鋼套鋼直埋保溫鋼管保溫技術(shù)探討

鋼套鋼直埋保溫鋼管保溫技術(shù)探討 前直埋高溫蒸汽管道敷設(shè)工程中, 防腐、保溫結(jié)構(gòu)在工程總投資中約占1/ 3左右。從國(guó)內(nèi)實(shí)際使用情況看, 直埋管道的腐蝕狀況與保溫結(jié)構(gòu)是否合理有著密切的關(guān)系。因此, 處理好保溫結(jié)構(gòu)對(duì)延長(zhǎng)直埋管道使用壽命和進(jìn)一步發(fā)揮直埋敷設(shè)的經(jīng)濟(jì)效果有著十分重要的意義。本文僅就直埋蒸汽管道施工中的保溫作法提出一些看法。 一、直埋高溫蒸汽管道保溫材料和保溫結(jié)構(gòu) . 1直埋高溫蒸汽管道敷設(shè)對(duì)保溫結(jié)構(gòu)的要求 直埋高溫蒸汽管道保溫層直接與土壤接觸,容易受到潮氣和地下水的浸襲。保溫結(jié)構(gòu)一旦吸濕, 導(dǎo)熱系數(shù)成倍增加使保溫層起不到應(yīng)有的保溫作用, 同時(shí)管道長(zhǎng)期處于濕熱狀態(tài)下工作, 將會(huì)加速管道的腐蝕。國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為要防止管道出現(xiàn)腐蝕最主要的是防止水及潮氣接觸管子表面。但是從目前條件看, 還沒(méi)有一種可直接涂于管子表面, 能耐高溫( >100℃) 潮濕這種惡劣條件而可靠有效的防腐蝕涂料。所以從保溫及防腐兩個(gè)角度都要求直埋管道使用的保溫材料及保溫結(jié)構(gòu)同時(shí)具備保溫及防水的雙重性能。也就是說(shuō)保溫材料除了要有一定的高抗壓強(qiáng)度、低導(dǎo)熱系數(shù)和高耐熱性, 同時(shí)還應(yīng)具有憎水性以及便于制成整體、連續(xù)、無(wú)縫隙的保溫結(jié)構(gòu)。這就是近二十年來(lái)國(guó)內(nèi)外直埋敷設(shè)保溫材料及保溫結(jié)構(gòu)發(fā)展的總的趨勢(shì)。 2保溫材料 目前國(guó)內(nèi)外適用于直埋高溫蒸汽管道敷設(shè)的保溫材料綜合起來(lái)主要可以分為硅酸鹽、瀝青及泡沫塑料三種類(lèi)型。為便于比較現(xiàn)將其性能簡(jiǎn)略介紹如下: ( 1 ) 硅酸鹽類(lèi): 主要有泡沫混凝土和加氣混凝土兩種。導(dǎo)熱系數(shù)較高(入= 0 .13大卡/ 米? 時(shí)? ℃ ) 吸濕性強(qiáng), 絕緣性能差。施工方法有現(xiàn)場(chǎng)澆筑和工廠預(yù)制兩種。 ( 2 ) 瀝青類(lèi): 它有瀝青粉自熔結(jié)和以瀝青為膠結(jié)劑與輕質(zhì)保溫材料混合而成的各種新型保溫材料兩類(lèi)。前者是將高軟化點(diǎn)的粉末狀瀝青按一定顆粒粒徑級(jí)配填充在管道四周。 在管內(nèi)熱介質(zhì)溫度作用下, 使管道周?chē)臑r青熔化而形成密實(shí)的瀝青防水層。稍遠(yuǎn)的部位仍保持原有疏松狀態(tài)起保溫作用。后者有瀝青珍珠巖, 瀝青硅石, 瀝青陶粒等多個(gè)品種。膨脹珍珠巖具有強(qiáng)力吸水的特性。但是與熔化的熱瀝青混合后, 其表面包裹上了一層憎水的瀝青膜。這樣改變了吸水的特性而成為憎水性保溫材料—瀝青珍珠巖。它無(wú)腐蝕性近似于中性材料(p h 值為6 .9)。瀝青珍珠巖是在熱狀態(tài)下壓縮成型的。通常是在工廠里使用機(jī)械把它直接擠壓在管子上制成整體式保溫管。 ( 3 ) 泡沫塑料類(lèi): 輸送熱介質(zhì)的埋地管道使用硬質(zhì)泡沫塑料保溫是從1 9 6 5 年澳大利亞修建條原長(zhǎng)輸管線開(kāi)始的。以后由于其顯示優(yōu)異的保溫和防水性能而得到了很快的發(fā)展。目前, 國(guó)外用于熱力管道保溫的硬質(zhì)泡沫塑料, 主要是聚氯基脂硬質(zhì)泡沫塑料(簡(jiǎn)稱(chēng)聚氨脂硬泡)。國(guó)內(nèi)除了這一品種外, 尚有一種與其十分相近的改性聚異脈酸脂硬質(zhì)泡沫塑料(簡(jiǎn)稱(chēng)脈酸脂硬泡) 。這種材料由于發(fā)泡過(guò)程中形成的微孔有90 % 以上是屬于封閉性的小孔。因此, 它們具有極小的導(dǎo)熱系數(shù), 幾乎不吸水, 絕緣性能好, 質(zhì)輕、耐熱, 耐化學(xué)性強(qiáng), 與金屬或非金屬都易粘接等優(yōu)點(diǎn), 是較理想的保溫防水材料。脈酸脂硬泡是在聚氨脂硬泡的分子結(jié)構(gòu)中引入了耐溫、耐燃的異脈酸脂環(huán)。因此, 它較聚氨脂具有更高的耐熱性能。成型方法一般是在予制廠內(nèi)用澆筑或噴涂的方法在管子外直接發(fā)泡成型制成整體式保溫管。 