直埋蒸汽管道幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的思考與探討

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　摘要：本文通過(guò)對(duì)直埋蒸汽管道設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等方面調(diào)查、研究，針對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了分析、探討，供廣大供熱科技人員參考。

　　關(guān)鍵詞：直埋蒸汽管道；保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)固定支架；微量變形；思考；技術(shù)；管道；蒸汽

　　一、直埋蒸汽管道技術(shù)發(fā)展概況

　　目前，我國(guó)直埋蒸汽管道市場(chǎng)需求愈來(lái)愈大，而且有迅猛發(fā)展之勢(shì)。這種局面的出現(xiàn)，主要由以下原因促成：

　　A、我國(guó)推廣“集中供熱”、“熱電聯(lián)產(chǎn)”、“三聯(lián)供”等節(jié)能、環(huán)保政策的需要；

　　B、現(xiàn)代文明城鎮(zhèn)建設(shè)的加速和對(duì)節(jié)能、環(huán)保的高要求；

　　C、國(guó)家為了提高人民生活質(zhì)量水平，供熱范圍由嚴(yán)寒的“三北”地區(qū)（即華北、東北、西北）向廣闊的冬寒夏熱的“過(guò)渡地區(qū)”擴(kuò)展的需求。

　　1.1、研究、開發(fā)、應(yīng)用等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步

　　為適應(yīng)直埋蒸汽管道迅速發(fā)展的市場(chǎng)需求，近幾年來(lái)我國(guó)廣大科技人員、生產(chǎn)廠家在直埋蒸汽管道技術(shù)的研究、開發(fā)、應(yīng)用等方面，付出了大量心血，取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。保溫結(jié)構(gòu)型式和選用材料之多樣化，工程實(shí)踐規(guī)模之大，世界上沒有一個(gè)國(guó)家可以和我們相比。筆者曾多次和德國(guó)布魯格、意大利索克薩姆以及美國(guó)等多家公司交流，他們一般最大管徑Φ500mm，用量也不大，而目前我國(guó)山東濟(jì)南、河北石家莊、陜西西安、遼寧大連、河南、江浙等地區(qū)所采用的直埋蒸汽管道已超過(guò)Φ500mm，有的已達(dá)Φ900mm。保溫結(jié)構(gòu)型式有內(nèi)滑動(dòng)、外滑動(dòng)，選用的耐高保溫材料有微孔硅酸鈣、玻璃棉管殼、熱壓珍珠巖、硅珠保溫材料、復(fù)合硅酸鹽等。保溫結(jié)構(gòu)型式、選用保溫材料種類很多。因此在直埋蒸汽管道開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域，我國(guó)并不比發(fā)達(dá)國(guó)家落后。

　　1.2、采取兩面走方針

　　一方面肯定研究、開發(fā)方面的寶貴經(jīng)驗(yàn)，另一方面也應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到目前我國(guó)蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)在研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、材料、檢測(cè)等方面，尚存在著理論、技術(shù)、管理等方面諸多問(wèn)題，距這項(xiàng)技術(shù)的完善還有很大距離。

　　筆者通過(guò)對(duì)南、北方一些工程事故調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于基礎(chǔ)理論研究滯后于開發(fā)，設(shè)計(jì)計(jì)算不確，產(chǎn)品粗制濫造，施工馬虎從事，運(yùn)行違規(guī)操作等，造成部分蒸汽管道直埋不久便出現(xiàn)“跑、冒、漏、傷”，“帶病運(yùn)行”問(wèn)題，遺患于后，危及安全生產(chǎn)。在此種情況下，應(yīng)冷靜、客觀地對(duì)以往的實(shí)踐進(jìn)行實(shí)事求是的科學(xué)分析、研究、總結(jié)，繼而加強(qiáng)科研力度，以促進(jìn)蒸汽管道直埋技術(shù)的進(jìn)一步提高和完善。

　　二、對(duì)直埋蒸汽管道幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的思考與探討

　　蒸汽管道直埋技術(shù)是一項(xiàng)涉及熱力學(xué)、材料力學(xué)、巖土力學(xué)、流體力學(xué)以及有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料、防腐、電化學(xué)等多學(xué)科的系統(tǒng)工程，而且投入生產(chǎn)后是動(dòng)態(tài)運(yùn)行，所以蒸汽管道直埋敷設(shè)與熱水管道直埋敷設(shè)相比較，技術(shù)復(fù)雜的多。據(jù)有關(guān)專家總結(jié)，直埋蒸汽管道通常有三大系統(tǒng)，十三個(gè)結(jié)點(diǎn)處理，每一項(xiàng)處理不當(dāng)，就會(huì)立即或即將造成工程事故，隱患性很大。篇幅所限，不能展開討論，下面僅對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)提幾點(diǎn)參考意見，以期“拋磚引玉”。

