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[摘 要]随着城市建设的发展，对城市环境和景观的要求越来越高，市政管网工程中管道敷设从地上转入地下，直埋高温蒸汽管道保温技术在城市集中供热工程中也得到广泛应用，直埋蒸汽管道技术的行业标准还在研讨中，目前处于边研究、边实践、边总结阶段， 并逐步趋向成熟。
[关键词]直埋高温 蒸汽管道 保温技术
中图分类号：TS106.68 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0023-01
引言
在当前的城市规划建设中，高温蒸汽管道直埋比架空敷设或地沟埋置具有更多优点，例如施工周期较短、土建与建材费用得以大量减少、较低的造价成本、良好的保温效果、低度的热损耗、较长的使用寿命和相对低廉的维护费用等等，为社会带来多方面的效益，因而高温蒸汽管道直埋敷设作业在工程建设中得到广泛应用。
1.高温蒸汽管道直埋的设计思路
高温蒸汽管道直埋与热水管道直埋均具有明显优越性，但两者在管道保温结构和管网运行参数方面有明显差异。与热水管道直埋设计不同，在直埋蒸汽管道设计中，其管系整体的热应力必须得到有效释放，即必须产生有效的热位移；同时，就温差数值的比较来讲，高温蒸汽管道远远高于热水管道，且随着温度的升高，其钢材线膨胀系数也随之有一定程度的增大，因此在长度相同的情况下，与130℃的热水管道相比，300℃高温蒸汽管道的热伸长量为前者的一倍还要多。同时限于补偿器的补偿能力差异，与直埋热水管相比，直埋蒸汽管道固定墩的间距要小得多；而在保温结构方面，直埋蒸汽水管道具有较大的补偿量，工作钢管与保温材料外壳间不再是一个整体，而需要成为脱开式的管中管运动。因而直埋热水管道的设计理念和方法对于高温蒸汽管道直埋设计并不适用。所以，在设计高温蒸汽管道直埋作业过程中，设计方参考了架空管道和地沟埋置方法，但又存在明显的区别。与架空管道和地沟埋置的管道敷设作业不同，高温蒸汽管道直埋方式下的保温结构对于管道补偿方式和管道出现热膨胀效应的限制有影响作用。与此同时，管道失稳的条件决定了架空管道和地沟埋置两个固定点间的长度值，补偿器所具有的补偿能力和管径的大小也影响到此数值；而对于蒸汽管道直埋来说，其两个固定点之间长度的最大值受到管道保温结构和补偿器所具备的的补偿能力两者同时的约束和限制。比如说，弯头或直管段的径向位移空间受到了保温结构的限制，设计时需要局部特殊处理（做地沟或采用球型补偿器）。但在设计方法方面，蒸汽管道的架空敷设或地沟埋置与直埋作业是一致的，均采用了弹性分析法。
2.高温蒸汽管道直埋敷设的主要问题
2.1投资运行费用
高温蒸汽管道直埋敷设投入费用先期费用不会很高，但是后期运行投入量持续增大，要求管道施工建设单位需具备相应经济建设能力，保证高温蒸汽管道直埋敷设工作的顺利建设施工及正常运行使用。
2.2安全维护系统
高温蒸汽管道直埋敷设在地表下，造成蒸汽管道敷设施工完成之后的运行维护保障工作面临不能直观察看操作的难题，容易造成地下管道出现问题不能及时发现处理从而引起更大面积的故障破坏。目前主要通过在管道保温结构中设置报警系统能监控管道运行过程中发生蒸汽泄漏，保温层故障等管道运行问题。
2.3专业人才队伍
有限的实践和科学理论都已证明高温蒸汽管道直埋敷设相较其他敷设方法具有明显优势，是未来蒸汽管道敷设的重要方向。专业技术人才队伍的培养建设，是促进高温蒸汽管道直埋敷设发展的前提因素，需加大投入力度，力求早日建设成一只相应的高素质能力的高温蒸汽管道直埋敷设专业队伍。
