直埋蒸汽管道的几个特点
摘要：对于直埋蒸汽管道做为供暖行业的新兴材料，因具有施工进度快、保温性能好、工程造价低、节约建筑材料等优点而得到了越来越广泛的应用。由于对于高温蒸汽管道尚无设计规范，因而其保温结构及固定形式各厂家不相同。本文对市面上常见的几种直埋蒸汽管道的特点进行论述。
关键词：直埋蒸汽管道；直埋；外固定；内固定
近年来，直埋蒸汽管道在北方城市做了不少的尝试。在蒸汽管道穿越城市主干道以及涉及到美化环境的问题时，直埋的敷设方式能够很好的解决上述问题，而且因其施工进度快、保温性能好、工程造价低、节约建筑材料等特点得到了越来越广泛的应用。由于蒸汽直埋管道是一种新兴事物，目前国家建设部门并未制订正式的标准对蒸汽直埋管道进行详尽的规定。现笔者根据近年来所从业的保温管道生产及施工的经验来浅谈一下直埋蒸汽管道的几个特点。
保温形式
蒸汽直埋管道的保温形式各个厂家都不尽相同，现对于目前采用较多的保温层结构进行如下概述：
一、复合保温形式
蒸汽直埋管道由于输送的介质温度很高，一般超过200℃，所以不能象直埋热水管那样采用聚氨酯作为唯一的保温层（因为聚氨酯的碳化温度在142度左右）。因而不少厂家的蒸汽直埋管道采用了复合保温的结构，而复合保温的结构又可大致分为"塑套钢"和"钢套钢"两种结构：
1、"塑（玻璃钢）套钢"结构：
从里到外依次为工作芯管、润滑层、复合保温层、高密度聚乙烯（或玻璃钢）外保护层。其中润滑层的作用是使工作芯管与隔热层之间能产生相对滑动，避免因管道的工作芯管和与其接触的无机保温层因热膨胀系数不同而产生相互牵拉的破坏作用。润滑层材料一般为无机润滑剂或无机减阻层，复合保温层从内到外一般为无机憎水保温材料＋聚氨酯泡沫保温层。为了能进一步减少因辐射所带来的热损失，有时还在无机保温层外加设铝箔反射层。这种管道一般应用于温度在220℃以下的低温蒸汽输送中。虽然在安全性和使用寿命上不及下面将要介绍要的"钢套钢"结构的复合保温管道，但是由于价格相对低廉，因此适用于输送蒸汽要求不高的工程。
2、"钢套钢"结构：
结构与"塑套钢"大致相同，从里到外依次为工作芯管、润滑层、复合保温层（内设铝箔反射层）、钢外护管。这种结构无论从耐高温、高压的能力还是从使用寿命、安全系数来看，都比前者有较大的提高。由于外保护层为钢管，因而对于工作内管在运行当中出现泄漏的事故能起到一定的延缓破坏的作用，防止蒸汽溢出伤人。钢外护管的防腐一般采用两布三油、三层PE、玻璃钢缠绕、聚脲喷涂以及环氧粉末喷涂等多种形式。
1、工作芯管 2、润滑层 3、无机保温层4、聚氨酯保温层5、外护管（高密度聚乙烯、玻璃钢或经过防腐处理的钢管）
二、滑（滚）动导向支架形式
滑（滚）动导向支架形式一般都为"钢套钢"，从里到外依次为工作芯管、滑（滚）动导向支架、玻璃棉层、空气隔热层、钢外护管。由于运行时，芯管温度近似为蒸汽的温度，钢外护管的温度在40℃左右，两者较大的温差导致两者的伸长量有较大的差异。如果内外钢管为一体的话，就会产生很大的内应力，带来极大的破坏性。采用了滑（滚）动支架，就可以使芯管在钢外护管内自由滑动，基本消除了内应力。而且，因此也使固定支架所承受的推力大大减小，节省材料的同时，也增大了安全系数。同样，为了能进一步减少辐射散热，因此在玻璃棉层之外加设铝箔反射层，或者直接采用带有铝箔反射层的玻璃棉管壳。如果将管腔内部抽成真空，即抽去玻璃棉层及空气层内的空气，还可以进一步的减小整个管道的导热系数以及缩小外护钢管的外径，节省了成本。这样一来，整个芯管、管件及附件都被外护钢管包容在一个封闭的空腔内，成为一个有机的整体。
1、工作钢管 2、玻璃棉保温层 3、钢外护管 4、防腐材料 5、支架（滚动或滑动） 6、空气层
除此之外，也有两种保温结构相结合的方式：即工作芯管、滑（滚）动导向支架、玻璃棉保温层、铝箔反射层、空气隔热层、钢外护管、聚氨酯保温层、高密度聚乙烯（或玻璃钢）外保护层。这种保温方式结构更为复杂，制作工艺更为繁琐，成本更高。
在遇到工作芯管泄漏时，复合保温结构的管道因为本身结构和保温材料选用的原因，不但无机保温层可能会被高压的蒸汽冲碎，而且还无法将蒸汽所凝结的水分排出，而滑动支架形式的保温管道因为工作芯管与钢管外保护层之间形成的是一个通腔，因此可利用真空泵通过排潮管将管腔内水分及潮气都吸出。离心玻璃棉在水分被吸干后可继续使用，基本不影响隔热性能。