3保溫結(jié)構(gòu) 目前直埋高溫蒸汽管道保溫結(jié)構(gòu)型式大致上可以從制作工藝和管道的結(jié)合方式兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。從制作工藝上可分為現(xiàn)場(chǎng)溝槽填充和工廠預(yù)制保溫管兩種保溫結(jié)構(gòu)型式。工廠預(yù)制型, 它是由一層保溫層和二至三層防水層組成的復(fù)合式防腐結(jié)構(gòu)。由于泡沫塑料具有不吸水的優(yōu)點(diǎn),管壁上不設(shè)防腐措施。較外面的防水層除了防水作用外還起到保護(hù)保溫層不受損壞的作用。該防護(hù)層在國(guó)外有兩種作法, 一種為柔性防護(hù)如瀝青玻璃布, 聚氯乙烯薄膜。另一種是剛性防護(hù)如用鋼管, 硬塑料套管。工廠預(yù)制型保溫結(jié)構(gòu)外多一層防護(hù)層。在防水性能和防水結(jié)構(gòu)上要比一般填充型完善。而且材料消耗也較少。因此,一般情況下采用工廠預(yù)制型為宜。當(dāng)然填充型施工方法簡(jiǎn)單, 不用專(zhuān)門(mén)的施工機(jī)械。適合于工程量不大, 施工力量比較薄弱的單位。從管道與保溫結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式上分類(lèi)也有兩種不同的型式。一種是脫開(kāi)式, 它是在保溫層與管壁之間涂一層低軟化點(diǎn)的瀝青,重油等。當(dāng)管道升溫后該層物質(zhì)熔化, 使管道可在保溫層內(nèi)自由伸縮。另一種是緊箍式, 它是使保溫層緊緊包箍在管壁上, 管道溫度變化時(shí)保溫層與管道一起伸縮, 使保溫層與土壤之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。從使用效果看, 脫開(kāi)式所涂的瀝青、重油在使用過(guò)程中會(huì)逐漸流失或滲入保溫層內(nèi)以致在管壁外出現(xiàn)空隙。這樣當(dāng)保溫層損壞時(shí)地下水滲入管壁處造成管道大面積腐蝕。而緊箍式就不存在這個(gè)弱點(diǎn), 它提高了管道抗腐蝕能力。因此目前國(guó)外絕大部分保溫結(jié)構(gòu)采用緊箍式。目前, 我們?cè)跒r青珍珠巖保溫結(jié)構(gòu)中,在管壁上涂刷環(huán)氧樹(shù)脂漆。從短期試驗(yàn)看效果良好。但由了國(guó)內(nèi)缺乏高溫老化試驗(yàn)的評(píng)定方法和恰當(dāng)?shù)氖侄? 長(zhǎng)期使用效果考驗(yàn)。 4瀝青珍珠巖和泡沫塑料的使用范圍 ( 1 ) 對(duì)管內(nèi)介質(zhì)溫度的要求 泡沫塑料: 在地埋高溫蒸汽管道上實(shí)際使用溫度應(yīng)低于耐熱度指標(biāo)。聚氨脂不超過(guò)100 ℃ , 聚酸酯不超過(guò)150 ℃ 。瀝青珍珠巖: 瀝青在高溫下油脂成份會(huì)揮發(fā)并發(fā)生碳化現(xiàn)象, 致使瀝青珍珠巖失去防水性能, 導(dǎo)熱系數(shù)增大。因此它的較高使用溫度應(yīng)不超過(guò)150 ~ 160 ℃ 。 ( 2 ) 瀝青珍珠巖保溫適用的較大管徑 由于瀝青珍珠巖采用壓縮成型的加工工藝, 隨管徑加大其剛度逐漸減小。由子管道彈性變形而使保溫層出現(xiàn)裂紋。為此, 瀝青珍珠巖以使用在d g 5 0 0 以下管道為宜。 ( 3 ) 對(duì)地下水的適應(yīng)能力 由于瀝青珍珠巖不完全防水, 因此僅適宜在地下水位以上的地方使用。如在地下水位以下的地方使用還待進(jìn)一步研究。 二、保溫層厚度經(jīng)濟(jì)分析 用經(jīng)濟(jì)比較的手段確定保溫層的經(jīng)濟(jì)厚度, 應(yīng)該考慮以較少的耗能來(lái)?yè)Q取較大的節(jié)能效果。因此, 在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較時(shí)要考慮到節(jié)約熱能是直接節(jié)能的意義, 不應(yīng)該片面地追求償還年限的極小值, 而是可以在國(guó)家允許的償還年限的前提下, 把保溫層厚度選擇的厚些。 結(jié)束語(yǔ) 高溫蒸汽管道直埋技術(shù)已越來(lái)越多的得到應(yīng)用, 良好的保溫對(duì)提高管道的安全可靠性, 減少熱損失, 創(chuàng)造良好的工作熱環(huán)境, 節(jié)約能源都有重要的意義。因此, 充分發(fā)揮它的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，很好地解決管線保溫材料耐高溫與防水、防腐相結(jié)合的問(wèn)題，不僅降低了工程投資，而且節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用，符合國(guó)家節(jié)能減排的政策要求，值得推廣和應(yīng)用。