鋼套鋼保溫管就是兩層鋼管套在一起，內(nèi)部的鋼管為工作管，輸送蒸汽介質(zhì)；外部的鋼管既是工作管的保護(hù)管，也是工作管伸縮固定的主要受力件，類(lèi)似一個(gè)密封嚴(yán)密的管溝。工作管和外護(hù)管之間是保溫層和空氣層[1-2]。本工程保溫層采用厚度為160 mm的超細(xì)玻璃絲棉。除需要操作的閥門(mén)安裝在井室內(nèi)，其他均采用直埋敷設(shè)。

注：

補(bǔ)償器 

蒸汽管道的設(shè)計(jì)均采用有補(bǔ)償方式，為保證補(bǔ)償器足夠嚴(yán)密可靠，一般選用波紋管補(bǔ)償器。補(bǔ)償器應(yīng)與管道同壽命。波紋管的材料一般選用耐氯離子的316L不銹鋼，波數(shù)波高等技術(shù)參數(shù)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，既要避免補(bǔ)償器失穩(wěn)，又要達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。

 2.2 固定支座 

工程中固定支座均采用內(nèi)固定支座，內(nèi)固定支座是利用外護(hù)管類(lèi)似于管溝的特性，把工作管和外護(hù)管連接，保證工作管和外護(hù)管之間不發(fā)生相對(duì)位移。這樣可以省去大量外固定支座混凝土用量，減少占地，降低施工難度。通過(guò)在內(nèi)外環(huán)板之間增加高強(qiáng)度絕熱材料，避免內(nèi)外環(huán)板直接接觸而大量散熱，有效地避免熱橋的產(chǎn)生，從而使外護(hù)管防腐層的溫度得到控制。因此，提高了管網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。內(nèi)固定支座在廠(chǎng)家預(yù)制，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。 圖1 內(nèi)固定支座、排潮管結(jié)構(gòu)

 2.3 排潮管 

排潮管能夠及時(shí)排出保溫層中的水分，保證保溫效果及管網(wǎng)安全。實(shí)際上排潮管還有另一個(gè)功能，就是通過(guò)排潮管的排汽量變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)的泄漏，并可以通過(guò)排潮汽取樣化驗(yàn)的方法來(lái)區(qū)分是外護(hù)管泄漏還是工作管泄漏。因此，建議在相鄰內(nèi)固

定支座間均設(shè)置排潮管，通過(guò)觀(guān)察排潮管排汽快速定位事故管段[3]。排潮管結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。排潮管結(jié)合內(nèi)固定支座設(shè)置。圖1中排潮管突出外護(hù)管部分(長(zhǎng)度為200 mm)由廠(chǎng)家預(yù)制，施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件引至地面安全處，末端采用180°彎頭使出口向下，防止雨水倒灌。 

2.4 疏水裝置 

一般蒸汽的過(guò)熱度決定凝結(jié)水量的大小，但由于很多蒸汽管道的負(fù)荷很不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)某些分支管道間歇運(yùn)行，這時(shí)管道中就會(huì)有大量凝結(jié)水，如果不能及時(shí)排出，就會(huì)產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。因此，我們要根據(jù)工程的具體情況設(shè)置疏水裝置。在本工程中，在過(guò)河段等低點(diǎn)均設(shè)置了啟動(dòng)疏水裝置，運(yùn)行前采用人工操作排空管道中的凝結(jié)水，這樣可以大大節(jié)省暖管和啟動(dòng)時(shí)間。對(duì)于經(jīng)常疏水，工程中如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，盡可能使疏水裝置低于工作管，這樣更利于凝結(jié)水排出。

 2.5 外護(hù)管 

本工程地下水位較高，外護(hù)管的嚴(yán)密性相當(dāng)重要。如果土壤中的水進(jìn)入保溫層，就會(huì)產(chǎn)生大量的排潮汽，同時(shí)高溫工作管加熱了保溫層中的水分，排潮汽會(huì)使外護(hù)管溫度急劇升高，過(guò)高的溫度不僅影響外護(hù)管的防腐材料性能，還會(huì)引起應(yīng)力過(guò)大，形成局部失穩(wěn)。為了達(dá)到足夠的嚴(yán)密性，我們采用加強(qiáng)級(jí)防腐，保證外護(hù)管在設(shè)計(jì)壽命中不會(huì)腐蝕泄漏。 

