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滄州盛邦管道集團有限公司
主營產(chǎn)品： 鋼套鋼保溫管，鋼套鋼直埋保溫管，聚氨酯保溫管，預制直埋保溫管 |
公司信息
外滑動鋼套鋼保溫管保溫結構的選擇與計算
2019-2-17 閱讀(236)
外滑動鋼套鋼保溫管保溫結構的選擇與計算
保溫結構的優(yōu)劣是決定管道運行成本、用戶能否滿負荷用汽和供熱半徑大小的關鍵。設計計算以的保溫厚度作計算依據(jù)，盡量減少投資成本，略加相應的保險系數(shù)即可，不易過以保守。
1 外滑動鋼套鋼保溫管保溫結構及材料的選定
多年的實踐證明，選用多阻式復合保溫結構為JIAO佳，一般為：
1.1 隔熱層。材料選用有機硬質保溫材料，微孔硅酸鈣瓦塊。
微孔硅酸鈣保溫瓦性能指標
項 目
國家標準值
備 注
密度 kg/m3
抗壓強度 Mpa
抗折強度 Mpa
導線系數(shù) W/M.K
線收縮率 %
憎水率 %
≤220
≥0.30
>0.3
≤0.062
≤2.0
99%
依據(jù)標準：GB/T10699-98
導熱系數(shù)方程式：
=0.0311+0.0000639×Tln(本方程式適用溫度范圍為273k-623k)，623k(350℃的導熱系數(shù)為0.0709W/w.k)
此材料的主要優(yōu)點：耐溫適中，強度高，導熱系數(shù)偏低，在內滑動結構中，容易形成一個通行地溝，使工作鋼管能自由伸縮，外滑動結構中易與工作鋼管捆為一體，能和工作管同步運動，滑動支架緊固在其外層，容易緊固，少加冷橋處理，長時間運行不易脫落。
其缺點：由于制作工藝問題，每層一般要3——6塊瓦塊組合成，瓦塊長度按標準僅610mm長，這樣，每1km管道要有4——7km縫隙，加之瓦塊屬硬對硬，不易擠嚴，扣瓦抹縫都是人工，工作量太大，很難全部抹嚴，一旦有一點縫隙，高壓發(fā)泡時，聚氨酯泡漠就會順著縫擠進去。實例，我們解剖過一根管，發(fā)泡料多的可把一層厚60mm的縫擠透。一旦運行，高溫蒸汽就可順著其縫向外泄露，破壞保溫層，使保溫層逐步炭化，隨著運行時間后會蔓延破壞整個保溫層。
實例，信陽平橋電廠一期工程，主干線F426就是其工藝，剛運行時還可以，運行還不到一年，就冒汽，人行道的樹已全部蒸死，保溫層已全部失去保溫效果，熱損太大。所以在內滑動結構中，微孔硅酸鈣瓦塊不一采取雙層扣瓦，它只能起隔熱減熱作用。在微孔硅酸鈣瓦塊外應加一層半硬質密閉隔熱層。
1.2 半硬質密閉隔熱層
其材料選用半硬脂保溫管殼，容重不能低于65kg。經(jīng)實踐證明，巖棉吸水易結板，不可取。離心玻璃棉管為，既有強度，導熱系數(shù)又低。
項 目
標準值
產(chǎn)品實測值
備 注
容重 kg/m3
導熱系數(shù) W/M.K
ZUI高使用溫度 ℃
≥70
≤0.043
350
70
0.041
350
標準依據(jù)：
GB/T13350-92
其優(yōu)點：1.它可*把隔熱層微空硅酸鈣瓦塊的縫擠死，使熱氣不會歪斜；2.由于離心玻璃棉會談率是100%，即使吸水后也不半截，烘干后各種性能指標不邊，體積不會因其因素變形；3.它又是一個很暢通的排潮通道，進水后可在短時間排出去，不會因水排不出去造成爆管，使管道很快處于正常狀態(tài)。（一般吸水后，一周內排完）。4.由于離心玻璃棉是柔性材料，運行中管子的熱漲位移可隨之拉伸，不至于把保溫層拉壞。
