钢套钢直埋保温钢管保温技术探讨 前直埋高温蒸汽管道敷设工程中, 防腐、保温结构在工程总投资中约占1/ 3左右。从国内实际使用情况看, 直埋管道的腐蚀状况与保温结构是否合理有着密切的关系。因此, 处理好保温结构对延长直埋管道使用寿命和进一步发挥直埋敷设的经济效果有着十分重要的意义。本文仅就直埋蒸汽管道施工中的保温作法提出一些看法。 一、直埋高温蒸汽管道保温材料和保温结构 . 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温层直接与土壤接触,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。 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。 3保温结构 目前直埋高温蒸汽管道保温结构型式大致上可以从制作工艺和管道的结合方式两个方面来进行分类。从制作工艺上可分为现场沟槽填充和工厂预制保温管两种保温结构型式。工厂预制型, 它是由一层保温层和二至三层防水层组成的复合式防腐结构。由于泡沫塑料具有不吸水的优点,管壁上不设防腐措施。较外面的防水层除了防水作用外还起到保护保温层不受损坏的作用。该防护层在国外有两种作法, 一种为柔性防护如沥青玻璃布, 聚氯乙烯薄膜。另一种是刚性防护如用钢管, 硬塑料套管。工厂预制型保温结构外多一层防护层。在防水性能和防水结构上要比一般填充型完善。而且材料消耗也较少。因此,一般情况下采用工厂预制型为宜。当然填充型施工方法简单, 不用专门的施工机械。适合于工程量不大, 施工力量比较薄弱的单位。从管道与保温结构的结合方式上分类也有两种不同的型式。一种是脱开式, 它是在保温层与管壁之间涂一层低软化点的沥青,重油等。当管道升温后该层物质熔化, 使管道可在保温层内自由伸缩。另一种是紧箍式, 它是使保温层紧紧包箍在管壁上, 管道温度变化时保温层与管道一起伸缩, 使保温层与土壤之间产生滑动摩擦。从使用效果看, 脱开式所涂的沥青、重油在使用过程中会逐渐流失或渗入保温层内以致在管壁外出现空隙。这样当保温层损坏时地下水渗入管壁处造成管道大面积腐蚀。而紧箍式就不存在这个弱点, 它提高了管道抗腐蚀能力。因此目前国外绝大部分保温结构采用紧箍式。目前, 我们在沥青珍珠岩保温结构中,在管壁上涂刷环氧树脂漆。从短期试验看效果良好。但由了国内缺乏高温老化试验的评定方法和恰当的手段, 长期使用效果考验。 4沥青珍珠岩和泡沫塑料的使用范围 ( 1 ) 对管内介质温度的要求 泡沫塑料: 在地埋高温蒸汽管道上实际使用温度应低于耐热度指标。聚氨脂不超过100 ℃ , 聚酸酯不超过150 ℃ 。沥青珍珠岩: 沥青在高温下油脂成份会挥发并发生碳化现象, 致使沥青珍珠岩失去防水性能, 导热系数增大。因此它的较高使用温度应不超过150 ~ 160 ℃ 。 ( 2 ) 沥青珍珠岩保温适用的较大管径 由于沥青珍珠岩采用压缩成型的加工工艺, 随管径加大其刚度逐渐减小。由子管道弹性变形而使保温层出现裂纹。为此, 沥青珍珠岩以使用在d g 5 0 0 以下管道为宜。 ( 3 ) 对地下水的适应能力 由于沥青珍珠岩不完全防水, 因此仅适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还待进一步研究。 二、保温层厚度经济分析 用经济比较的手段确定保温层的经济厚度, 应该考虑以较少的耗能来换取较大的节能效果。因此, 在进行经济比较时要考虑到节约热能是直接节能的意义, 不应该片面地追求偿还年限的极小值, 而是可以在国家允许的偿还年限的前提下, 把保温层厚度选择的厚些。 结束语 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。