3.直埋高温蒸汽管道保温材料和保温结构
3.1直埋高温蒸汽管道敷设对保温结构的要求
直埋高温蒸汽管道保层直接与土壤接触，容易受到潮气和地下水的浸袭。保温结构一旦吸湿， 导热系数成倍增加使保温层起不到应有的保温作用， 同时管道长期处于湿热状态下工作， 将会加速管道的腐蚀。国内外普遍认为要防止管道出现腐蚀最主要的是防止水及潮气接触管子表面。但是从目前条件看， 还没有一种可直接涂于管子表面， 能耐高
温（ >100℃） 潮湿这种恶劣条件而可靠有效的防腐蚀涂料。所以从保温及防腐两个角度都要求直埋管道使用的保温材料及保温结构同时具备保温及防水的双重性能。也就是说保温材料除了要有一定的高抗压强度、低导热系数和高耐热性， 同时还应具有憎水性以及便于制成整体、连续、无缝隙的保温结构。这就是近二十年来国内外直埋敷设保温材料及保温结构发展的总的趋势。
3.2保温材料
目前国内外适用于直埋高温蒸汽管道敷设的保温材料综合起来主要可以分为硅酸盐、沥青及泡沫塑料三种类型。为便于比较现将其性能简略介绍如下：
（ 1 ） 硅酸盐类： 主要有泡沫混凝土和加气混凝土两种。导热系数较高（入= 0 .13大卡/ 米· 时· ℃ ） 吸湿性强， 绝缘性能差。施工方法有现场浇筑和工厂预制两种。
（ 2 ） 沥青类： 它有沥青粉自熔结和以沥青为胶结剂与轻质保温材料混合而成的各种新型保温材料两类。前者是将高软化点的粉末状沥青按一定颗粒粒径级配填充在管道四周。
在管内热介质温度作用下， 使管道周围的沥青熔化而形成密实的沥青防水层。稍远的部位仍保持原有疏松状态起保温作用。后者有沥青珍珠岩， 沥青硅石， 沥青陶粒等多个品种。膨胀珍珠岩具有强力吸水的特性。但是与熔化的热沥青混合后， 其表面包裹上了一层憎水的沥青膜。这样改变了吸水的特性而成为憎水性保温材料—沥青珍珠岩。它无腐蚀性近似于中性材料（P H 值为6 .9）。沥青珍珠岩是在热状态下压缩成型的。通常是在工厂里使用机械把它直接挤压在管子上制成整体式保温管。
（ 3 ） 泡沫塑料类： 输送热介质的埋地管道使用硬质泡沫塑料保温是从1 9 6 5 年澳大利亚修建第一条原油长输管线开始的。以后由于其显示优异的保温和防水性能而得到了很快的发展。目前， 国外用于热力管道保温的硬质泡沫塑料， 主要是聚氯基甲酸脂硬质泡沫塑料（简称聚氨脂硬泡）。国内除了这一品种外， 尚有一种与其十分相近的改性聚异氰脉酸脂硬质泡沫塑料（简称脉酸脂硬泡） 。这种材料由于发泡过程中形成的微孔有90 % 以上是属于封闭性的小孔。因此， 它们具有极小的导热系数， 几乎不吸水， 绝缘性能好， 质轻、耐热， 耐化学性强， 与金属或非金属都易粘接等优点， 是较理想的保温防水材料。脉酸脂硬泡是在聚氨脂硬泡的分子结构中引入了耐温、耐燃的异氰脉酸脂环。因此， 它较聚氨脂具有更高的耐热性能。成型方法一般是在予制厂内用浇筑或喷涂的方法在管子外直接发泡成型制成整体式保温管。
4.结语
高温蒸汽管道直埋技术已越来越多的得到应用， 良好的保温对提高管道的安全可靠性， 减少热损失， 创造良好的工作热环境， 节约能源都有重要的意义。因此， 充分发挥它的技术优势，很好地解决管线保温材料耐高温与防水、防腐相结合的问题，不仅降低了工程投资，而且节约了运行费用，符合国家节能减排的政策要求，值得推广和应用。
参考文献
[1] 宋长华. 蒸汽管道的热经济学设计分析[J]. 重庆电力高等专科学校学报. 1999（01）