1.3 在離心玻璃棉外層。加上一層鋁箔反射層，作用有二：1.可使熱量反射減小熱阻；2.又使聚氨脂保溫層的一層屏障，蒸汽熱蒸后不使氣息水、保溫層一旦西水，它會永遠排不出，即使排除一般，由于聚氨脂泡墨寶問曾保溫效果好，外層的一般就很難烘干，會失去JIAO佳的保溫效果，使表面溫度加大，熱損加大。
1.4 保溫層。采用當今的保溫材料，聚氨脂泡墨塑料。
(3)聚氨脂泡沫塑料：
項目
標準
備注（依據(jù)標準）
壓縮強度
密度 >55kg/m3
體積吸水率
閉孔率
導熱系數(shù)
耐溫
>0.3Mpa
GB8813-88
<4%
>88%
0.03 W/M.K
150℃
GB/0342-96
GB8810-88
GB10297-98
SY/T0415-96
此保溫參不一太后，不要超過35mm，由于其保溫效果好，后了熱組大，導致層間截面溫度增高，破壞保溫層、防水層。
1.5 保溫結構的層間溫度計算，要設定的保溫后，不一過后，防止熱祖師見曾截面問。
舉例：Dn300。運行溫度300。C，工作壓力1.2Mpa，埋聲觀眾1.5m，土壤溫度16。c，土壤導熱系數(shù)1.5W/m.k（砂紙黏土），接頂表面溫度不超過50。C，熱損千米溫降10。C以下。經(jīng)計算減阻曾厚5mm，微空硅酸鈣瓦塊后50mm，聚安置泡沫塑料后30mm，防水層鋼卷厚3mm，玻璃鋼防腐防水層厚4mm。其計算是如下：
1.6 有了JIAO佳的經(jīng)濟保溫厚度，那么重要的也是蒸汽直埋保溫管成敗的關鍵一環(huán)--防水層；設計時一定要在外防水層上下大功夫，把有些不必要環(huán)節(jié)的經(jīng)費省到防水層上，因為“水”是直埋工程的天敵，實踐證明：用鋼外護內滑動結構，由于受剛套的標定尺寸、厚度、直徑的限制，只能就大不就小，保溫厚度自然加大，不經(jīng)濟，關鍵是防腐問題不好解決，上述DN300的保溫厚度計算，如果按標準鋼管就得用DN700*8鋼管，就此一項就加大了投資。由于埋地鋼管的防腐問題難以解決，需加強防腐，此項費用也相當高，加大了建設方的投資。信陽二期工程設計是鋼外護，加強防腐（三布五油環(huán)氧煤瀝青漆）。外鋼套管徑大，保溫層加厚，加強防腐、噴砂除銹幾項，每公里就加大投資35萬元左右。安陽縣電廠DN350的設計，每km就加大投資80萬元左右。其原因：設計提供的參數(shù)不合理，埋深2m，土壤溫度（實際提供地表溫度）20°C，土壤導熱系數(shù)1.2W/m.k（沙質粘土），表面溫度50°C，這樣，保溫厚度單邊加大了130mm。因此對各地的土壤溫度及導熱系數(shù)一定要參照建設部有關資料提供的數(shù)據(jù)為計算依據(jù)，現(xiàn)場實測為。
防腐要采用強度高的防腐層，三布五油，一般用環(huán)氧煤瀝青漆或瀝青漆，用手糊易下淌、上部會出現(xiàn)氣孔，保溫管運至現(xiàn)場安裝完畢，占30％以上的防腐層都要重新修補，即費工又費錢，一旦發(fā)現(xiàn)不了，后患無窮。
實踐證明：選用多阻式鋼-塑（纖維增強塑料玻璃鋼）復合結構為，剛套用3-4mm毫米直縫卷管，外用3-5mm厚機械纏繞玻璃鋼。
項 目
單 位
指 標
備 注
密度
含膠量
拉伸強度
彎曲強度
滲水率
ZUI高使用溫度
Kg/m3
％
Mpa
Mpa
浸入90.15Mpa水中
°C
1600-1800
45-55
≥100
≥50
無滲漏
