套鋼直埋蒸汽保溫管廣泛用于液體、氣體的輸送管網(wǎng),化工管道保溫工程石油、化工、集 供熱熱網(wǎng)、 央空調(diào)通風(fēng)管道等,鋼套鋼直埋蒸汽保溫管不僅具有傳統(tǒng)地溝和架空敷設(shè)管道難以比擬的先進(jìn)技術(shù)、實(shí)用性能,而且還具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,也是供熱節(jié)能的有力措施。高溫蒸汽管道直埋敷設(shè),在熱電聯(lián)產(chǎn)城鎮(zhèn)集 供熱 域日益引起城市規(guī)劃建設(shè)部門和工程界的廣泛重視應(yīng)用。這是在熱水管網(wǎng)直埋敷設(shè)業(yè)已成熟并頒布了產(chǎn)品技術(shù) 家標(biāo)準(zhǔn)后城鎮(zhèn)供熱熱網(wǎng)急切要予以解決的熱點(diǎn)問題。毫無疑問,蒸汽管道直埋同熱水管道直埋一樣與地溝和架空敷設(shè)相比具有多方面的社會與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。如占地少不影響市容景觀和城市規(guī)劃:施工快捷,節(jié)約工期, 量減少建材用量和土建費(fèi)用,社會環(huán)境效益好,工程造價(jià)低,保溫效果高,熱損耗低,節(jié)約能源,使用壽命長,維護(hù)費(fèi)用低?？墒钦羝艿乐甭癖葻崴艿乐甭穹笤O(shè)技術(shù)難度 的多。由于溫度高,管道補(bǔ)償量 ,保溫材料——耐高溫聚氨酯也無法承受,工作鋼管與保溫材料外殼間不再是一個(gè)整體,而須成為脫開式的管 管運(yùn)動。

由于介質(zhì)溫度高而引起對保溫材料及其結(jié)構(gòu)的許多 殊技術(shù)性能要求,如保證外護(hù)管的整體性與嚴(yán)密性,及節(jié)點(diǎn)端面保溫的設(shè)計(jì)技巧與施工措施等問題,其實(shí)質(zhì)是保溫材料與結(jié)構(gòu)的防水問題,而且從我們及兄弟單位看到的一些不成功的蒸汽管道直埋工程的事例分析:蒸汽管道地下直埋敷設(shè)一旦出現(xiàn)問題,主要原因 是保溫出現(xiàn)問題,而保溫部分出現(xiàn)問題 會形成加熱地下水成煮沸狀態(tài),從而引起 范圍保溫材料破壞,導(dǎo)熱系數(shù)急劇增高,冒汽,整體保溫失效,為了防止萬一出現(xiàn)的“管涌”這 要求我們必須研制出具有耐煮沸保溫材料及其保溫結(jié)構(gòu)。因此以耐煮沸保溫防水為目的的材料性能及結(jié)構(gòu)的保溫成套技術(shù)已成為高溫蒸汽管道直埋敷設(shè)工程安 性,可靠性能否成功的關(guān)鍵。

 .開封北冰洋建設(shè)工程公司自9 年致力于高溫蒸汽管道直埋保溫工程技術(shù)的研究探索和實(shí)踐,93年、96年分別取得了“復(fù)合型隔熱保溫制品”實(shí)用新型和“蒸汽管道直埋隔熱保溫方法” 的兩項(xiàng) :

多年來我公司和科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)單位精誠合作,對蒸汽管道直埋敷設(shè)保溫有關(guān)技術(shù)進(jìn)行了不斷的研究 和 量工程實(shí)踐,在成績與失敗經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn) 不斷加深對這一 域 殊性的認(rèn)識,不斷完善自己的產(chǎn)品性能,研制出了耐煮沸硅酸鎂制品及耐煮沸改性聚氨酯保溫材料及高強(qiáng)度耐高溫玻璃鋼復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)。

