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可消除熱橋的蒸汽直埋保溫管新型固定支架

以上簡(jiǎn)單介紹了直埋蒸汽保溫管道的保溫結(jié)構(gòu)。無(wú)論采用哪種結(jié)構(gòu)型式都少不了固定支架。固定支架因其承力結(jié)構(gòu)不同，分為內(nèi)固定支架和外固定支架。
內(nèi)固定支架只能在鋼套鋼直埋蒸汽管道中使用，承力結(jié)構(gòu)是外套鋼管。外固定支架的承力結(jié)構(gòu)是混凝土支架，外固定支架可用于鋼套鋼和塑套鋼的直埋蒸汽管道。
以往塑套鋼的外固定支架的構(gòu)造是在固定支架部分采用一段與塑套管管徑接近的一段鋼套管做成固定支架，施工過(guò)程中存在兩個(gè)鋼塑接口。這兩個(gè)接口通常采用熱收縮帶現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口，由于熱橋的存在這兩個(gè)口非常容易出問(wèn)題；而且其固定支架型式、材料復(fù)雜、工作不可靠、熱橋嚴(yán)重而直接影響鋼套管的防腐和混凝土的強(qiáng)度。
(二)、新型固定支架的工作原理
這種新型固定支架由于采用了“截、衰、阻”的原理，而非常有效的解決了熱橋問(wèn)題，同時(shí)該固定支架工作可靠，加工制作方便，成本增加也不多。（附圖1、附圖2）
1.“截”就是在一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢脤⑻坠芙財(cái)?，從而截?cái)嗔藷針?，熱量無(wú)法傳遞。 2.“衰”就是利用溫度衰減原理，延長(zhǎng)擋板、肋板與套管連接處到套管與附加套管連接處的距離，使套管與附加套管連接處的溫度大大降低，進(jìn)而消除了溫度對(duì)防腐層和鋼塑接口的影響，使防腐層能夠可靠的工作、使熱收縮帶不發(fā)生因受熱造成的脫落。
3.“阻”就是利用保溫材料的保溫性能將保溫材料包裹在工作管、補(bǔ)償器的外套管、鋼套管的表面，阻斷熱量的輻射和對(duì)流傳遞的途徑，以減少高溫面對(duì)低溫面的影響。
通過(guò)以上處理，解決了傳統(tǒng)固定支架的熱橋問(wèn)題。

可消除熱橋的蒸汽直埋保溫管新型固定支架

三、固定支架的驗(yàn)算及各部分的作用
(一)、內(nèi)固定支架的鋼套管強(qiáng)度驗(yàn)算：
按不利條件進(jìn)行驗(yàn)算：選擇工作管外徑D1=426mm、壁厚δ1=7mm為例進(jìn)行驗(yàn)算，套管鋼套管外徑D2=762mm、為壁厚δ2=7mm，補(bǔ)償器的有效面積A0=1611cm2；附加鋼套管外徑D3=920mm、壁厚δ3=8mm。
假設(shè)介質(zhì)溫度t=280℃、壓力P=0.98 MPa，工作管與保溫材料之間的摩擦系數(shù)μ=0.3，兩固定支架之間的間距為L(zhǎng)=60m，補(bǔ)償器的軸向剛度Kx=458 N/m, 補(bǔ)償器的軸向補(bǔ)償量Δl=180mm，無(wú)機(jī)保溫材料為雙層微孔硅酸鈣瓦，其厚度δ3=130mm、容重γ3=230kg/m3，有機(jī)保溫層為耐高溫聚氨酯，其厚度δ4=30mm、容重γ4=60kg/m3，管頂埋深H=1.5m、土的容重γ5=1800 kg/m3。
1.外載引起的軸向應(yīng)力
1 內(nèi)壓推力P1=P×A0=0.98×106×1611×10－4=157878 N

