纯玻璃钢外护,安装时一旦进水,排潮时由于保温层聚氨酯泡沫被热烘吸水,使介面温度上升,玻璃钢长期在超越极限温度中,导致软化、老化,后被破坏进水,实例:信阳一期由于安装时大量进水,运行中长时间排潮后导致部分玻璃钢外护破坏,结果不得不权宜之计加上刚套。
直埋蒸汽管线长110m、深7m,保温管外层要能承受7m以上敷土的压力,保证外层不变形,这样才能保护内层的保温材料达到正常的保温效果。
内层保温材料与铁管之间磨擦系数要小。我们选用的补偿器是长距离无推力补偿器,设计补偿单侧距离220m,大补偿量60~70cm,内层保温材料与铁管间的相对运动距离较大,要求铁管能够在保温材料之间自由滑动,磨擦系数的滑动层。
防水性能要好。城市内的地下管线十分复杂,特别是下水管线,漏水是常见的现象,再有是雨水沉降,选用的直埋蒸汽管线重要的一点就是便于处理外层的防水防腐,而塑套钢复合保温管外层是塑料套管,很好地解决了这个问题。
制作精度要求高。要求各层材料与铁管同心,且各层材料厚度均匀,接缝处理后严密。塑套钢复合保温管共分为五层结构,从内到外层是钢管,根据输送蒸汽参数不同选用不同的管材和壁厚,我们公司输送的是10MPa、300℃以下的蒸汽,选用的是螺旋焊接管;第二层是滑动层,起到减少滑动阻力的作用;第三层是耐高温保温层,是主保温层;第四层是保护层,起到支撑作用,同时也能起到保温和防水作用;第五层是防护层,主要作用是防水,同时起到防止机械损伤作用。由于各层起到的作用不同,不能相互替代,因此各层的厚度要严格按规范制作,才能各自发挥各层的作复合管在运输和安装时需要注意的问题。在施工时对塑套钢复合保温管合理保护,在塑套钢复合保温管上下100mm 之间用软土或细沙回填,以防止硬物损坏外层塑套管;在塑套钢复合保温管运输和安装过程中要用吊车装卸和移动,并且起重位置点只能在两端没有保温的铁管上,不能用钢丝捆绑在保温层上,否则可能保温管外表面没有损坏,但内部的保温层受到了损坏,影响到保温效果。
复合管的布置。塑套钢复合保温管要求在固定点到补偿器之间保持在一条直线上,这样能保证在铁管膨胀时不把外层材料撑坏。
复合管固定点的处理。在固定点处要剥开外保温层,在钢管上焊肋筋板,用耐热砼浇注,在浇注砼时剥开的外保温层距肋筋板距离保持150~200mm,并把外保温层埋入砼中200mm,以使外层保温与砼成为一体,达到防水的效果。
接口的处理。在现场制件接头时严格按保温管的标准执行,在外层密封时采取措施保证严密性,防止水从接头浸入保温层。
补偿器位置的处理。补偿器布置在铁箱中,管道出入口加装600mm长套管,复合管整体要伸入铁箱中500mm以上,并与套管通过止水带密封,保证铁箱外的水不能进入铁箱。
几年来,“钢套钢”直埋蒸汽管道技术因其热经济性好,预制后施工方便等特点在我国南方地区得到了广泛的应用。由于直埋蒸汽管道长期埋于地下,工作环境较为恶劣,对管道保温防腐的技术提出了更高的要求。在管道保温结构方面,近几年涌现出很多新型材料以及各种形式的材料组合方式,使得“钢套钢”直埋蒸汽管道保温结构具有了“多层数”、“多种材料”、“多种热传导方式”的技术特点,极大的提高了直埋蒸汽管道运行的热经济性。
现行的主要关于管道保温的规范中,虽然针对直埋蒸汽管道的特点,对保温厚度的计算进行了介绍,但是由于该计算方法涉及到假设已知条件,然后通过数次迭代计算逐步修正的方法,且目前实际工程中采用的结构形式多样,该计算方法的便利性、灵活性不能达到工程实际的需求,因此在进行直埋蒸汽管道保温计算时,设计人员缺少一套较为方便、准确的计算方法去计算直埋蒸汽管道的保温厚度,以至于造成浪费或增大管道的热损失。