對蒸汽管道直埋工程難點(diǎn)——節(jié)點(diǎn)端面(如補(bǔ)償器、固定支座、疏水管、彎頭,保溫層排潮管等)保溫設(shè)計(jì)與保溫施工的密封防水措施問題:對工作鋼管在保溫層內(nèi)潤滑減阻,現(xiàn)場補(bǔ)頭密封技術(shù)等都做了研究改進(jìn)已在許多工程上應(yīng)用成功。在河南、江蘇、浙江、湖北、河北等省市開辟了市場。從地下水位 低的 原華北地區(qū)到地下水豐富水位 高的江南城鎮(zhèn),承攬了40多公里高溫蒸汽直埋供熱管道。其蒸汽介質(zhì)參數(shù)溫度在 50℃——320℃,壓力在0.6 —— .6MPa,管徑在Φ 08——Φ426之間。

2.目前公司蒸汽直埋預(yù)制管的工廠化制作已形成規(guī)模(廠區(qū)面積4萬平方米,日產(chǎn)500m預(yù)制管生產(chǎn)能力)。材料、成品及工程現(xiàn)場質(zhì)保體系已形成制度,公司研制的耐煮沸不吸水硅酸鎂機(jī)制瓦塊,耐煮沸不吸水改性聚氨酯泡沫塑料和高強(qiáng)度耐高溫玻璃鋼外護(hù)復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的預(yù)制保溫管:使蒸汽管道直埋成功與否的關(guān)鍵問題:如何防水 別是如何防止保溫材料在出現(xiàn)熱水沸水事故狀態(tài)下繼續(xù)保持良好的保溫性能與結(jié)構(gòu)取得了重 突破,極 地提高了直埋蒸汽管網(wǎng)運(yùn)行的有效性、安 性、可靠性。困為普通的地埋保溫材料是不耐熱水沸水的(如巖棉、硅酸鋁纖維氈、憎水型珍珠巖或硅酸鈣制品,是不耐熱水煮沸的,聚氨酯泡沫塑料在55℃熱水 即破孔軟化失去保溫能力了)。選用不當(dāng)?shù)谋夭牧线@也是從前蒸汽地埋所以出現(xiàn)問題的重要原因。

從我們已知的工程事故技術(shù)分析證明:直埋蒸汽管道不管因何種工程原因造成事故都表現(xiàn)在其保溫層進(jìn)水后被加熱到沸騰狀態(tài)。如保溫材料不耐水煮沸,那么沸水將順管道迅速蔓延造成無機(jī)保溫層材料的軟化粉化,造成有機(jī)保溫層聚氨酯的軟化破孔?？傊麄€(gè)保溫層充滿了熱水其導(dǎo)熱系數(shù)急劇增 、熱耗 增, 終造成保溫管線整體失效,甚 出現(xiàn)管線一路冒汽現(xiàn)象發(fā)生:而我公司保溫材料由于耐煮沸性能高,結(jié)構(gòu)上三層防水耐煮沸即使在進(jìn)水事故情況下,可使事故范圍不再擴(kuò) ,不再蔓延,也易于局部修復(fù),直埋供熱管線運(yùn)行的安 性,可靠性有了極 的提高,這使我公司產(chǎn)品性能提高到一個(gè)新檔次。而我公司研制的這一系列耐水煮沸保溫材料性能所達(dá)到的指標(biāo)尚末見于 內(nèi)各報(bào)道媒體 (北冰洋公司保溫材料各性能指標(biāo)均由 家保溫與密封材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測   測試)。

一、保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 .保溫預(yù)制管的復(fù)合結(jié)構(gòu):無機(jī)保溫材料——硅酸鎂制品耐溫高(一般600℃)抗壓強(qiáng)度  ,用作內(nèi)層隔熱保溫。有機(jī)保溫材料—改性聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)小,吸水率低、整體性能好,但其耐溫低(不超過 50℃),我們將二  優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ),即在內(nèi)層用耐溫  的無機(jī)保溫材料,且將其表面溫度限制在外層聚氨酯有機(jī)保溫材料允許安 溫度下, 外層用耐腐蝕、耐壓強(qiáng)度高玻璃鋼作外護(hù)。

我們新研制的具有耐水煮沸的硅酸鎂機(jī)制瓦塊和耐水煮沸的改性聚氨酯泡沫塑料加上高強(qiáng)度耐腐蝕的玻璃鋼的保溫管,成功地實(shí)現(xiàn)了三層防熱水煮沸的復(fù)合保溫結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了第二代產(chǎn)品的升 升檔。

二、材料性能

表一、耐煮沸硅酸鎂瓦塊性能指標(biāo)

項(xiàng)目單位性能指標(biāo)