2 補(bǔ)償器的彈性力P2=Kx×Δl=458×180=82440 N3 摩擦力 P3
工作管重 G1=708 N/m 隔熱層重 G2=512 N/m 有機(jī)保溫層G3=32 N/m
計(jì)算重量 G0=G1＋G2＋G3=708＋512＋32=1252 N/m =μ×G0×L=0.3×1252×60=22536 N
4 軸向合外力P0=1.5×（P1＋P2＋P3） =1.5×（157878＋82440＋22536）=394280N

5 套管的截面積 A=0.01655m2
6 驗(yàn)算套管的軸向應(yīng)力σ1=P0/A=394280/0.01655=23.8MPa 套管軸向受拉。

⒉由于溫度升高引起的軸向應(yīng)力σt：
由于衛(wèi)生及防腐等各方面的要求；套管表面溫度不超過(guò)50℃。 假設(shè)套管的溫升Δt=50℃
σt=αEΔt=12.2×10－6×20×1010×50=122 MPa套管軸向受壓。

3.埋土引起的徑向應(yīng)力σ3：
σ3=〔1.2×（H＋D2/2）×D2×γ5×g/(2×δ2×1)=〔1.2（1.5＋0.76/2）×0.76×1800×9.8〕/（2×0.007×1）=2.2 MPa套管徑向受壓。
4.結(jié)論
根據(jù)《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程規(guī)程》允許錨固段存在的條件： σj= (1－ν) σt－αE(t2－t1)≤3〔σ〕 按不利的條件考慮 122 ≤3×125=375 MPa 外套管可以不考慮補(bǔ)償。
(二)外固定支架的計(jì)算，見(jiàn)其他資料，本文不一一贅述。

四、各部分的作用
(一)、固定支架傳力肋板。1.支架傳力肋板：參照?qǐng)D集97R413的做法，尺寸見(jiàn)附圖3。
焊縫高度為不小于被焊薄件的厚度。如果推力增大可以延長(zhǎng)傳力肋板的長(zhǎng)度，應(yīng)進(jìn)行焊縫長(zhǎng)度驗(yàn)算。
注意：在工作管的外側(cè)附加一塊弧形板。 2.擋板：見(jiàn)附圖4。
在該固定支架中擋板的主要作用是將長(zhǎng)保溫管段分成若干個(gè)獨(dú)立的空間，防止一旦某管段工作管泄漏產(chǎn)生高溫引起有機(jī)保溫層大面積炭化，使其保溫性能失敗。
(二)、排潮管
排潮管是直埋蒸汽管道*的重要組成部分，在設(shè)計(jì)、施工中不可忽視。因?yàn)楸毓茉谥谱?、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中不可能保證各種材料都處于干燥狀態(tài)；而且即使在280℃以上的直埋蒸汽管道上仍可能有潮濕的保溫層。而且有時(shí)受工期的影響，無(wú)機(jī)材料本身的干燥程度就可能不夠，所以在運(yùn)行的過(guò)程中不可避免的有潮氣存在，若不將這部分潮氣排出，可能導(dǎo)致保溫層、防腐層破壞。同時(shí)在潮濕的環(huán)境中鋼套管內(nèi)腐蝕速度大大加快，也可能導(dǎo)致塑料套管“放炮”，直至整個(gè)保溫破壞。另外，排潮管與擋板組合，將保溫管分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的管段。利用設(shè)在補(bǔ)償管段兩端排潮不僅解決了管道排潮問(wèn)題，還相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)管的作用，可用大致 判斷出工作管泄露的位置，縮短排除故障的時(shí)間。
(三)、套管彎頭
1.對(duì)鋼套鋼直埋蒸汽管道，為減小溫度變化引起套管彎頭應(yīng)力過(guò)大，對(duì)工作管的彎頭選用曲半徑R≥3.5Dn，外套管根據(jù)工作管的半徑確定彎曲半徑。
2.塑套鋼直埋蒸汽管道，工作管的彎頭可采用小彎曲半徑的彎頭。