地埋蒸汽管道技術應用淺談

一、
蒸汽直埋管道技術，在我國應用發(fā)展了十多年，眼下我們欣喜的看到，“蒸汽直埋管道技術”這塊園地已是“百花盛開，爭奇斗艷”呈現(xiàn)一派欣欣向榮的景象。
“百花盛開”——我國蒸汽直埋管道敷設里程之長，規(guī)模管徑之大，花色品種之多令世界矚目！
“爭奇斗艷”——我國蒸汽直埋管道技術含量之高，品質之高，“”、“金獎”、“銀獎”、“外國獎”之多令國人自豪。
我們可以理直氣壯地說：“在蒸汽直埋管道開發(fā)與應用領域我們是發(fā)達國家”。

二、
這些年來，“蒸汽直埋管道技術”市場，相繼推出了許許多多不同結構、性能各異的直埋管道產(chǎn)品，可說是“百花盛開”。
塑套鋼、鋼套鋼、鋼塑復合
內固定、外固定、內外固定
內滑動、外滑動、導管滑動
上疏水、下疏水、混合疏水
玻璃鋼、高厚膜、復合防腐
HD、三PE、聯(lián)合保護
  地埋蒸汽管道技術應用淺談

  單一保溫、復合保溫、多屏反射
空氣夾層、真空絕熱……
如此琳瑯滿目的直埋管道品種是我國廣大工程技術人員付出了艱辛勞動，從直埋蒸汽管道的基礎理論和基本構造研究、實踐開發(fā)出來的。
由于蒸汽管道介質溫度高，保溫結構不可能像熱水直埋管道那樣做成“三位一體”的整體膨脹型，而必須做成工作鋼管或外護層與保溫層脫開的“脫開式”，使管道中任一截面的熱位移能產(chǎn)生相對移動而將熱應力釋放掉。從中得知，蒸汽直埋管道是由工作鋼管——保溫層——外護層三大基本元素組成的脫開式管道。
（一）    為何脫開？
先期采用的是“內滑動”——工作鋼管（無縫鋼管）上涂刷無機潤滑劑，或是在工作鋼管（螺旋鋼管）上貼敷硅酸鋁纖維氈形成減阻層，減少磨擦阻力，使工作鋼管受熱膨脹后在保溫層內自由伸縮。保溫層與外護層緊密結合，在管溝內受土壤壓力形成一個管溝。這種內滑動結構一直沿用至今仍被不少工程采用。
后來出現(xiàn)了“外滑動”——工作鋼管上緊緊包扎保溫材料形成一個固定的整體，工作鋼管受熱膨脹后，連同保溫材料一齊，通過固定其上的絕熱滑動支架（支撐件），在外護鋼管的內壁上自由伸縮。這種外滑動結構不僅減少了磨擦阻力，還可以減小軸向推力，縮小固定墩尺寸，更有意義的是由于可以設立“空氣空腔”又引出了“空氣夾層”、“真空絕熱”的保溫結構。
地埋蒸汽管道技術應用淺談