密度 Kp/m3 200~230

抗壓強(qiáng)度 MPa 〉0.392

體積吸水率 % 5.2

線收縮率 % 0.3

導(dǎo)熱方程 W/m.k λ=0.0203+0.  2 24×Tm

密度、抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)符合GB/T 0303—89標(biāo)準(zhǔn)300 合格品的技術(shù)要求。體積吸水率為水煮沸后放入試件,在煮沸一小  測定結(jié)果,線收縮率為350℃ 恒溫,3小  后測定結(jié)果。

表二、耐煮沸聚氨酯泡沫塑料性能指標(biāo)

項(xiàng)目單位性能指標(biāo)

密度 Kg/m3 60~90

尺寸穩(wěn)定性 50℃ 48h % 〈5縱向〈5橫向〈5厚度

體積吸水率 %  .5為樣品在 00℃水 浸泡 小  后測試結(jié)果

導(dǎo)熱系數(shù) W/m.K 〈0.03

3.配套技術(shù)措施

為完善復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的效能我們還采取如下措拖

( )通過多種材料試驗(yàn),確定了一種無機(jī)潤滑材料為主的潤滑劑,對工作鋼管在高溫下對保溫層減阻潤滑運(yùn)動。

(2)選用耐高溫漆作工作鋼管表面防腐處理。

3)為解決無機(jī)保溫材料硅酸鎂瓦塊之間接縫問題,我們把瓦塊做成兩層,縱橫縫錯(cuò)開,勾縫處理,并在瓦塊外層做  屬熱反射層。這二項(xiàng)措施對接縫散熱減少是有效的。

(4)復(fù)合保溫結(jié)構(gòu) 排潮設(shè)計(jì)盡管復(fù)合預(yù)制管在制作過程 有烘干工序,但保溫材料及制作 仍有一定程度的水份,同  還有各種因素。加堆放運(yùn)輸?shù)仍斐赏獠克葸M(jìn)入保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)部。在暖管供熱期間需使多余水份從設(shè)置的通道排出,這是地埋供熱管道可靠運(yùn)行一個(gè)必要措施。

該排潮裝置在工作鋼管上做環(huán)狀透氣管,并焊接在無位移量的固定支座處,其上部是一直管,高度能防止地表水倒灌進(jìn)來,端部下彎以防雨水,直管在無機(jī)隔熱層內(nèi)也應(yīng)均布透氣孔。直管段上部應(yīng)有閥門以控制排潮,沿排潮管應(yīng)環(huán)以相應(yīng)厚度的無機(jī)保溫材料(在有機(jī)保溫層內(nèi)作隔熱層)。其外再做同厚度有機(jī)保溫層,直接和直管段上的密封散熱鋼板發(fā)泡在一起,再做外護(hù)層和主管外護(hù)層膠合成一體。

三、節(jié)點(diǎn)端面的保溫防水設(shè)計(jì)

 .預(yù)制保溫管端頭密封處理與現(xiàn)場補(bǔ)頭

為消除預(yù)制保溫管在制作儲存運(yùn)輸期間,從其端部進(jìn)水,在預(yù)制保溫管制作后期,應(yīng)將其端部用聚氨酯把鋼管表面與保溫層復(fù)蓋性密封。在施工現(xiàn)場兩根鋼管對焊,探傷合格后做 間頭  再鋸開密封部分,將 間裸露部分按原工序原材質(zhì)原結(jié)構(gòu)要求與接口兩邊各層膠合成一個(gè)封閉的整體。

2.固定支墩的隔熱防水處理

在鋼筋砼支墩上的預(yù)埋鋼板上做一工作鋼管等徑的鋼管支座與工作鋼管焊牢,其內(nèi)部發(fā)一定厚度的導(dǎo)熱系數(shù)低,防水性能好的聚氨酯,上層填滿無機(jī)保溫材料,防止工作鋼管熱量 量導(dǎo)出,鋼管支座外再做工作鋼管同樣的保溫結(jié)構(gòu),其隔熱層保溫層外護(hù)層與工作鋼管各層嚴(yán)密成一體。再做一密封環(huán)措施,這樣一來防水保溫效果很好。

3.補(bǔ)償器、三通、彎頭、疏水器、穿井壁及節(jié)點(diǎn)都有配套的防水保溫密封措施,以達(dá)到 線保溫防水密封的目的。