫結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)校核當(dāng)?shù)?、極低環(huán)境溫度的影響，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整保溫結(jié)構(gòu)各層保溫材料的厚度，以確保保溫結(jié)構(gòu)安全。保溫計(jì)算中，對(duì)土壤、保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)選取不能草率，這兩個(gè)系數(shù)的選取正確與否，往往影響保溫效果和管道運(yùn)行的安全性。
土壤的導(dǎo)熱系數(shù)在 0.-2.5w/m。k 之間，跨度很大，其大小與土壤種類(lèi)、含水量大小、化學(xué)成分、埋設(shè)條件等多種因素有關(guān)。在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持實(shí)測(cè)當(dāng)?shù)赝寥缹?dǎo)熱系數(shù)或求助當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)部門(mén)提供資料，認(rèn)真確定土壤導(dǎo)熱系數(shù)值。如果只根據(jù)“無(wú)資料可查時(shí)取  ”確定土壤導(dǎo)熱系數(shù)不是科學(xué)的，因?yàn)?br />不能確切反映管道所處土壤的實(shí)際情況，造成計(jì)算結(jié)果誤差很大。例如南方高水位地區(qū)和西部干燥地區(qū)的土壤導(dǎo)熱系數(shù)值相差成倍，那么保溫結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果也會(huì)差異很大，如果草率計(jì)算，會(huì)造成管道表面溫度過(guò)高或過(guò)低，破壞管道保護(hù)層。所以，應(yīng)使用當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)值來(lái)計(jì)算。對(duì)各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，不能簡(jiǎn)單地以廠家提供的單體數(shù)值為準(zhǔn)，而應(yīng)搞清楚該數(shù)值是在何種溫度、何種條件、哪一級(jí)檢測(cè)部門(mén)測(cè)定的，有否導(dǎo)熱系數(shù)方程式的條件下，然后盡量參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定的導(dǎo)熱方程式來(lái)選取、確定導(dǎo)熱系數(shù)。例如微孔硅酸鈣，筆者見(jiàn)過(guò)幾個(gè)廠家標(biāo)出的導(dǎo)熱系數(shù)都不同，這時(shí)
應(yīng)憑據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鈣絕熱制品》 的相關(guān)條文選取，送樣檢測(cè)后確定導(dǎo)熱系數(shù)。
2.鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫外護(hù)層的選取
由于蒸汽管道介質(zhì)溫度高，保溫結(jié)構(gòu)不可能做成像直埋熱水管道那樣“三位一體”，需要做成“脫開(kāi)式”，即工作鋼管與保溫層或外護(hù)層脫開(kāi)。國(guó)外基本是采用鋼外護(hù)層，我國(guó)對(duì)于蒸汽管道直埋外護(hù)層
的選擇以玻璃鋼和鋼外護(hù)層為多。早期采用玻璃鋼做外護(hù)層后，由于對(duì)玻璃鋼制造工藝機(jī)理了解不透，采用了簡(jiǎn)陋方式，同時(shí)，玻璃鋼外護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有頒布，造成制造的玻璃鋼外護(hù)層質(zhì)量低下，運(yùn)輸、安裝過(guò)程中違規(guī)操作，導(dǎo)致外護(hù)層出現(xiàn)局部開(kāi)裂破壞，動(dòng)搖了采用玻璃鋼的信心。目前多的是仿照國(guó)外采用鋼外護(hù)層，即鋼地溝形式，它的“優(yōu)勢(shì)”是前二、三年不易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不過(guò)從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其防腐、電化學(xué)、檢修等問(wèn)題還沒(méi)有較好的解決。從地域來(lái)看，南方地區(qū)主要矛盾是防水問(wèn)題，采用鋼外護(hù)層的居多；沿海地區(qū)不僅有防水問(wèn)題，更關(guān)鍵是防止氯、硫氧化物的腐蝕問(wèn)題，但鋼套外護(hù)層防腐解決困難，因此采用按“標(biāo)準(zhǔn)”制造的玻璃鋼外護(hù)層既能防水更能防腐；西部地區(qū)干旱，地下水位低，解決的主要矛盾是土壤熱阻值等問(wèn)題，所以外護(hù)層也不宜采用價(jià)高的鋼外護(hù)層。
3)鋼套鋼預(yù)制保溫管保溫層材料
保溫層材料初從采用巖棉、復(fù)合硅酸鹽氈與聚氨酯泡沫復(fù)合過(guò)渡到采用微孔硅酸鈣瓦與聚氨酯泡沫復(fù)合。但由于硅酸鈣瓦之間有縫隙，當(dāng)管道運(yùn)行后容易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致局部熱流外泄，從而破壞了有機(jī)保溫層和保護(hù)層，雖然對(duì)此也采取了一些措施，但仍未能解決熱流不外泄的問(wèn)題。當(dāng)前，硅酸鈣、高密度玻璃棉管殼、硅珠復(fù)合等一批新的保溫層材料正在通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。