1.高温防锈漆;
2.轻质软质保温;
3.不锈钢打包带;
4.铝箔反射层;
5.钢套管
1 保温结构及厚度计算
1.1 计算基础条件
根据传热学基础可知,热传递分为导热、对流和辐射热三种方式。对于直埋蒸汽管道来说在钢套管内的辐射反射层和保温层,主要靠导热和辐射热两种方式传递热量。钢套管与外层保温存在空气间隙,由于该部分空气在管道施工完成后处于密闭状态,因此不会发生流动和相变,因此该层空气间隙也按一层特殊的保温进行处理,主要热传导方式
钢套钢蒸汽预制保温管有机硅耐高温漆,主要特色:
1、350℃以下,离心玻璃棉是的保温资料,重量轻,几许外形不变,并具有逢水枯燥后物理和几许外形能够完全康复的特征。该特征使管道能够习惯高低水位地域无机硅耐高温漆的施工条件,给施工带来极大的便当,下降施工本钱。工作业管选用无机硅耐高温漆(耐温≥400℃)防腐钢套钢蒸汽预制保温管有机硅耐高温漆涂层,有用避免工做钢管腐蚀,延伸使用寿数。
2、操作钢套管强度高、密封性好的特色,成功地处理了防水抗漏的难点。
3、全体布局管道端口选用聚乙烯薄膜或三层PE冷缠带密封,避免装置前进入潮气或施工时进入水。
4、离心玻璃棉保温资料多层错缝包扎,有用削减了热丢失,同时使外衣概略温度低于50℃,防腐层,增加管道的全体寿数。
钢套钢预制直埋保温管生产厂家:
洛阳汉普节能工程有限公司具有的热能动力注册工程师,并聘请机械工业第四设计研究院热能动力所管网设计专家数名,对行业的发展方向,技术动态全面掌握,保证始终立足于行业的前沿。
并且拥有一步法、二步法保温管全套生产线,其中DN25—DN400一步法保温管生产线,具有年生产预制直埋保温管道1200KM的能力;拥有的DN400-DN1220二步法生产线,可年生产预制直埋保温管道600KM。
其中,自主研发的PE管自动切割装备,弯头、三通自动焊接装备,可年生产三通、弯头、变径管等保温管件6万件,产品质量达到并优于国家标准。对于直埋式蒸汽管道,可根据供热系统整体的运行压力,温度和流量,进行优化设计,并根据该设计,针对性的生产各种规格(型式)的直埋式蒸汽保温管道。
钢套钢预制直埋保温管应用范围:
钢套钢直埋蒸汽保温管广泛用于液体、气体的输送管网,化工管道保温工程石油、化工、集中供热热网、中央空调通风管道等,钢套钢直埋蒸汽保温管不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的先进技术、实用性能,而且还具有显着的社会效益和经济效益,也是供热节能的有力措施。高温蒸汽管道直埋敷设,在热电联产城镇集中供热领域日益引起城市规划建设部门和工程界的广泛重视应用。这是在热水管网直埋敷设业已成熟并颁布了产品技术国家标准后城镇供热热网急切要予以解决的热点问题。毫无疑问,蒸汽管道直埋同热水管道直埋一样与地沟和架空敷设相比具有多方面的社会与经济优势。如占地少不影响市容景观和城市规划:施工快捷,节约工期,大量减少建材用量和土建费用,社会环境效益好,工程造价低,保温效果高,热损耗低,节约能源,使用寿命长,维护费用低。可是蒸汽管道直埋比热水管道直埋敷设技术难度大的多。由于温度高,管道补偿量大,保温材料——耐高温聚氨酯也无法承受,工作钢管与保温材料外壳间不再是一个整体,而须成为脱开式的管中管运动。