100
GB1458-78
GB1459-78
GB1461-78
GB1460-78
其優(yōu)點：一可借鑒鋼外護強度高、密封好、不進水的特性，二可借鑒玻璃鋼整體性好、防腐防水性能好、粘合力強的特性。
實例：單純鋼外護，一旦有一點點小孔沒焊好，運行時就會烘吸式進水，無法檢出其位置，不易修復，信陽一期個別地方就是光看到冒氣多次挖開就是找不到漏點。
純玻璃鋼外護，安裝時一旦進水，排潮時由于保溫層聚氨酯泡沫被熱烘吸水，使介面溫度上升，玻璃鋼長期在*溫度中，導致軟化、老化，后被破壞進水，實例：信陽一期由于安裝時大量進水，運行中長時間排潮后導致部分玻璃鋼外護破壞，結果不得不權宜之計加上剛套。
即墨熱電廠供熱工程，由于業(yè)主施工時沒按設計要求安裝疏水裝置，設計為13個疏水裝置，但只安了三個，在二次起動運行時，造成連續(xù)2次水沖擊（水錘），結果把主管與支線鋼管焊接縫震裂，使周邊近四百多米的玻璃鋼外護，也相繼造成不同程度的破壞，進水、冒氣，后來在其段加上鋼套，但由于焊接、防腐問題難解決，一下雨就冒氣。
綜上所述，防水是直埋管道工程重要的一環(huán)，應加大投資費用，結構一定要合理。
二、外滑動鋼套鋼保溫管固定支墩、補償器、補口、節(jié)點、端點的處理設計
2.1 蒸汽直埋難解決的是補口、節(jié)點、端點部位處理，也是易進水的部位，一旦處理不好，工程就會遭到整體失敗，所以設計時應盡量減少其數(shù)量。
2.1.1 在滿足膨脹系數(shù)及推力允許的范圍內，墩距越長越好，應以鋼管的定尺長度的系數(shù)+補償器長+固定墩長為JIAO佳。
設定墩距在48mm或53mm，那么，按定尺每根管長12米，4*12m＝48m，補償器設定1.2m，固定墩2m，就是，48+1.2+2＝51.2，那么48m、53m的設計就可按51.2m設計補償量，不會有問題，這樣補口量是4+1+1＝6個口。
如：按48m設計，每段就得有一根管截去3.1m，如果按53m，每個墩距要加上一個近2m的短節(jié)，還多一個補口，保溫管一截，就會破壞其結構的嚴密性，既費工又費料，又增加漏點，使投資加大，造成浪費，設計時要弄清投資方（業(yè)主）選定的鋼管尺寸、補償量再定墩距。
2.1.2 補償器。要選擇不帶預拉伸固定螺絲為好，不然限制補口時間，大部分施工現(xiàn)場的條件都很復雜，一旦固定墩固定不好，預拉伸螺絲就不能割去，補口就無法進行，只有待固定墩連接后，才能補口，因不能及時補口回填恢復，會造成雨后水泡、擾民。
如信陽一期，由于安裝與土建配合問題。造成全線1.3km全部連通，可固定支墩沒做好一個，全線36個口無法補，由于水位高，地表水源多，使其在水中浸泡長達75天，進水嚴重。后來拖到冬季下大雪才一次性突擊破口，結果，由于氣溫條件，玻璃鋼無法施工，為了不能讓其更長時間在水中浸泡后，強行施工，雖然采取了措施但還是由于玻璃鋼不固化造成進水、返工。
2.1.3 固定墩選用內固定加外固定輔助為。其優(yōu)點：可以減少土方及混凝土量，適用于城市地理條件窄、不易大面積開挖的地段。
2.2 設計時，施工圖要在選定工藝后，與制作單位結合后再設計出圖，這樣可以減少施工安裝時很多麻煩及不必要的設計變更，造成誤工及扯皮現(xiàn)象，因為現(xiàn)場施工安裝時有很多難以想像的問題。
綜上所述，蒸汽直埋敷設，設計是關鍵。以上粗淺的見解，會有很多不當之處，望請各位專家及讀者多提寶貴意見及批評指正。
