直埋蒸汽管道设计与施工分析

发布日期:2018-08-02
摘要: 在工程中针对不同的地质情况及设计条件采用了多种结构型式的直埋蒸汽管道,并在工程建设中总结了一些经验。

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在工程中针对不同的地质情况及设计条件采用了多种结构型式的直埋蒸汽管道,并在工程建设中总结了一些经验。

 

1 管道保温结构的选择

 

目前直埋蒸汽管道根据其保温结构的不同可分为以下4类:

 

①工作钢管+软质保温层+外护钢管+防腐层;

 

②工作钢管+软质绝热层+外护钢管+聚氨酯保温层+缠绕玻璃钢夹克;

 

③工作钢管+软质保温层+真空层+外护钢管+防腐层;

 

④工作钢管+硬质绝热层+聚氨酯保温层+缠绕玻璃钢夹克。

 

保温结构的选择应充分结合当地的土壤条件、地下水位条件,考虑管网安全性和工程造价,其中管网的安全性应作为首要条件给予足够的重视,特别是在选用外护钢管直埋蒸汽管道时。为保证安全性应考虑在固定节处将外护钢管隔断,以确保在管道及节点(如补偿器)处出现泄漏的情况下保温层受到的破坏只是局部的。由于各个地区地下水位情况不一,土壤酸碱度和热导率也不样,应根据具体情况选择合适的保温结构。地下水位高的地区可考虑选用外护钢管结构,地下水位低的地区可与虑选用玻璃钢外壳结构,二者单位成本相差较大。以DN 400 mm管道为例,工作钢管+软质保温层+外护钢管+防腐层和工作钢管+软质绝热层+外护钢管+聚氨酯保温层+缠绕玻璃钢夹克两种保温结构的直埋蒸汽管道平均造价(含固定节、固定墩、补偿器、疏水器及保温补口等)为2233元/m,而工作钢管+硬质绝热层+聚氨酯保温层+缠绕玻璃钢夹克保温结构的直埋蒸汽管道平均造价为1500元/m。工作钢管+软质保温层+真空层+外护钢管+防腐层保温结构的直埋蒸汽管道由于结构及施工工艺较为复杂,其平均造价在前3种直埋蒸汽管之上。 

 

2 管道节点的处理

 

2. 1 排潮管

 

近几年,城市道路改造频繁,排潮管(用于排出保温层中的潮气)若直接引出地面,人为毁坏严重,从而给管网安全造成极大隐患。因此,排潮管以接入小井室为宜,且应增加阀门,做法见图1。小井室中的阀门在管道定期排潮时打开,待潮气排完后及时关闭,以防止排潮井中进水形成倒灌。

 

2.2 疏水井

 

通常的疏水装置将启动疏水器和经常疏水器安装在同一个疏水井中,由于排出的凝结水温度较高,凝结水排至井中后迅速汽化,操作维修人员无法下到井室内,不利于后期的运行管理和维修。将疏水装置设在操作井内,将启动疏水器和经常疏水器排水口设在附井内,以便运行管理和维修,风图2。根据近年的经验,疏水管公称管径宜大于等于50 mm,以防管网初运行时堵塞。

 

2. 3 固定墩及密封隔断环板

 

固定墩的设计与区间阀门井的设计宜统一考虑,可减少固定墩体积,降低造价。对于采用外护钢管的直埋蒸汽管道,应在适当的位置(如在每个固定节处或间隔一个固定节处)增加密封隔断环板,以防止某个隔断区间内发生蒸汽泄漏、保温层进水时对其他隔断区间的影响,最大限度降低事故对整个管网保温层的破坏。近年的工程实践表明,由于增加密封隔断环板而引起的热桥效应与管网的安全性相比是非常次要的。

 

3 管道焊接

 

工作钢管的焊缝应进行100%的X光探伤。考虑外护钢管在不利工况下(如保温材料进水、潮湿或运行中工作钢管发生泄漏等),其工作状况已接近直埋热水管的工况,此时的外护钢管将受到较大的应力。若采用搭接焊方式焊接,接头部位将受到较大的剪切应力,极易导致接头部位破坏。因此,为保证安全性,接头部位应严禁搭接焊,而应采用对接焊。

 

4 管道材料的选择

 

4.1 工作钢管

 

对于DN 250mm及以上的工作钢管,宜采用输送流体双面埋弧焊接钢管,材质为Q235B。DN 250mm以下管道宜采用输送流体无缝钢管,材质为20号钢。双面埋弧焊接钢管每根管焊缝应进行100%的X光在线探伤,或执行GB/T 9711.1-1997《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分:A级钢管》标准。对于要求涂刷高温防腐漆的工作钢管,应明确要求管道出厂时不做防腐处理,因为根据国家相关标准,若采购方不做要求,所有出厂管道都要做沥青防腐,这会给工作钢管做高温防腐带来很大麻烦,增加很多不必要的费用。

 

4.2 保温材料

 

目前直埋蒸汽管道主要采用超细玻璃棉与微孔硅酸钙制品作保温材料。由于在工程中不能完全保证保温层不进水,因此保温材料进水浸泡再被蒸汽蒸干后其物理性能能否达到或接近原始的物理性能,是选择保温材料的首要条件。鉴于目前主要采用的这两种保温材料能否达到上述要求有待进一步实验证实,根据近几年的工程实践我们认为应尽可能采用微孔硅酸钙制品作保温材料。

 

4.3 补偿器

 

直埋蒸汽管道大多采用外压型波纹管补偿器,这是因为内压型波纹管补偿器补偿量一般较小,难以满足直埋蒸汽管道较长距离的补偿要求,而外压型波纹管补偿器可以满足直埋蒸汽管道较长距离的补偿要求。由于城市道路地下还情况复杂,出于施工方便及补偿器使用寿命的考虑,建议在定制补偿器时将补偿量在理论值的基础上增加10%~20%。应要求厂家提出补偿器的设计参数(如波高、波距、层数、波数等),对补偿器的设计寿命进行校核。对于直埋管道所用的波纹管补偿器还应特别注意其方向性。通常,补偿器的导流筒在补偿器的固定端,与介质流向一致,介质流向由固定端指向活动端。

 

对于补偿器B1、B2,一般情况下若根据B1补偿器上所标注的介质流向进行安装,则B1补偿器与固定墩相连的一端为活动端,这对于补偿器保温后的管道结构以及管道运行是不合适的(此时,B1补偿器整体与管道一起运动)。因此,B1补偿器导流筒的方向在定货时应特殊要求,导流筒应与补偿器的活动端连接。通常把诸如B1位置上的补偿器称作反向补偿器,在补偿器的定货中应特别注意。

 

5 结语

 

直埋蒸汽管道敷设是一项系统工程,其中任何一个环节出现问题,都可能导致整个工程难以弥补的损失。因此,无论从设计、设备材料的采购、施工乃至运行都必须认真对待。随着工程实践的日益增多,诸多问题必将得到圆满解决,直埋蒸汽管道将得到更为广泛的应用。


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