[2] 黄儒林. 蒸汽管道的泄漏能量不容忽视[J]. 北京节能. 2000（03）
[3] 谢昇，吴吁生，张国钊. 低压蒸汽管道保温层经济厚度计算[J]. 山西化工. 2007（06）
[关键词]直埋高温 蒸汽管道 保温技术
中图分类号：TS106.68 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0023-01
引言
在当前的城市规划建设中，高温蒸汽管道直埋比架空敷设或地沟埋置具有更多优点，例如施工周期较短、土建与建材费用得以大量减少、较低的造价成本、良好的保温效果、低度的热损耗、较长的使用寿命和相对低廉的维护费用等等，为社会带来多方面的效益，因而高温蒸汽管道直埋敷设作业在工程建设中得到广泛应用。
1.高温蒸汽管道直埋的设计思路
高温蒸汽管道直埋与热水管道直埋均具有明显优越性，但两者在管道保温结构和管网运行参数方面有明显差异。与热水管道直埋设计不同，在直埋蒸汽管道设计中，其管系整体的热应力必须得到有效释放，即必须产生有效的热位移；同时，就温差数值的比较来讲，高温蒸汽管道远远高于热水管道，且随着温度的升高，其钢材线膨胀系数也随之有一定程度的增大，因此在长度相同的情况下，与130℃的热水管道相比，300℃高温蒸汽管道的热伸长量为前者的一倍还要多。同时限于补偿器的补偿能力差异，与直埋热水管相比，直埋蒸汽管道固定墩的间距要小得多；而在保温结构方面，直埋蒸汽水管道具有较大的补偿量，工作钢管与保温材料外壳间不再是一个整体，而需要成为脱开式的管中管运动。因而直埋热水管道的设计理念和方法对于高温蒸汽管道直埋设计并不适用。所以，在设计高温蒸汽管道直埋作业过程中，设计方参考了架空管道和地沟埋置方法，但又存在明显的区别。与架空管道和地沟埋置的管道敷设作业不同，高温蒸汽管道直埋方式下的保温结构对于管道补偿方式和管道出现热膨胀效应的限制有影响作用。与此同时，管道失稳的条件决定了架空管道和地沟埋置两个固定点间的长度值，补偿器所具有的补偿能力和管径的大小也影响到此数值；而对于蒸汽管道直埋来说，其两个固定点之间长度的最大值受到管道保温结构和补偿器所具备的的补偿能力两者同时的约束和限制。比如说，弯头或直管段的径向位移空间受到了保温结构的限制，设计时需要局部特殊处理（做地沟或采用球型补偿器）。但在设计方法方面，蒸汽管道的架空敷设或地沟埋置与直埋作业是一致的，均采用了弹性分析法。
2.高温蒸汽管道直埋敷设的主要问题
2.1投资运行费用
高温蒸汽管道直埋敷设投入费用先期费用不会很高，但是后期运行投入量持续增大，要求管道施工建设单位需具备相应经济建设能力，保证高温蒸汽管道直埋敷设工作的顺利建设施工及正常运行使用。
2.2安全维护系统
高温蒸汽管道直埋敷设在地表下，造成蒸汽管道敷设施工完成之后的运行维护保障工作面临不能直观察看操作的难题，容易造成地下管道出现问题不能及时发现处理从而引起更大面积的故障破坏。目前主要通过在管道保温结构中设置报警系统能监控管道运行过程中发生蒸汽泄漏，保温层故障等管道运行问题。
2.3专业人才队伍
有限的实践和科学理论都已证明高温蒸汽管道直埋敷设相较其他敷设方法具有明显优势，是未来蒸汽管道敷设的重要方向。专业技术人才队伍的培养建设，是促进高温蒸汽管道直埋敷设发展的前提因素，需加大投入力度，力求早日建设成一只相应的高素质能力的高温蒸汽管道直埋敷设专业队伍。
3.直埋高温蒸汽管道保温材料和保温结构
3.1直埋高温蒸汽管道敷设对保温结构的要求