（二）保溫結構（保溫層）：
保溫結構是直埋蒸汽管道的精髓所在。保溫效果是直埋管的主要指標。而其保溫
效果zui終取決于保溫結構。
單一保溫結構是早期應用的技術，由于當時的保溫材料品種少，適于直埋的更缺。后來保溫材料品種逐漸增多，保溫結構就勢趨向了多元化。先是“復合保溫”——將兩種以上的保溫材料復合使用，盡其各自的優(yōu)點，提高保溫效果。比如：將微孔硅酸鈣與聚氨酯泡沫塑料復合——微孔硅酸鈣（無機材料）耐溫高（600℃），但導熱系數(shù)稍高（0.06w/m.k）,單層保溫時，厚度太大不理想；聚氨酯導熱系數(shù)低（0.03w/m.k）,但不耐溫(<150℃),不適于蒸汽直埋。當將二者復合使用,就比較妥貼,將耐高溫的微孔硅酸鈣先貼敷在高溫工作管上,再在其上澆注一定厚度的聚氨酯泡沫,這樣高溫蒸汽經(jīng)硅鈣瓦隔熱降低到聚氨酯能承受的溫度(<150℃),再經(jīng)聚氨酯隔熱溫度降到了60℃以下,滿足了直埋要求。
也有微孔硅酸鈣與超細離心玻璃棉，聚氨酯三種材料的復合保溫。其原理是離心玻璃棉可以在結構內形成排潮通道，以便及時順暢地排出結構內的潮氣，保護結構安全。
后來，又出現(xiàn)了更多的復合形式——如多屏反射，將金屬反射材料——鋁箔有機的復合進保溫結構，使熱量經(jīng)多屏反射作用，減小熱損失進一步提高保溫效果。
由于“外滑動”結構中可以留有“空氣空腔”（通道）造就了“空氣夾層”保溫的出現(xiàn)。因為空氣導熱系數(shù)低（0.024w/m.k），只要空腔的厚度合適，不造成空氣的對流散熱，保溫的效果十分明顯。這就是鋼塑復合鋼套鋼外滑動結構。
另外可將“空氣空腔”，用真空設備將空腔抽成并保持一定的真空度，那不僅保溫效果更好并且可以有效地排除結構內的潮濕氣體，保持干燥狀態(tài)有利于防腐。這種結構就是“真空絕熱”，但運行時比較麻煩，運行成本高。

（三）保護結構（外防水防腐層）：外防水防腐層的好壞主要是硬度問題，沒有硬度談不上效果。
前期的外保護層多采用“塑套鋼”型，采用高密度聚乙烯管（HDPE）做外套管。工程實踐表明，這種外套管防水防腐性能好便于施工；但致命弱點是耐溫能力太差。補口問題解決不了，容易從接點處進水，當管內局部熱流外泄，很容易被熱熔、蠕變而破壞，不適用直埋蒸汽管道。
在此期間，也有采用玻璃鋼管“纖維增強塑料”（玻璃鋼）做外護，耐溫能力大大高于HDPE，防水防腐性能好，強度高，便于施工，是外護層的理想材料。但玻璃鋼的制作工藝不同，差異很大，做出的玻璃鋼質量懸殊太大，一定要采用玻璃纖維機械纏繞工藝。
后來，在吸收消化國外新技術的基礎上，我國也出現(xiàn)了鋼套鋼結構直埋蒸汽管。
鋼套鋼結構亦即“鋼地溝”。外護層采用鋼管，強度大大增加，*運行安全可靠性大，密封防水性能好，潛在隱患少。因其密封性好，無滲漏，保溫效果更好。外滑動型鋼套鋼結構還可以配合使用“空氣夾層”和“真空絕熱”技術。目前，鋼套鋼結構是我國普遍采用的直埋管道結構。
鋼套鋼也有不足之處：外套鋼管的防腐難度大，要化重金解決防腐問題；而且標準鋼管的單價也高，總的是鋼套鋼造價偏高。
為解決鋼套鋼的防腐難和造價高的問題，zui近幾年企業(yè)的工程技術人員研發(fā)出一種鋼塑復合鋼套鋼（內滑動、外滑動）結構保溫管，一面市就受到業(yè)界的關注。
鋼塑復合，實質上也是鋼套鋼。它是為解決外套鋼管防腐問題，而將外套鋼管上復合纏繞一層1.5~3mm厚的機械纏繞玻璃鋼，提高防腐能力，延長使用壽命，為降低鋼套鋼的造價，外套鋼管根據(jù)設計的保溫厚度，采用非標準管徑的薄壁鋼管。這樣的鋼塑復合鋼套鋼的結構，質量品質高于鋼套鋼；*鋼套鋼，肯定會被廣泛推廣應用。
上面就直埋蒸汽管道的基本結構的發(fā)展概況作一簡單介紹。其他的如直埋管的固定方式，防腐結構等就不贅述了。

