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1、蒸汽管道下载文档收藏直埋蒸汽管道保温结构形式的探讨 保温技术 保温技术隐藏 水、 暖通、 电、 空调与其他 !#$% !&#%($&) 直埋蒸汽管道保温结构形式的探讨 胡摘 要 本文通过对直埋蒸汽管道设计、生产、施工等方面调 研， 针对其保温结构形式的几个技术要点进行了分析、 探讨。 关键词直埋蒸汽管道 保温结构形式 外滑动钢套钢形式 骏响， 必要时应适当调整保温结构各层保温材料的厚度， 以确保 保温结构安全。 保温计算中， 对土壤、 保温材料的导热系数选取不能草率， 这两个系数的选取正确与否， 往往影响保温效果和管道运行的 安全性。 跨度很大， 其大 土壤的导热系数在 $) , #) - .
2、 *) / 之间， 小与土壤种类、 含水量大小、 化学成分、 埋设条件等多种因素有 关。 在工程设计时应坚持实测当地土壤导热系数或求助当地地 “ 质部门提供资料， 认真确定土壤导热系数值。 如果只根据 无资 料可查时取 - . *) /”确定土壤导热系数不是科学的，因为 不能确切反映管道所处土壤的实际情况， 造成计算结果误差很 大。 例如南方高水位地区和西部干燥地区的土壤导热系数值相 差成倍， 那么保温结构计算结果也会差异很大， 如果草率计算， 会造成管道表面温度过高或过低， 破坏管道保护层。 所以， 应使 用当地实测土壤导热系数值来计算。 对各种保温材料的导热系数， 不能简单地以厂家提供的单
3、 体数值为准， 而应搞清楚该数值是在何种温度、 何种条件、 哪一 级检测部门测定的， 有否导热系数方程式的条件下， 然后尽量 参照行业标准确定的导热方程式来选取、 确定导热系数。例如 微孔硅酸钙， 笔者见过几个厂家标出的导热系数都不同， 这时 应凭据标准 硅酸钙绝热制品 . 2($+ & (+3 的相关条文 01 选取， 送样检测后确定导热系数。 #) # 保温外护层的选取 由于蒸汽管道介质温度高， 保温结构不可能做成像直埋热 “ “ 水管道那样 三位一体 ” 需要做成 脱开式 ” 即工作钢管与保 ， ， 温层或外护层脱开。 国外基本是采用钢外护层， 我国对于蒸汽管道直埋外护层 的选择以玻璃钢
4、和钢外护层为多。早期采用玻璃钢做外护层 后， 由于对玻璃钢制造工艺机理了解不透， 采用了简陋方式， 同 时， 玻璃钢外护层标准当时还没有颁布， 造成制造的玻璃钢外 护层质量低下， 运输、 安装过程中违规操作， 导致外护层出现局 部开裂破坏， 动摇了采用玻璃钢的信心。目前最多的是仿照国 外采用钢外护层， 即钢地沟形式， “优势 ” 它的 是前二、 三年不易 发现问题， 不过从长远来看， 其防腐、 电化学、 检修等问题还没 有较好的解决。 从地域来看， 南方地区主要矛盾是防水问题， 采用钢外护 层的居多； 沿海地区不仅有防水问题， 更关键是防止氯、 硫氧化 物的腐蚀问题，但钢套外护层防腐解决困难，
5、因此采用按“标 准” 制造的玻璃钢外护层既能防水更能防腐； 西部地区干旱， 地 下水位低， 解决的主要矛盾是土壤热阻值等问题， 所以外护层 也不宜采用价高的钢外护层。 #) % 保温层材料 保温层材料最初从采用岩棉、 复合硅酸盐毡与聚氨酯泡沫 复合过渡到采用微孔硅酸钙瓦与聚氨酯泡沫复合。 但由于硅酸 钙瓦之间有缝隙， 当管道运行后容易产生裂缝， 导致局部热流 外泄， 从而破坏了有机保温层和保护层， 虽然对此也采取了一 些措施， 但仍未能解决热流不外泄的问题。当前， 硅酸钙、 高密 度玻璃棉管壳、 硅珠复合等一批新的保温层材料正在通过实践 检验。 结构形式的探讨 #) 4“外滑动钢套钢 ” “
6、基 直埋蒸汽管道技术发展概况 由于节能、 环保的需求， 由于市容规划的要求， 地下直埋技 术应运而生。 高温管道的敷设由传统的架空和地沟敷设到直埋 技术的应用是个飞跃，与地沟和架空敷设相比它有许多优点： 如占地少、 不影响市容景观和城市规划、 施工快捷、 大量减少建 材用量和土建费用、社会环境效益好、工程造价低、维护费用 低、 节约能源、 使用寿命长等。 近几年来我国在直埋蒸汽管道技术的研究、 开发、 应用等 方面， 取得了长足进步。 保温结构形式和选用材料之多样化， 工 程实践规模之大， 在世界上也是少见的。国外公司采用的最大 管径为 !$*，而目前我国山东济南、河北石家庄、陕西西 安、 辽