直埋高温蒸汽管道保层直接与土壤接触，容易受到潮气和地下水的浸袭。保温结构一旦吸湿， 导热系数成倍增加使保温层起不到应有的保温作用， 同时管道长期处于湿热状态下工作， 将会加速管道的腐蚀。国内外普遍认为要防止管道出现腐蚀最主要的是防止水及潮气接触管子表面。但是从目前条件看， 还没有一种可直接涂于管子表面， 能耐高
温（ >100℃） 潮湿这种恶劣条件而可靠有效的防腐蚀涂料。所以从保温及防腐两个角度都要求直埋管道使用的保温材料及保温结构同时具备保温及防水的双重性能。也就是说保温材料除了要有一定的高抗压强度、低导热系数和高耐热性， 同时还应具有憎水性以及便于制成整体、连续、无缝隙的保温结构。这就是近二十年来国内外直埋敷设保温材料及保温结构发展的总的趋势。
3.2保温材料
目前国内外适用于直埋高温蒸汽管道敷设的保温材料综合起来主要可以分为硅酸盐、沥青及泡沫塑料三种类型。为便于比较现将其性能简略介绍如下：
（ 1 ） 硅酸盐类： 主要有泡沫混凝土和加气混凝土两种。导热系数较高（入= 0 .13大卡/ 米· 时· ℃ ） 吸湿性强， 绝缘性能差。施工方法有现场浇筑和工厂预制两种。
（ 2 ） 沥青类： 它有沥青粉自熔结和以沥青为胶结剂与轻质保温材料混合而成的各种新型保温材料两类。前者是将高软化点的粉末状沥青按一定颗粒粒径级配填充在管道四周。
在管内热介质温度作用下， 使管道周围的沥青熔化而形成密实的沥青防水层。稍远的部位仍保持原有疏松状态起保温作用。后者有沥青珍珠岩， 沥青硅石， 沥青陶粒等多个品种。膨胀珍珠岩具有强力吸水的特性。但是与熔化的热沥青混合后， 其表面包裹上了一层憎水的沥青膜。这样改变了吸水的特性而成为憎水性保温材料—沥青珍珠岩。它无腐蚀性近似于中性材料（P H 值为6 .9）。沥青珍珠岩是在热状态下压缩成型的。通常是在工厂里使用机械把它直接挤压在管子上制成整体式保温管。
（ 3 ） 泡沫塑料类： 输送热介质的埋地管道使用硬质泡沫塑料保温是从1 9 6 5 年澳大利亚修建第一条原油长输管线开始的。以后由于其显示优异的保温和防水性能而得到了很快的发展。目前， 国外用于热力管道保温的硬质泡沫塑料， 主要是聚氯基甲酸脂硬质泡沫塑料（简称聚氨脂硬泡）。国内除了这一品种外， 尚有一种与其十分相近的改性聚异氰脉酸脂硬质泡沫塑料（简称脉酸脂硬泡） 。这种材料由于发泡过程中形成的微孔有90 % 以上是属于封闭性的小孔。因此， 它们具有极小的导热系数， 几乎不吸水， 绝缘性能好， 质轻、耐热， 耐化学性强， 与金属或非金属都易粘接等优点， 是较理想的保温防水材料。脉酸脂硬泡是在聚氨脂硬泡的分子结构中引入了耐温、耐燃的异氰脉酸脂环。因此， 它较聚氨脂具有更高的耐热性能。成型方法一般是在予制厂内用浇筑或喷涂的方法在管子外直接发泡成型制成整体式保温管。
4.结语
高温蒸汽管道直埋技术已越来越多的得到应用， 良好的保温对提高管道的安全可靠性， 减少热损失， 创造良好的工作热环境， 节约能源都有重要的意义。因此， 充分发挥它的技术优势，很好地解决管线保温材料耐高温与防水、防腐相结合的问题，不仅降低了工程投资，而且节约了运行费用，符合国家节能减排的政策要求，值得推广和应用。
参考文献
[1] 宋长华. 蒸汽管道的热经济学设计分析[J]. 重庆电力高等专科学校学报. 1999（01）
[2] 黄儒林. 蒸汽管道的泄漏能量不容忽视[J]. 北京节能. 2000（03）
[3] 谢昇，吴吁生，张国钊. 低压蒸汽管道保温层经济厚度计算[J]. 山西化工. 2007（06）