三、
確實，面對為此琳瑯滿目的保溫管道品種問題是：到底哪種？應該為何選擇呢？筆者認為目前還不能肯定的講哪種結構形式，還需要時間繼續(xù)“研究、實踐、總結” 。
我國幅緣遼闊，地理、氣候、水文、地質情況各異、差別懸殊。南方、北方、沿海城市，三北地區(qū)對直埋蒸汽管道都有不同的要求，不能采用一個模式，要因地制宜。
比如，南方地區(qū)水位高，直埋敷設主要是防水問題，防水解決了保溫迎刃而解。
沿海地區(qū)不僅水位高，而且土壤中的鹽堿度大，氯硫離子含量高，所以不僅要防水，更要防腐。
而西部地區(qū)，突出的問題是土壤熱阻高，干旱多、水位低，是如何保溫的問題，防水防腐倒是第二位的。
拿鋼套鋼作比：沿海地區(qū)采用這種形式，防腐的問題解決困難，而不如采用鋼塑復合多屏反射結構，防腐防水層既能防水又能防腐，造價也較低。
除了“因地制宜”的問題，還要提到“性價比”問題。一般講剔除欺詐因素“一分價錢，一分貨”這個理是真的，毫不例外，直埋管的價格也因為其性能的優(yōu)勢而差別懸殊。比方說：鋼套鋼的價格要比玻套鋼高出25~30%。“真空絕熱”的價格要比“空氣夾層”高出30%以上。因為“鋼套鋼”比“玻套鋼”結構性能好，但防腐的成本高，所以比“玻套鋼”價格高。
“真空絕熱”的保溫與防腐性能優(yōu)于“空氣夾層”，但其增加了真空設備的投資和運行費用，所以價格比“空氣夾層”高不少。
“鋼塑復合鋼套鋼外滑動”的性能與“鋼套鋼外滑動相仿，但價格卻比它低25~30%！這是因為外護鋼管采用薄壁鋼管復合一層機械纏繞玻璃鋼防腐層，不僅解決了防水防腐問題而且減少了鋼管重量，降低了成本。
采用內固定形式，充分利用管系力的自平衡，可以減少固定墩數(shù)量，節(jié)約投資，這比外固定、內外固定的形式好，但只適用于長直管段。
所以，選用哪種結構形式，應該根據(jù)工程所在地的地理、氣象、水文地質等情況，以及建設單位自身的經(jīng)濟承受能力，經(jīng)過慎重的技術、經(jīng)濟比較來選定。且不可人云亦云，造成決策錯誤，遺患于后。
在直埋蒸汽管道技術發(fā)展的這十多年，尤其是zui近幾年，直埋保溫管生產(chǎn)廠商在全國各地蜂涌而起（有的一個市就有十幾家），但良莠不齊。沒有技術裝備、沒有技術人員、沒有施工資質的“三無”廠家也能擠身于市場招攬工程。一時間，直埋管道技術的各種各樣的“”、“金獎”之類的宣傳滿天飛，令人眼花繚亂，但經(jīng)過實踐后發(fā)現(xiàn)不乏“嘩眾取寵”之作，應引起警惕。
同樣一個的保溫結構，讓兩個不同的制造廠商制作與施工，但竣工后的zui終效果并不相同。這是建設單位必須考慮到的問題。
一個熱網(wǎng)工程從施工圖設計開始，讓保溫管生產(chǎn)廠介入與設計部門協(xié)作，做好施工圖設計。這樣，管網(wǎng)的節(jié)點處理、分段長度的確定，防水防腐的問題，排潮疏水的問題……就可以在施工圖上一次敲定，避免在施工現(xiàn)場更改設計，造成返工損失。還可以在保溫結構選擇，管網(wǎng)竣工驗收、試運行等環(huán)節(jié)給建設單位和設計部門提供幫助。

四、
有句廣告詞說：“沒有，只有更好”。我想我國蒸汽直埋管道技術也應了這句話了“沒有，只有更好”。盡管目前我國直埋管道產(chǎn)品品種繁多，技術進步很快，但是畢竟應用的時間不長，有不少問題尚需時間考驗，取得*手資料，以待改進和提高。
隨著我國建設的騰飛，集中供熱和冷、熱、電三聯(lián)供事業(yè)的飛速發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，可以肯定的看到，蒸汽直埋管道技術一定會日新月異，蓬勃發(fā)展。滄州盛邦管道與大家共同研討，以精益求精。