7、宁大连、 河南、 江浙等地区所采用的直埋蒸汽管道已超过 有的已达 !+$*。 保温结构形式有内滑动、 外滑动， !$*， 选用的耐高保温材料有微孔硅酸钙、 玻璃棉管壳、 热压珍珠岩、 硅珠保温材料、 复合硅酸盐等。 同时另一方面也应清醒地认识到目前我国蒸汽管道直埋 敷设技术尚存在着理论、 技术、 管理等方面的诸多问题， 距这项 技术的完善还有很大的距离。由于基础理论研究滞后于开发， 设计计算不准确， 产品精制滥造， 施工马虎从事， 运行违规操作 “ “ 等， 造成部分蒸汽管道直埋不久便出现 跑、 漏、 ” 带病 冒、 伤 、 运行 ” 等一系列问题， 因此需要对以往的实践进行科学分析、 研 究
8、和总结， 继而加强科研力度， 以促进蒸汽管道直埋技术的进 一步完善和提高。 #) 直埋蒸汽管道保温结构形式选择的几个技术要点 保温结构形式是高温蒸汽直埋管道的核心技术， 除了考虑 通常蒸汽管道的设计要求外， 还必须具备符合直埋的一系列条 件， 如具有足够的机械强度、 可靠的抗地下水浸入能力、 外壳和 金属部件的防腐能力等。 #) ( 关于保温结构计算 蒸汽管道直埋敷设的热介质是向周围土壤按一维稳态传 热， 土壤可视为保温结构的一部分。以目前国内常用的内滑动 式复合结构蒸汽保温管为例， 计算过程中首先应划定三个界面 温度 无机保温 材料与有机 保温材料接 触处可视为 第一界面， 外 保护层与土
9、壤接触处视 为第二界面， 地表与空气 接触面视为第三界面。计算时应先控制三个界面温度， 第一界 面温度控制在有机材料耐温能力以下； 第二界面温度应控制保 护层的防腐、 防水及机械性能不遭受大幅度衰减或破坏； 第三 界面温度则控制不会因界面温度升高而使得管道周围土壤热 阻值升高， 从而造成第一、 二界面温度升高破坏保温结构。 所以 在保温结构计算过程中， 应校核当地极高、 极低环境温度的影 安徽建筑 #$% & ! ! 万方数据 水、 暖通、 电、 空调与其他 !#$% “ 本上是仿照国外直埋蒸汽管道形式， 但是在 为我所用 ” 应 时， 当注意下列几个问题： ( ) 外套钢管的防腐问题 国外对
10、外套钢管防腐极为重视， 要求严格， 他们对钢套管 内外侧防腐都有措施。欧洲如德国， 钢套管外侧是采用涂刷防 腐材料后再缠 *+,-. 内侧面则采取抽成真空 ，衰减腐蚀条件的措施；美国则是在钢套的管外侧面喷涂 # / $#00 厚聚氨酯绝缘层后再喷涂 00 左右的玻璃纤维树 内侧面是采用抽真空或喷涂刷陶瓷防腐材料。 ， 国内目前钢套管外侧面只采用涂刷富锌、环氧煤沥青防腐涂 料， 钢套管内侧面防腐一般就不考虑了， 而钢套管内侧面由于 处于高湿热条件下， 又有空气， 会加速钢套管内侧面的腐蚀速 度。因此， 目前国内对钢套管的防腐措施， 特别是在高水位地 区， 能否保证钢套管达到标准界定的蒸汽管道寿命
11、大于 # 年， 尚需我们拿出有力的科学依据。应当注意： 埋入地下的蒸汽管 道三年五载不出问题， 并不等于 # 年都不出问题！ ( 钢套管椭圆化变形带来的麻烦和解决方法 根据材料力学理论，常规壁厚的钢管当直径超过 !#00， 会因椭圆效应产生椭圆变形， 使得力学计算复杂化。当介质温 一般 +23 (#00 的工作管， 钢套管直径就有可 度超过 $#1 ， 能超过 !#00， 钢套管椭圆变形就会产生。埋地钢套管椭圆化 包 变形主要与两个因素有关： 钢套管上面作用的垂直荷载， ! 括随埋深增加而加大的土壤荷载和随埋深增大而减小的车辆 等活荷载； 在相同的垂直荷载作用下， 钢管 钢管的截面参数， 半径
