直埋蒸汽管道的设计要点探讨

朱彦

中国航空工业成都飞机公司 四川成都 610091

随着我国深入推进经济社会发展，生态文明建设工作日益凸显，企业也逐步重视对厂区环境的治理。为了打造公园式绿色工厂，某些企业逐步对原有架空蒸汽管道实行了下地改造。针对蒸汽管道直埋技术我国进行了深入研究，并且取得了一定成效，而我们通过分析蒸汽管道直埋技术方法，则可以将其中一些科学依据提供给我国蒸汽管道节能技术的发展中[1]。

1 直埋蒸汽管道的概述

在直埋蒸汽管道中，主要由保温层、工质管、内层、外钢管、有机保温层等部门组成。其中，在内层方面主要是针对工质管伸缩运行时对保温层产生的摩擦作用进行处理，具有一定延伸性、回弹性，可以包括在外层，可以在路面振动方面对工质管造成的影响予以降低。而工质管则是用于工作的钢管，主要是传输各种介质。保温层结构的制作材料是质地较硬的保温瓦块，在内层之外发挥支撑作用。有机保温层则是针对主保温和外钢管之间利用聚氨酯发泡层进行固定和结合，通常采用40毫米以下的厚度，这种聚氨酯材料通常可以耐受150摄氏度以上的高温。而外钢管则主要发挥防护、负载、防腐等作用，有效降低内钢管产生的摩擦力。在现阶段对蒸汽直埋管道的应用中，主要采用了内滑动型和外滑动型两种结构类型。

1.1 内滑动型

在内滑动型结构的应用过程中，通常是采用无机类保温材料包裹在工作钢管外层，通过这种方式可以显著提升保温管道的耐温性，并且这种材料自身可以承受极高的温度，可以有效降低外壁温度，保证将温度控制在聚氨酯材料可以承受的温度范围内，选择聚氨酯发泡包裹在其外部，并利用外管套包裹进一步提升防水性，在这一保温结构设计中，将聚氨酯材料的保温性能优势充分发挥了出来，并对其粘结力强、抗压能力强等特点加以利用，形成了复合保温管道[2]。

1.2 外滑动型

在应用外滑动型管道过程中，管沟防水性能容易受到影响，因此采用支架设置在了外管内部，让外部的钢外管套与工作钢管、相应保温材料之间产生滑动，这种外滑动现象也就构成了钢管沟构造。

2 蒸汽管道直埋技术

在蒸汽直埋管道应用中，危险性较高，针对温度高于250摄氏度、压力高于1.0MPa的管道尤为显著，具有高温性、高压性，远超过热水管道，在热水管道中温度通常不会超过150摄氏度，而压力更是低于1.3MPa。因此，针对蒸汽管道直埋工程质量信息，需要采用设计和计算的方式进行获取。

2.1 保温和热力计算

首先，计算保温层厚度，针对直埋蒸汽管道，需要按照相关原理进行实际的计算，通常需要对无内热源稳态一维圆筒导热方面相关原理加以运用，将能量守恒定律作为原则，表述出保温层中任意半径位置对应的温度数值，通常利用微积分表达式进行表示。在实际工程计算过程中通常会对管道外表面温度tw进行确定，利用t1表示工作钢管半径rt的对应温度，公式为tw=33.4+0.028（t1-50），利用这个公式可以对外表面温度进行计算，从而对边界条件予以确定。之后，使用傅里叶定律、积分等方式推导热流量，结合相关公式对保温层的温度进行联合计算。这个过程中涉及到了十分复杂的计算。针对相应的公式，相关工作人员对一定应用程序进行编写用于解答这些公式，便于后续计算工作，之后借助保温管道适当调整表面温度，并对保温层厚度进行调整，并结合相关公式有效控制散热损失。

其次，管道降温，部分蒸汽管道只负责较短的输送距离，在流速选择过程中通常也清楚掌握了流量数值。并且，在实际计算过程中并不需要对温降、管道沿途压力损失等予以考虑，计算过程中只需要将蒸汽管道直径作为依据。在针对蒸汽管道压力损失进行计算时，需要对其密度变化予以考虑并对其蒸汽平均密度进行确定，对热损失、温降、平均密度等予以进一步计算[3]。

2.2 管道敷设

首先，工作钢管的设计，在钢套结构中工作钢管位于保温层中间位置，通常为了保证工作钢管可以自由延伸会设置一层耐磨减阻层，保证在一定膨胀状态小阻力也在可以承受范围内，从而可以稳定运行。同时，在两个钢管之间可以借助导向支架保持钢管同心，保证工作钢管运行状态维持正常。针对直管段的推力可以采用相关公式进行计算，计算出的推力属于固定节，之后就可以实现对工作钢管整体强度的计算了。在对弯管进行设计时需要进行固定节的设置，选择距离弯头较近的位置作为固定节设置位置，同时，可以采用同一公式对固定节推力进行计算。在验算强度过程中需要对压力产生的应力进行计算设计，在这一过程中需要保证在管道不利点中，合成应力低于许用应力，并在一定温度下计算出许用应力。钢管的保护设计，保护钢管与土壤之间紧密贴合在一起，具有一定保护作用。因此需要对防腐措施、防护处理等方面予以加强，在实际设计过程中可以向管道周围添加150mm的沙，从而保证实现具有持久防护性能的防腐层，并且不容易破损。同时，针对土壤、管道之间，对一定摩擦系数予以保证，从而便于后续计算管道的摩擦力。另外，在保护钢管上方还需要设置钢筋混凝土，从而实现良好的固定作用。还有，需要对温度因素予以考虑，就是指保护钢管的温度，通常包括28摄氏度和50摄氏度。所以，需要对其进行充分的利用，对钢管进行热补偿，采取一次性补偿，无补偿等方式处理[4]。

3 结语

在当前工程使用中逐渐广泛应用了直埋敷设热力管道，发挥了较为显著的应用优势。在我国工程技术发展过程中逐渐颁布和实施了相关技术规程，将相关技术体系规程、规范等提供给了蒸汽管道直埋敷设技术。如果要对工程质量予以保证并实现直埋蒸汽管道敷设质量的提升，需要根据具体情况进行保温结构设计，从而提高工程运行的可靠性。