淺析直埋蒸汽管道的設計

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蒸汽管道工程建設期間，直埋敷設方式較為常用。直埋蒸汽管道建設方式的施工具有簡便、高效的特點，敷設施工質量強化效果更加良好。在直埋蒸汽管道建設期間，補償器結構安裝是較為重要的環節，補償器安裝方式設計的合理性，對直埋蒸汽管道整體結構建設質量提升有重要影響作用。若是補償器安裝方式存在問題，后續直埋蒸汽管道運行及維護管理難度會增加，出現不良問題的概率也會增加。

1蒸汽管道直埋敷設安裝的主要特征

蒸汽管道在上個世紀中還處于摸索應用實踐階段，經過多年的優化改良，如今已經廣泛應用于城鎮供熱管網系統建設當中。蒸汽管道直埋敷設方式的應用，在性能與效益方面均優于傳統管道敷設方式，再加上2005年我國就城鎮供熱直埋蒸汽管道敷設也推出其技術應用的規程文件，為供熱管道安裝管理活動開展的規范性提升，提供了重要的動力。蒸汽管道直埋敷設方式的工程造價較低，還具有節約能源的功能，運行期間產生的熱損失率較低。并且施工效率較高，可以進行提前預制，建設完成后工程運行對于城市環境改善和城市美化都有顯著助益，后期工程維護管理簡單，若是建設區域途徑農田，不會對農田造成任何的不良影響。而蒸汽管道直埋敷設安裝工程當中，包含多樣化的結構設備，補償器安裝就是非常重要的環節，補償器是蒸汽管道運行熱力效應消除的功能設備，對管道運行可靠性有重要的保護作用。

2直埋蒸汽管道補償器安裝方式設計分析

直埋蒸汽管道敷設方式設計的結構形式分為多種，包括鋼套鋼、塑套鋼、玻璃鋼外護管以及水泥套管等，本文就鋼套鋼結構為例，對直埋蒸汽管道補償器安裝方式設計展開分析。鋼套鋼結構是指蒸汽管道的工作管與外護管都采用鋼管結構，利用工作管和外護管座位固定節，然后對外護管表面進行防護處理之后，直接進行直埋敷設。在這種結構安裝方式施工期間，工作管道對溫度變化的敏感度較強，在溫度變化的情況下，存在熱脹冷縮的問題。在實際直埋管道補償器安裝的過程中需要綜合考慮管道熱力的問題，管道因熱力產生的影響效果需要補償器進行消化，以保證蒸汽管道運行穩定性和可靠性。蒸汽管道的熱伸長量需要根據兩固定節間的直管段計算長度、管道的膨脹系數、管內介質溫度與環境溫度差等參數進行計算。并且當兩固定節間的直管段計算長度保持固定的狀態下，管道熱伸長量就會隨著管內介質溫度與環境溫度差值的增長而變大。這就是補償器安裝必要性的體現，在直埋蒸汽管道敷設當中應用的補償器種類主要有波紋補償器和自然補償。球形補償器和套筒補償器因其密封（滑動）面的局限性對蒸汽管道直埋敷設不適應。波紋補償器結構安裝設計，通常是在補償器外護管，待補償器完全封閉之后進行直埋敷設安裝。這種方式施工環節簡單，效率高，可實現預制后安裝。但這種方式也有缺陷，當補償器出現故障時，維修的難度較大。而且波紋補償器的設計安裝具有特殊性，補償器設備損壞的概率較大，如果波紋補償器存在潛在的缺陷，在短時間內不會出現明顯的征兆，但是蒸汽管道長期運行下，補償器長期伸縮，設備損壞、泄露等問題就極易發生。由于在安裝之前很難及時的發現，在封閉安裝之后，想要維修處理故障就會非常困難。因而波紋補償器安裝設計應用與傳統模式有很大的不同，單純保證蒸汽管道系統管材與設計合理、工程建設規范，并不能完全避免補償器維修。經過多年直埋蒸汽管道工程運行的實踐經驗分析，在工程運行一段時間之后，若是出現排潮管冒汽的現象，就說明補償器出現泄露問題。而城鎮蒸汽管線分布在各個區域，若出現故障的管線在城鎮的主干道區域，通常由于建設環境限制的緣故，封閉補償裝置處不會設置排潮管，這種情況下補償器故障檢查的難度會進一步增加。實際檢修期間，需要挖掘故障上方土體，確定安裝位置，然后超出補償器保護外殼，解體，之后再進行試漏、處理、無損檢測，合格后恢復，費時費工。況且一旦補償器泄露，勢必導致外護管溫度升高，這時外護管也要產生膨脹，當外管溫度升至100℃以上時，對焊接縫的薄弱部位將造成很大威脅，特別對變徑部位的焊縫，在超過鋼材的屈服極限時將會產生嚴重變形或開裂而造成運行環境惡化。對于上述這種情況，可以將直埋管道補償器外護結構從封閉式轉換成開放式，開放式能夠改善上述存在的問題。開放式結構適應于地表水較深的地段，當地表水較淺時，由于外護管與檢查井井壁密封防水要求比較苛刻，一旦反水不利就會造成井內積水進入保溫層導致后患。直埋蒸汽管道補償器外護開放式結構設計應用，能夠降低后續設備檢查、故障處理難度，城鎮蒸汽管道封閉補償裝置及時不設置排潮管也能夠順利開展檢查。并且通過建設積水井，能讓少量積水自滲，補償裝置安裝也不需要利用鋼管封閉，疏水效果良好，內外管的穩固性加強，位移問題基本不會出現。但是此結構安裝造價較高，在實際應用期間要求固定支架要符合管道規格和軸向推力設計需求，檢查井結構中要預留充足的檢修空間。

綜上所述，直埋蒸汽管道敷設方式在城鎮供熱管網工程建設當中應用廣泛，并且直埋敷設方式應用的工程造價較低，施工周期較短。而直埋蒸汽管道補償器安裝方式的優化設計，對于整體蒸汽管道工程運行質量提升以及工程維護檢修簡便度提升有重要作用。在實際補償器安裝方式設計期間需要結合實際情況和要求，對設計策略進行有效強化。

參考文獻

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作者:張富強 單位:秦皇島北方管業有限公司