12、越大， 椭圆化变形越大； 管壁越厚， 椭圆化变形越小。 钢套管椭圆化变形， 如超过一定限值， 会造成局部失稳破 坏， 即使没有达到失稳破坏程度， 如果预留缝隙与计算变形不 符，滑动支架变形、卡腿、断腿必定会发生，造成管道系统破 坏。 为了控制因椭圆化变形而造成的管道破坏， 在进行外滑动 钢套结构形式设计、 生产时， 应按有关规范， 认真计算， 将椭圆 化变形率控制在 $4 以内，同时，滑动支架与钢管内壁间隙应 与之相适应。 是 ( $ 国外对保温材料如何能长期包缚在工作钢管上， 有着严格技术措施的， 他们采用特殊的防腐蚀钢材带包缚保温 材料， 间距也有具体要求。如果简单地用细铅丝或塑料带包缚
13、保温材料， 在高湿热条件下， 经过一段时间铅丝锈断， 塑料带老 化， 造成保温材料脱落， 导致保温结构破坏。 ( ( 内工作钢管保温层外表面与钢套管内壁的间距尺 寸并不随意， 而是将这个空间作为辐射传热的保温层， 空间不 能产生流动气流。国外采取抽真空的方式以防止产生气流； 国 内由于条件所限， 采用抽真空措施， 暂时还难以实现。 但预留的 以防止空气对流产生， 提 空气层厚度不能随意， 一般0#00， 高隔热效果。 通过以上几点只是想说明在引进国外技术时，应该真正 “吃透 ” 再 为我所用 ” “ 后， “ 。同时， 目前对 钢套钢 ” 结构形式， 尚 不应简单肯定， 需进一步深入研究、 实
14、验， 拿出经济、 技术符合 我国国情， 又不会造成遗患于后的钢套钢结构形式的方案来。 $ 结束语 通过以上对直埋蒸汽管道保温结构形式中几个主要技术 的思考与探讨， 说明直埋蒸汽管道技术比较复杂， 有诸多问题 尚未解决， 需要深入地研究和实践。因此， 生产、 科技和院校应 协同合作， 继续加强科研力度， 共同促进直埋蒸汽管道技术的 进一步完善和发展。 作者单位： 合肥高新区建设发展局 关键词 : 阀门 城镇供水 !&#%($&) 使用探讨 阀门在保障城镇供水管网安全运行和水 资源配置方面起着非常重要的作用。阀门在 正常状态下要保证开启到位， 一旦需要， 应能 做到关闭迅速， 切流可靠。因此， 阀
15、门能否真 正地起到有效控制管线水流的功用，将直接 影响到城市供水的连续性和安全性。 ) 我国阀门的现状 由于我国机械制造业的发展不平衡，在 金属材料、 铸造工艺、 加工精度及结构设计等 方面均与发达国家有一定的差距。体现在阀 门制造上， 如密封性差、 阀体阀芯强度不够等 等。近十几年来， 随着我国经济建设的蓬勃发 展和改革开放的不断深入，阀门制造业也展 现出欣欣向荣的生机。不仅在产品品种、 型号 规格和生产规模上有了较大进步。而且在阀 门的密封性能、强度要求、调节功能、操作性 能和流通性能上也比以往有了明显改进。比 如球墨铸铁、 树脂砂铸造工艺、 奥氏体不锈钢 阀芯、硬密封阀座、防腐喷涂涂料的
16、应用，以 及国外先进的密封结构设计技术及制造工艺 的引进，使得我国阀门部分产品的技术指标 已经接近和达到国际先进水平，在实际运用 上， 能够取代进口产品。 常用阀门应用 在城镇供水行业中广泛使用的是中低压 阀门、特别低压大口径阀门 ) 闸阀 闸阀的使用历史相对来说比较悠久，特 城 镇 供 水 中 常 蒋 用 勇 阀 门 使 用 探 讨 别是在口径 +2$#00 以下的闸阀在各类阀门中仍占主导地 位。 闸阀按其阀板形状可分为平行闸阀和楔形闸阀， 楔形闸阀 在国际上使用比较普遍，其特征是阀板前后压差使阀板强制 压在出口侧的阀座上， 密封性较好， 且阀门全开时， 由于阀板 不留在流路上， 压力损失小。普通闸阀的缺点主要表现在： 一 是操作力矩大， 操作时易使阀体、 阀杆损坏， 特别是大口径闸 阀；二是闸阀的外形尺寸和重量也较大，如 +2) #00 口径 的闸阀约 $ #00 高， 需要 ( 个人操作， 所以闸阀一般适用于 +2� 以下的小口径范围内；三是闸阀从全开到中间开 度， 阀门的流阻较小， 接近全闭时， 流阻急剧增加； 若阀门开度 极小时， 开口处的流速极快， 会使闸板下侧产生气蚀， 并伴有 激烈的振动的噪声， 长时间节流运转， 往往会使阀体和闸板的 金属发生气蚀； 闸阀工况处在中间开度时， 由于阀板靠两侧导 ! ! 安徽建筑 #$ % & 万方数据