　　2.1、關(guān)于保溫結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　2.1.1、蒸汽管道直埋敷設(shè)與架空、地溝敷設(shè)傳熱狀態(tài)不同，架空敷設(shè)是向無(wú)限空間傳熱，地溝敷設(shè)是熱介質(zhì)通過(guò)保溫材料、流動(dòng)空氣層、溝壁等以不同傳熱狀態(tài)向周圍土壤傳熱，而直埋敷設(shè)，簡(jiǎn)化講熱介質(zhì)是向周圍土壤按一維穩(wěn)態(tài)傳熱，土壤可視為保溫結(jié)構(gòu)一部分。以目前國(guó)內(nèi)常用的內(nèi)滑動(dòng)式復(fù)合結(jié)構(gòu)蒸汽保溫管為例，計(jì)算過(guò)程中首先應(yīng)劃定三個(gè)界面溫度。

　　無(wú)機(jī)保溫材料與有機(jī)保溫材料接觸處可視為第一界面，外保護(hù)層與土壤接觸處視為第二界面，地表與空氣接觸面視為第三界面。計(jì)算時(shí)應(yīng)先控制三個(gè)界面溫度，第一界面溫度控制在有機(jī)材料耐溫能力以下；第二界面溫度應(yīng)控制保護(hù)層的防腐、防水及機(jī)械性能不遭受大幅度衰減或破壞；第三界面溫度則控制不會(huì)因界面溫度升高而使得管道周圍土壤熱阻值提高，從而造成第一、二界面溫度升高破壞保溫結(jié)構(gòu)。所以在保溫結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)校核當(dāng)?shù)貥O高、極低環(huán)境溫度的影響，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整保溫結(jié)構(gòu)各層保溫材料的厚度，以確保保溫結(jié)構(gòu)安全。同時(shí)，計(jì)算過(guò)程中不能簡(jiǎn)單地按架空管道保溫結(jié)構(gòu)或按中公式進(jìn)行計(jì)算，而應(yīng)結(jié)合節(jié)能50％，管網(wǎng)輸送效率提高到大于90％的要求。

　　2.1.2、保溫計(jì)算中，對(duì)土壤、保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)選取不能草率，這兩個(gè)系數(shù)的選取正確與否，往往影響保溫效果和管道運(yùn)行安全性。

　　土壤的導(dǎo)熱系數(shù)在0.5～2.5w/m.k之間，跨度很大，其大小與土壤種類、含水量大小、化學(xué)成分、埋設(shè)條件等多種因素有關(guān)。在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持實(shí)測(cè)當(dāng)?shù)赝寥缹?dǎo)熱系數(shù)或求助當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)部門提供資料，認(rèn)真確定土壤導(dǎo)熱系數(shù)值。如果只根據(jù)“無(wú)資料可查時(shí)取1.5w/m.k”確定土壤導(dǎo)熱系數(shù)不是科學(xué)的，因?yàn)椴荒艽_切反映管道所處的土壤實(shí)際情況，造成計(jì)算結(jié)果誤差很大。例如南方高水位地區(qū)和西部干燥地區(qū)的土壤導(dǎo)熱系數(shù)值相差成倍，那么保溫結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果也會(huì)差異很大，如果草率計(jì)算，會(huì)造成管道表面溫度過(guò)高或過(guò)低，破壞管道保護(hù)層或不經(jīng)濟(jì)。所以，應(yīng)使用當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)值來(lái)計(jì)算。石家莊供熱指揮部等單位堅(jiān)持實(shí)測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)的做法是科學(xué)態(tài)度。

　　對(duì)各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，不能簡(jiǎn)單以廠家提供的單體數(shù)值為準(zhǔn)，而應(yīng)搞清楚該數(shù)值是在何種溫度，何種條件，哪一級(jí)檢測(cè)部門測(cè)定的，有否導(dǎo)熱系數(shù)方程式。然后盡量參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定的導(dǎo)熱方程式來(lái)選取、確定導(dǎo)熱系數(shù)。例如微孔硅酸鈣，筆者見過(guò)幾個(gè)廠家標(biāo)出的導(dǎo)熱系數(shù)都不同，這時(shí)應(yīng)憑據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T10699－1998〈硅酸鈣絕熱制品〉相關(guān)條文選取，送樣檢測(cè)后確定導(dǎo)熱系數(shù)。

　　2.2、保溫結(jié)構(gòu)型式選擇應(yīng)因地制宜

　　由于蒸汽管道介質(zhì)溫度高，保溫結(jié)構(gòu)不可能做成像直埋熱水管道那樣“三位一體”，需要做成“脫開式”，即工作鋼管與保溫層或外護(hù)層脫開。

