时间：2013年06月22日 分类：推荐论文 次数：
摘要：目前直埋蒸汽管道在我国城镇集中供热管网中已得到大量应用。设计及施工技术日渐成熟，各地在工程实践中积累了丰富的经验。本文首先分析了直埋蒸汽管道的发展已布置情况，并就“钢套钢”蒸汽管道附件设计进行了重点阐述。
关键词：直埋蒸汽管道,钢套钢,设计
一、直埋蒸汽管道技术发展迅速原因分析
目前，我国直埋蒸汽管道市场需求愈来愈大，而且有迅猛发展之势。这种局面的出现，主要由以下原因促成：
1.1我国推广“集中供热”、“热电联产”、“三联供”等节能、环保政策的需要;
1.2现代文明城镇建设的加速和对节能、环保的高要求;
1.3国家为了提高人民生活质量水平，供热范围由严寒的“三北”地区(即华北、东北、西北)向广阔的冬寒夏热的“过渡地区”扩展的需求。
二、蒸汽管道的布置和补偿
2.1蒸汽管道的布置。由工厂系统进入装置的主蒸汽管道，宜布置在管廊的上层，蒸汽管道应按照下列要求布置：蒸汽支管应从主管的顶部引出，当工艺要求支管上设置切断阀时，切断阀应布置在靠近主管的水平管段上;支管不得从用气要求很严格的蒸汽管道上接出;蒸汽主管进入装置界区的切断阀上游和主管末端应设排水设施;蒸汽管道的低点宜设排液设施，排液设施应根据不同情况设放净阀、分液包、或疏水阀;蒸汽管道应设置高点放空，放空阀宜采用闸阀，直接排至大气的蒸汽放空管，宜在阀门下游开一个Φ6～Φ10mm的排液孔，并引至安全位置。
2.2蒸汽管道的铺设方式。蒸汽管道的铺设方式分为地上和地下。地上铺设即架空铺设，按管架高度可分为高、中、低三个档次，高管架h≥4.5m、中管架2.5m≤h<4.5m、低管架0.3≤h<2.5m。地下铺设可分为地沟和直埋铺设，地沟铺设一般有通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。直埋铺设投资小，但维修不方便，补偿能力不足，目前一般不宜采用;地沟铺设投资较高, 容易积水, 管道易被淹泡, 不便于维护管理, 目前一般也较少采用。蒸汽管道常采用架空铺设, 具有投资较低, 运行稳定可靠, 便于维护管理等特点。在条件允许时宜采用中、低支架铺设, 这样可降低投资, 且便于维护, 尤其适用于工业企业内。在实际设计过程中, 应综合考虑铺设方式优缺点, 根据实际情况确定方案。
2.3 蒸汽管道的补偿蒸汽管道设计中对于管道热膨胀一般采用自然补偿和人工补偿两种方式加以解决。(1)自然补偿:对于有弯曲部分的热力管道,受热时自身可产生一定的弹性变形,而不会产生较大的热应力和管道轴向推力,从而有效防止管道及支架因受热而发生破坏, 这种借管道自身的弹性变形来吸收管道的热膨胀的补偿方法就是自然补偿。其弯曲部位可叫做自然补偿器。由于自然补偿法是利用管道本身变形来补偿, 所以在选择管道线路及其支架时, 必须注意力求使每两个固定支架间的管段尽可能由几个互相垂直而且长度不一的臂组成, 使管道具有柔韧性, 以保证管道变形时不产生过大的应力而造成破坏。(2)人工补偿:当管道热膨胀量过大时, 普遍采用的是各种类型的人工补偿器补偿。工业中常用的有方型补偿器,波纹补偿器及填料式补偿器三种。下面具体阐述一下三种补偿器的用途及优缺点：①方型补偿器具有补偿能力大、作用在固定支架上的轴向推力小、制造简单、使用维护方便等优点，缺点是尺寸较大,不能安装在狭窄的地方,流体阻力较大;②对于无约束型波纹补偿器, 是依靠波纹管的轴向伸缩来进行热补偿的,其补偿量比较小,而且会产生很大的轴向推力。如果波纹补偿器应用不当,它产生的管道轴向推力可能比想要消除的力还要大。拉伸或压缩波纹补偿器需要的力是相当大的, 为了使管道产生的轴向推力最小, 最好避免通过补偿器的轴向压缩或拉伸来吸收管道的膨胀。管道尽量不要选用波纹补偿器。③填料式补偿器广泛应用于不容易弯制的管路中,优点是占地面积小,伸缩量大;缺点是容易产生泄漏,运行一段时间后便需要更换填料。