由于介质温度高而引起对保温材料及其结构的许多特殊技术性能要求,如保证外护管的整体性与严密性,及节点端面保温的设计技巧与施工措施等问题,其实质是保温材料与结构的防水问题,而且从我们及兄弟单位看到的一些不成功的蒸汽管道直埋工程的事例分析:蒸汽管道地下直埋敷设一旦出现问题,主要原因就是保温出现问题,而保温部分出现问题就会形成加热地下水成煮沸状态,从而引起大范围保温材料破坏,导热系数急剧增高,冒汽,整体保温失效,为了防止万一出现的“管涌”这就要求我们必须研制出具有耐煮沸保温材料及其保温结构。因此以耐煮沸保温防水为目的的材料性能及结构的保温成套技术已成为高温蒸汽管道直埋敷设工程安全性,可靠性能否成功的关键。
1.开封北冰洋建设工程公司自91年致力于高温蒸汽管道直埋保温工程技术的研究探索和实践,93年、96年分别取得了“复合型隔热保温制品”实用新型和“蒸汽管道直埋隔热保温方法”发明的两项专利:
多年来我公司和科研、设计、教学单位精诚合作,对蒸汽管道直埋敷设保温有关技术进行了不断的研究开发和大量工程实践,在成绩与失败经验和教训中不断加深对这一领域特殊性的认识,不断完善自己的产品性能,研制出了耐煮沸硅酸镁制品及耐煮沸改性聚氨酯保温材料及高强度耐高温玻璃钢复合保温结构。
对蒸汽管道直埋工程难点——节点端面(如补偿器、固定支座、疏水管、弯头,保温层排潮管等)保温设计与保温施工的密封防水措施问题:对工作钢管在保温层内润滑减阻,现场补头密封技术等都做了研究改进已在许多工程上应用成功。在河南、江苏、浙江、湖北、河北等省市开辟了市场。从地下水位较低的中原华北地区到地下水丰富水位较高的江南城镇,承揽了40多公里高温蒸汽直埋供热管道。其蒸汽介质参数温度在150℃——320℃,压力在0.6 ——1.6MPa,管径在Φ108——Φ426之间。
2.目前公司蒸汽直埋预制管的工厂化制作已形成规模(厂区面积4万平方米,日产500m预制管生产能力)。材料、成品及工程现场质保体系已形成制度,公司研制的耐煮沸不吸水硅酸镁机制瓦块,耐煮沸不吸水改性聚氨酯泡沫塑料和高强度耐高温玻璃钢外护复合保温结构的预制保温管:使蒸汽管道直埋成功与否的关键问题:如何防水特别是如何防止保温材料在出现热水沸水事故状态下继续保持良好的保温性能与结构取得了重大突破,极大地提高了直埋蒸汽管网运行的有效性、安全性、可靠性。困为普通的地埋保温材料是不耐热水沸水的(如岩棉、硅酸铝纤维毡、憎水型珍珠岩或硅酸钙制品,是不耐热水煮沸的,聚氨酯泡沫塑料在55℃热水中即破孔软化失去保温能力了)。选用不当的保温材料这也是从前蒸汽地埋所以出现问题的重要原因。
从我们已知的工程事故技术分析证明:直埋蒸汽管道不管因何种工程原因造成事故都表现在其保温层进水后被加热到沸腾状态。如保温材料不耐水煮沸,那么沸水将顺管道迅速蔓延造成无机保温层材料的软化粉化,造成有机保温层聚氨酯的软化破孔。总之整个保温层充满了热水其导热系数急剧增大、热耗大增,终造成保温管线整体失效,甚至出现管线一路冒汽现象发生:而我公司保温材料由于耐煮沸性能高,结构上三层防水耐煮沸即使在进水事故情况下,可使事故范围不再扩大,不再蔓延,也易于局部修复,直埋供热管线运行的安全性,可靠性有了极大的提高,这使我公司产品性能提高到一个新档次。而我公司研制的这一系列耐水煮沸保温材料性能所达到的指标尚末见于国内各报道媒体中(北冰洋公司保温材料各性能指标均由国家保温与密封材料产品质量监督检测中心测试)。
一、保温结构设计