蒸汽直埋管道的固定形式
蒸汽直埋管道的固定形式有两种即内固定形式和外固定形式，外固定即工作芯管和外保护管同时固定，在每一段管道和补偿器的两端，都要设两个很大的钢筋混凝土支墩，才能保证管道的固定。"塑套钢"和 "玻璃钢套钢"保温结构必须采取这种固定形式。内固定即内外管间的固定，内管通过一定的结构形式固定在外保护管上，充分利用外保护管的强度和刚度以及外保护管与土壤之间的磨擦力来使内管固定，可节省钢筋混凝土支墩。只有以钢管作为外保护管才可能采用内固定形式。外固定因为必须设钢筋混凝土支墩,所以施工占地大、投资多，工期长,而且支墩是管道的薄弱部位，该部位易产生"热桥"，也易出现渗水现象，管道运行不正常时，该部位也易出现事故。特别是对"钢套钢"保温结构，由于温升引起的外钢管热应力特别大，钢筋混凝土支墩的尺寸也特别大，该部位也更易出现事故。对"钢套钢"保温结构，采用内固定结构具有很大的优越性。
蒸汽直埋管道几种保温结构和固定形式的应用比较
蒸汽直埋管道的三种保温结构在实际中都有应用，从应用的时间看，蒸汽直埋管道应用的初期，"塑套钢"、"玻璃钢套钢"保温结构和外固定形式应用的较多，而近年"钢套钢"保温结构和内固定形式应用最多。特别是在地下水位高的地区，几乎无一例外均采用"钢套钢"保温结构。"塑套钢"、"玻璃钢套钢"保温结构初期应用多的主要原因是这两种保温结构相对于"钢套钢"保温结构投资能节省一些，但这两种保温结构均有一个致命的缺点，即外套管的接头处不好处理，接头处的强度和严密性得不到保证。特别是固定墩处的外套管与钢管的连接一直找不到好的方法，尤其是玻璃钢之间的连接受时间、天气、施工条件等多方面条件的影响，连接质量更是难以保证。
另外高密聚乙烯和玻璃钢这两种有机材料的耐温性受到一定的限制，如超过一定的温度，容易老化，大大地缩短使用寿命，而在一些节点连接处，由于"热桥"作用，这部分管段的外表面极易产生超温现象，因此这部分外保护管的寿命大大缩短。所以"塑套钢"、"玻璃钢套钢"保温结构的使用寿命难以保证。特别在地下水位高的地区，如果外保护管局部密封不严，地下水渗到保温层中，就会产生"开锅"冒汽现象。
这样的例子屡见不鲜。大连某热电厂直埋蒸汽外网采用"塑套钢"、"玻璃钢套钢"保温结构，95年11月正式投入运行，96年5月开始，这两种管道就逐步开始冒汽，成为当时城市的一种特殊的景观，到98年这部分管道不得不改为"钢套钢"保温结构。有了这个教训，大连市后来的蒸汽直埋管道都采用"钢套钢"保温结构，再没有发生上面那种情况。2000年全国直埋蒸汽管道技术研讨会在大连召开，总结全国各地蒸汽直埋管道应用的经验及教训,与会专家一致认为，"玻璃钢套钢"保温结构不再提倡使用，"塑套钢"保温结构只能应用在地下水位低、土壤干燥的地区。应大力提倡采用"钢套钢"保温结构及内固定形式。因为"钢套钢" 保温结构外保护管的连接是采用焊接的，外钢管是完全一体地连接在一起,没有任何泄露点，且外钢管局部过热也不会影响使用寿命，同时采用"钢套钢"
保温结构结合内固定，可将整段管道做成单元形式，各单元管道都可在工厂预制，因取消了钢筋混凝土支墩，预制好的单元管道只要运到施工现场进行焊接连接即可完成，既节省了占地，又可大大缩短施工时间，也减少了事故点，特别是对施工条件受限制的地区施工，具有极大的便利，同时管道的综合造价得到降低。对于南方一些地区的地下水位较高、土壤潮湿、盐碱性大的情况，"钢套钢"保温结构结合内固定的形式有更大的用武之地。经过多年的实践，"钢套钢"
保温结构结合内固定在应用中从设计、制作和施工已有一整套成熟经验，并且实际应用效果良好，已成为蒸汽直埋管道应用的必然选择。
随着我国经济建设的发展，蒸汽供热技术在不断提高，实践证明高温蒸汽管道直埋技术是可行的，采用"钢套钢"复合保温及滑（滚）动导向支架形式结构，解决了管道热膨胀和保温密封防水问题，同时管道直埋的热损失小，从理论上讲比架空铺设或者地沟敷设减少50%左右，节约了占地面积，美化了环境，并且由于不用开挖尺寸更大的管沟以及省去了砌筑地沟的工序，从而在很大程度上节省了施工的时间与费用，在城市供热中具有极大的推广前景。