预制直埋蒸汽管道不能采用直埋热水管道的设计方法,因此我们对直埋蒸汽管道设计的基本构思借鉴了地沟与架空管道的设计方法,同时又特别明确了它与地沟或架空管道的设计方法也存在着区别。主要的区别是直埋蒸汽管道的保温结构对管道热膨胀及管道补偿方式的影响及限制。此外,地沟及架空管道两固定点之间的***大长度是由管道失稳条件决定的,它与管径的大小及补偿器的补偿能力有关,而直埋蒸汽管道两固定点之间的***大长度在受补偿器补偿能力的限制的同时也受管道保温结构的约束。例如,由于保温结构对直管段及弯头的径向位移空间的限制,使得直埋蒸汽管道不能象地沟或架空管道那样可以利用管网的实际路由走向选择不同形式的补偿器,直埋蒸汽管道的补偿器只能采用轴向型的,自然补偿管段也只能设计得较短。而直埋蒸汽管道的强度验算和地沟或架空敷设的设计方法是一致的,即采用弹性分析的方法,工程实践证明这种设计方法是可靠的。
直埋蒸汽管道对管道的保温材料及保温结构的基本要求是,保温材料本身的性能优良,具有较强的憎水性,并且在特殊环境(如高温)下其自身特性变化不大;保温管道的整体结构要具有足够的机械强度;外保护套要有可靠的防腐能力和承内压、外载能力。此外,直埋蒸汽管道还应满足以下要求:
2.1、管道在保温层内能够充分地滑动管道在工作时因温度的变化会出现热胀冷缩,在直管段上产生轴向位移,在弯头及其附近会有轴向位移和径向位称同时产生。为了保证管系热应力的充分释放同时减小管道对固定墩的推力,要求管道与保温层之间的滑动摩擦系数要低。现生产厂家多采用在管道与保温。
目前,国内使用的复合预制保温管的外保护套有三种材料,即聚乙烯、玻璃钢、钢。玻璃钢材料现在***还没有制定统一的技术标准,质量不易保证;采用聚乙烯外套则管件与管道的 (外套)接口不好处理,如固定节与管道、补偿器与管道的接口处,这些接口如处理不好,运行过程中地下水就会渗入管道保温层并形成蒸汽,严重时会导致管网全线报废;钢外套虽然严密但工程造价高,并且外防腐如果处理不好就不能保证管网的使用寿命,同时由于钢外套本身温度应力的作用,管道的固定墩比聚乙烯外套的预制保温管大很多。综上所述,我们在进行设计时,要根据工程的具体情况进行分析比较,确定使用哪种外防护套,并根据外防护套的材料提出对管件结构的要求。
3、直埋蒸汽管道工程的设计:
在上述设计基本原则的构思指导下,管系的整体设计过程是在管网水力计算、强度验算后,根据管网的路由走向,结合工程的实际状况和特定的外界条件,合理地设置管道的热补偿及所有管件。
3.1、将管网合理地划分成若干个封闭的保温管段
因为复合预制保温管道的结构是管道与保温层之间是有位移空隙的,管网在运行时一但某一点发生蒸汽管道泄漏或外防护层破损外漏,则热媒蒸汽或地下水受热汽化就会通过管道与保温层之间的这一“通道”遍布整个管网,严重时会使整个管网遭受损失。将管网分成若干个封闭的保温管段,就能够缩小事故的影响段,便于查找事故点。因此我们在工程设计中,根据现场的具体条件,将每一对固定墩之间及主干线与支线之间都设计成封闭的保温管段。