我国对于蒸汽管道直埋技术的研究与开发,是摸索前进的,在摸索保温结构型式过程中,大致分为三个阶段。保温结构结合内固定在应用中从设计、制作和施工已有一整套成熟经验,并且实际应用效果良好,已成为蒸汽直埋管道应用的必然选择。由于土壤是一种很好的保温材料,管道埋深越大外壳温度及土壤温度场就越高,所以,蒸汽管道直埋以浅埋为有利。为保证补偿环节的可靠性,设计跨度不宜大于100m,补偿量不宜大于200mm,但设计的跨度也不宜太小,以免增大管道投资,况且,固定支架及补偿器处是薄弱环节,处理不好会影响整个管网的使用寿命。另外,变径及管壁厚度变化处,应设补偿器或固定支架,固定支架应设在管壁厚度较大的一侧。
随着我国经济社会持续快速发展,天然气需求大幅度增长,由于大型气田往往远离消费中心,天然气从气井开采出来后,经过矿场集输管道集中到净化厂处理后,由长输管道送至城市管网,供给工业或民用的用户。长输管道是连接气田净化处理厂与城市门站之间的干线输气管道,它具有输气量大、压力高、运距长的特点。考虑到地形、人员密集程度、维护、经济投入等因素,长输管道、电气化铁路、高压电力线路的铺设都遵循路权择优的原则。与此同时,多年来基础建设的积累,适合铺设发展的空间受到制约,长输管道不可避免的与高压线路交叉伴行,甚至局部地区集中在一个所谓的“公共走廊”。尤其在一些经济发达地区,长输管线很难保证距高压线一塔(杆)的距离。在这种条件下,长输埋地管道附近的架空高压交流输电线路或电气化铁路将会通过电阻耦合、电容耦合或电磁感应耦合的作用,对埋地管道产生杂散电流干扰腐蚀。
蒸汽直埋管道的固定形式有两种即内固定形式和外固定形式,外固定即工作芯管和外保护管同时固定,在每一段管道和补偿器的两端,都要设两个很大的钢筋混凝土支墩,才能保证管道的固定。"塑套钢"和"玻璃钢套钢"保温结构必须采取这种固定形式。内固定即内外管间的固定,内管通过一定的结构形式固定在外保护管上,充分利用外保护管的强度和刚度以及外保护管与土壤之间的磨擦力来使内管固定,可节省钢筋混凝土支墩。只有以钢管作为外保护管才可能采用内固定形式。外固定因为必须设钢筋混凝土支墩,所以施工占地大、投资多,工期长,而且支墩是管道的薄弱部位,该部位易产生"热桥",也易出现渗水现象,管道运行不正常时,该部位也易出现事故。特别是对"钢套钢"保温结构,由于温升引起的外钢管热应力特别大,钢筋混凝土支墩的尺寸也特别大,该部位也更易出现事故。对"钢套钢"保温结构,采用内固定结构具有很大的优越性。
新型保温材料性能指标(1)导热系数。表示保温材料传递热量能力大小的系数称为导热系数,单位为w/(m·K)。导热系数越小,材料的保温性越好。(2)密度。保温材料的密度定义同其他材料一样,这里要说明的是,保温材料的密度对其保温性能有明显的影响。(3)吸水率和透湿系数。材料吸收水分的能力称为吸水率,单位为g/100 cm3。透湿系数表示材料能透过水蒸气的能力,单位为g/(m2·S·Pa)。吸水率和透湿系数是保温材料非常重要的性能指标,在比较潮湿的地方,应选用吸水率较低的保温材料。如在较潮湿的地下暖气沟内,不应选用吸水率较高的岩绵作保温材料;而在冷冻、空调工程中,设备、管道的表面温度一般都在空气露点温度以下,选用有一定吸水能力和透湿能力的保温材料(如离心玻璃绵)的同时,还要增设防潮层(如铝箔),并注意防潮层的严密,如果保温材料受潮,其保温性能则因此而恶化,甚至产生冷凝水污染环境。(4)防火性能。防火性能表示材料的阻燃性能,一般用氧指数表示,其值越大,表明其阻燃性能越好。消防部门对不同部位的保温材料有不同的要求,如对暗装保温材料的阻燃性能要求高于明装的保温材料。(5)吸声系数。材料吸收的声能与入射声能的比值称为吸声系数,其值越大,表明该材料的吸声性能越好。离心玻璃绵因其吸声性能极佳,近年来广泛用于空调工程,平均吸声系数在0.6~0.8之间。(6)机械强度。表示材料在外力作用下抵抗破坏的能力。保温材料应具有一定的强度,以减少在运输和安装过程中的损失(在外力作用下易变形、破坏)。(7)适用温度范围。不同保温材料有不同的温度适用范围,故选用时应注意,如聚苯乙烯泡沫塑料的耐热只有80℃,所以不能用于热力工程中。除考虑保温材料性能外,在选用时还要考虑其他因素。保温材料应对人身体无害,如硬质聚氨酯泡沫塑料可预制或在现场发泡,施工非常方便,并能与其他材料牢固黏结。又如岩绵保温材料对人的皮肤有一定的刺激,选用一定要慎重。