三、“钢套钢”蒸汽管道附件设计要点
“钢套钢”蒸汽管道附件的设计质量非常重要，它直接影响到蒸汽管道的施工，因此，关键关节必须严格按照规范和规程进行计算和设计。
3.1补偿器的选择。一般在直埋蒸汽管道中，采用波纹管补偿器，但选用时应注意以下两点。①补偿量不应大于200mm。②要求波纹管补偿器生产厂家根据蒸汽参数进行应力计算，确定波高、波数、波板的层数及波纹管的材料。
目前，波纹管补偿器多采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制成。在运行中受拉应力、压应力及各种内应力联合作用下，如果管道内、外部环境中有氯、硫离子，极易受到穿晶应力腐蚀破坏，温度越高，氯、硫离子浓度越大，这种腐蚀破坏速度越快。故补偿器的材质应选用抗氯离子腐蚀材料SUS316L不锈钢。
在沿海地区、防腐条件恶劣环境下，也可考虑选择用直埋式套筒补偿器，因为它耐腐蚀、抗汽水冲击的能力强，价格相对较低，寿命长。目前，国内已经开发出很成熟的直埋式套筒补偿器，具有不需设置检查井、易安装、占地面积小、无泄漏、补偿量大等特点，弥补了传统套筒补偿器的自身不足，显示出明显的优势。另外波纹管补偿器最好在固定支架左右对称设置，以平衡固定支架受力，同时便于设置疏放水装置。
3.2 固定支架的设计。对固定支架的推力计算，除应考虑固定支架两侧管道补偿器的弹性反力、内压不平衡力及管道与滑动层的摩擦力外，对钢外套的复合保温管还应计算钢外套对固定支架的推力，如按外表面温度最高50℃计算，当工作钢管直径为DN250时，外保护套的直径为DN650时，采用钢外套管的固定支架推力在运行初期可达15000N左右。虽然，采用在钢外套管上设补偿器可减少对固定支架的推力，但由于外套管补偿器的防腐问题目前没有十分可靠的解决办法，从而不能保证管网的寿命。为解决上述问题，对固定支架的设计可采用相对固定的概念。
3.3 疏水点的设计。由于蒸汽管网运行负荷不稳定，甚至经常有间隙运行工况，在这一段时间内管道内会有凝结水，如不及时排出就会发生水击，严重时会对管网造成破坏。因此，合理设置疏水点是管系安全运行的保障。在疏水点的设计上应注意以下几点：①尽量沿管网气流方向并根据管系的路由高程将管系做成有坡度设计，即顺流疏水。②如遇到地下障碍多时，管道敷设呈起伏状时，采用多低点疏水。当逆汽流方向疏水时，应加大管道的坡度。③ 疏水点的形式由于管系运行时存在反复的热膨胀和收缩，会对疏水管根部焊口产生剪应力，产生疲劳，容易破坏。为避免这种情况发生，疏水点应尽量设在固定墩附近，或疏水点与固定墩作为一体。
3.4 三通、阀门、大小头设计。三通、阀门、大小头等管件在整个管系中是应力集中点，在工程设计中应通过分析管子的应力分布状况，尽量把这些管件布置在轴向、径向位移量相对较小的地方，即应靠近固定支架。
在选择阀门时，要考虑阀门承受内压及轴向力的能力，不选择铸铁阀门。总之，在管道附件设计中，固定墩采用内固定支架替代外固定支墩，既减少了由于外固定支墩需要做庞大的混凝土工作量问题，又很好解决了外固定支墩的防腐问题。疏水点、三通、阀门、大小头、排潮管等管道附件都应尽量靠近固定墩。
3.5 排潮管的设计。排潮管是直埋蒸汽管道不可缺少的重要组成部分，因为保温管在工厂生产、运输及安装过程中不可避免地含有或者会吸收一些潮气甚至少量水分，若不及时排除出去，开启暖线时很容易发生爆管事故。排潮管在每段封闭的管段之间宜设一至二个，排潮管不但有排潮的功能，还可以通过观察其排出的汽量来确定管段的渗泄情况。排潮管应引到地面上，行人车辆不易碰到的地方。排潮管管口要向下弯，以免雨雪由排潮管口进入管道保温层。
4 结语
直埋蒸汽管道工程是相关多专业的一项系统工程，但直埋蒸汽管网中管件的选择与设计至关重要，更是工程成败的关键。在以后的设计工作中，应该注意每个环节的把握，做好管道疏通，保证工程质量安全。