在井室部位外護(hù)管是不連續(xù)的，并且工作管和外護(hù)管存在微量相對(duì)位移。同時(shí)，為了阻止井室中的積水進(jìn)入管道保溫層，特設(shè)計(jì)波紋端封，杜絕發(fā)生保溫層進(jìn)水從而導(dǎo)致爆管、冒汽等事故。此結(jié)構(gòu)既解決了工作管和外護(hù)管的相對(duì)位移，又有效防止保溫層進(jìn)水[4-5]。波紋端封采用316L不銹鋼材質(zhì)。波紋端封結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。 圖2 波紋端封結(jié)構(gòu) 

外護(hù)管應(yīng)力計(jì)算也非常重要，CJJ/T 104—2014《城鎮(zhèn)供熱直埋蒸汽管道技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CJJ/T 104—2014)也對(duì)外護(hù)管提出了要求。CJJ/T 104—2014中明確

外護(hù)管應(yīng)采用無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)方式。雖然在設(shè)計(jì)工況下外護(hù)管外表面溫度低于50 ℃，但在工作管泄漏和外護(hù)管進(jìn)水等事故工況下，外護(hù)管溫度會(huì)急劇上升。因此，在外護(hù)管的應(yīng)力計(jì)算中，我們要采用更高的溫度，保證系統(tǒng)安全。本工程外護(hù)管應(yīng)力計(jì)算采用100 ℃作為計(jì)算溫度。 

外護(hù)管軸向位移對(duì)排潮管、分支管、疏水裝置也有影響。這些部位基本都采用三通引出，而且是垂直于外護(hù)管引出，由于外護(hù)管采用無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)形式，外護(hù)管的軸向位移會(huì)增加這些部位的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于外護(hù)管軸向位移量較大部位的三通應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力校核。 

2.6 彎頭 

由于外護(hù)管采用無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)形式，應(yīng)該先根據(jù)應(yīng)力計(jì)算確定外護(hù)管彎頭的曲率半徑，然后采用相同曲率半徑的工作管彎頭。在設(shè)計(jì)中彎頭處通常要利用彎頭的特性對(duì)工作管進(jìn)行一定的補(bǔ)償，也就是存在L形、Z形等自然補(bǔ)償管段。對(duì)于直管段，采用波紋管補(bǔ)償器補(bǔ)償，希望工作管只是發(fā)生軸向位移，因此采用軸向滾動(dòng)支座。軸向滾動(dòng)支座結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。軸向滾動(dòng)支座由抱箍和滾輪組成，抱箍與工作管形成一體，使工作管沿著外護(hù)管軸向移動(dòng)。 

圖3 軸向滾動(dòng)支座結(jié)構(gòu) 

在自然補(bǔ)償管段，由于管道除軸向位移外還存在徑向位移，因此，此段不能采用與直管段相同的支座，應(yīng)采用平面滑動(dòng)支座。平面滑動(dòng)支座結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。平面滑動(dòng)支座由焊在外護(hù)管上的平板支撐件和焊在工作管上的滑動(dòng)管托組成，工作管可以在外護(hù)管內(nèi)水平方向做軸向和徑向移動(dòng)。 圖4 平面滑動(dòng)支座結(jié)構(gòu) 

在自然補(bǔ)償段設(shè)計(jì)時(shí)還要計(jì)算工作管變形量是否會(huì)擠壓保溫層，影響保溫效果。如果空氣層厚度小于工作管的徑向位移，則需要局部擴(kuò)大外護(hù)管管徑，保證彎頭處的保溫效果。自然補(bǔ)償段未加大外護(hù)管管徑條件下冷態(tài)和熱態(tài)情況見(jiàn)圖

5，自然補(bǔ)償

段加大外護(hù)管管徑條件下冷態(tài)和熱態(tài)情況見(jiàn)圖6。 圖5 自然補(bǔ)償段未加大外護(hù)管管徑條件下冷態(tài)和熱態(tài)情況 圖6 自然補(bǔ)償段加大外護(hù)管管徑條件下冷態(tài)和熱態(tài)情況 2.7 排管設(shè)計(jì) 

由于鋼套鋼保溫管的工作管和外護(hù)管為相對(duì)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，每根鋼套鋼保溫管內(nèi)部的軸向滾動(dòng)支座和彎頭處的平面滑動(dòng)支座都是工廠(chǎng)按預(yù)定位置設(shè)置的，如果現(xiàn)場(chǎng)斷管施工就可能導(dǎo)致局部支座數(shù)量不足，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，應(yīng)盡量減少現(xiàn)場(chǎng)斷管施工，實(shí)現(xiàn)最大程度的工廠(chǎng)預(yù)制，以保證工程質(zhì)量。在本工程中，我們按照中標(biāo)廠(chǎng)家的管子、管件長(zhǎng)度進(jìn)行排管設(shè)計(jì)，有效地降低了施工難度及工程造價(jià)。