1.保温预制管的复合结构:无机保温材料——硅酸镁制品耐温高(一般600℃)抗压强度较大,用作内层隔热保温。有机保温材料—改性聚氨酯导热系数小,吸水率低、整体性能好,但其耐温低(不超过150℃),我们将二者优缺点互补,即在内层用耐温较大的无机保温材料,且将其表面温度限制在外层聚氨酯有机保温材料允许安全温度下,外层用耐腐蚀、耐压强度高玻璃钢作外护。
我们新研制的具有耐水煮沸的硅酸镁机制瓦块和耐水煮沸的改性聚氨酯泡沫塑料加上高强度耐腐蚀的玻璃钢的保温管,成功地实现了三层防热水煮沸的复合保温结构,实现了第二代产品的升级升档。
二、材料性能
表一、耐煮沸硅酸镁瓦块性能指标
项目单位性能指标
密度 Kp/m3 200~230
抗压强度 MPa 〉0.392
体积吸水率 % 5.2
线收缩率 % 0.3
导热方程 W/m.k λ=0.0203 0.00012 24?Tm
密度、抗压强度和导热系数符合GB/T10303—89标准300级合格品的技术要求。体积吸水率为水煮沸后放入试件,在煮沸一小时测定结果,线收缩率为350℃ 恒温,3小时后测定结果。
表二、耐煮沸聚氨酯泡沫塑料性能指标
项目单位性能指标
密度 Kg/m3 60~90
尺寸稳定性150℃ 48h % 〈5纵向〈5横向〈5厚度
体积吸水率 % 1.5为样品在100℃水中浸泡1小时后测试结果
导热系数 W/m.K 〈0.03
3.配套技术措施
为完善复合保温结构的效能我们还采取如下措拖
(1)通过多种材料试验,确定了一种无机润滑材料为主的润滑剂,对工作钢管在高温下对保温层减阻润滑运动。
(2)选用耐高温漆作工作钢管表面防腐处理。
3)为解决无机保温材料硅酸镁瓦块之间接缝问题,我们把瓦块做成两层,纵横缝错开,勾缝处理,并在瓦块外层做金属热反射层。这二项措施对接缝散热减少是有效的。
(4)复合保温结构中排潮设计尽管复合预制管在制作过程中有烘干工序,但保温材料及制作中仍有一定程度的水份,同时还有各种因素。加堆放运输等造成外部水份进入保温结构内部。在暖管供热期间需使多余水份从设置的通道排出,这是地埋供热管道可靠运行一个必要措施。
该排潮装置在工作钢管上做环状透气管,并焊接在无位移量的固定支座处,其上部是一直管,高度能防止地表水倒灌进来,端部下弯以防雨水,直管在无机隔热层内也应均布透气孔。直管段上部应有阀门以控制排潮,沿排潮管应环以相应厚度的无机保温材料(在有机保温层内作隔热层)。其外再做同厚度有机保温层,直接和直管段上的密封散热钢板发泡在一起,再做外护层和主管外护层胶合成一体。
三、节点端面的保温防水设计
1.预制保温管端头密封处理与现场补头
为消除预制保温管在制作储存运输期间,从其端部进水,在预制保温管制作后期,应将其端部用聚氨酯把钢管表面与保温层复盖性密封。在施工现场两根钢管对焊,探伤合格后做中间头时再锯开密封部分,将中间裸露部分按原工序原材质原结构要求与接口两边各层胶合成一个封闭的整体。
2.固定支墩的隔热防水处理
在钢筋砼支墩上的预埋钢板上做一工作钢管等径的钢管支座与工作钢管焊牢,其内部发一定厚度的导热系数低,防水性能好的聚氨酯,上层填满无机保温材料,防止工作钢管热量大量导出,钢管支座外再做工作钢管同样的保温结构,其隔热层保温层外护层与工作钢管各层严密成一体。再做一密封环措施,这样一来防水保温效果很好。
3.补偿器、三通、弯头、疏水器、穿井壁及节点都有配套的防水保温密封措施,以达到全线保温防水密封的目的。