　　2.2.1、國(guó)外基本是采用鋼外護(hù)層

　　德國(guó)、美國(guó)采用外滑動(dòng)式，即綁縛著保溫材料的工作鋼管在鋼外護(hù)層內(nèi)滑動(dòng)。只有意大利薩克索姆公司是采用工作鋼管在保溫層內(nèi)滑動(dòng)，即內(nèi)滑動(dòng)式（但他們沒有設(shè)內(nèi)滑動(dòng)層）。實(shí)事求是講，國(guó)外對(duì)于蒸汽直埋技術(shù)基礎(chǔ)理論研究及實(shí)驗(yàn)并不深入，只是由于他們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)條件等優(yōu)越，制造工藝精細(xì)，外防腐技術(shù)指標(biāo)高，施工要求嚴(yán)格，所以價(jià)格也很高。

　　2.2.2、我國(guó)對(duì)于蒸汽管道直埋技術(shù)的研究與開發(fā)，是摸索前進(jìn)的，在摸索保溫結(jié)構(gòu)型式過(guò)程中，大致分為三個(gè)階段。

　　外護(hù)層：

　　第一階段：采用“塑套鋼”，型式，即外護(hù)層采用高密度聚乙烯，工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，聚乙烯耐溫能力太差，當(dāng)局部熱流外泄，很容易造成外護(hù)層蠕變、鼓脹破壞，聚乙烯做外護(hù)層不適用于蒸汽管道，目前已成為共識(shí)。

　　第二階段：采用玻璃鋼做外護(hù)層，而溫能力大大強(qiáng)于聚乙烯，加工工藝由于是采用纏撓式，與采用聚乙烯管做保護(hù)層需要穿管比較，可以克服偏心，質(zhì)量有保證。但由于對(duì)玻璃鋼制造工藝機(jī)理了解不透，采用了簡(jiǎn)陋方式，同時(shí)，玻璃鋼外護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)時(shí)還沒有頒布。制造的玻璃鋼外護(hù)層質(zhì)量低下，運(yùn)輸、安裝過(guò)程中再違規(guī)操作，出現(xiàn)局部開裂破壞，動(dòng)搖了采用玻璃外護(hù)層的信心。

　　第三階段：仿照國(guó)外采用鋼外護(hù)層，即鋼地溝型式。由于國(guó)情所限，完全仿照國(guó)外，使用單位經(jīng)濟(jì)難以承受，制造企業(yè)只能簡(jiǎn)易從事，但它的“優(yōu)勢(shì)”是前二年、三年不易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，于制造商保一個(gè)運(yùn)行循環(huán)有利，所以近期這種型式較為“走火”。不過(guò)建立開發(fā)、使用單位應(yīng)冷靜考慮遺患未來(lái)問(wèn)題，如防腐、電化學(xué)、檢修等問(wèn)題。關(guān)于此問(wèn)題還要詳細(xì)探討。

　　保溫層：

　　第一階段：主要采用巖棉、復(fù)合硅酸鹽氈與聚氨酯泡沫復(fù)合。工程事故教訓(xùn)說(shuō)明上述兩種材料存在兩大問(wèn)題，一是遇潮板結(jié)變形，二是支撐力不夠，特別較大管徑保溫管，很容易被埋土壓扁破壞，現(xiàn)在已基本不再用。

　　第二階段：采用微孔硅酸鈣瓦與聚氨酯泡沫復(fù)合。由于硅酸鈣瓦之間有縫隙，當(dāng)管道運(yùn)行后容易裂縫，造成局部熱流外泄，破壞有機(jī)保溫層和保護(hù)層，雖然采取了一些措施，但仍未能保證熱流不外泄問(wèn)題。

　　第三階段：多極化，“百花爭(zhēng)艷”，硅酸鈣、高密度玻璃棉管殼、硅珠復(fù)合材料等，現(xiàn)在正在通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。

　　2.2.3、通過(guò)上面敘述，說(shuō)明蒸汽管道結(jié)構(gòu)型式在摸索過(guò)程中，廣大供熱科技人員和開發(fā)商，確實(shí)注入了大量心血，但是，究竟哪一種結(jié)構(gòu)型式為最優(yōu)呢？筆者認(rèn)為，目前還不是肯定哪一種結(jié)構(gòu)型式為最優(yōu)的時(shí)候。應(yīng)當(dāng)根據(jù)我國(guó)具體國(guó)情，繼續(xù)深入研究、實(shí)踐、總結(jié)?，F(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)所正組織部分科技人員編寫。文件中蒸汽管道技術(shù)條件，只提出要求，并沒有肯定結(jié)構(gòu)型式。這很好，給今后深入研究、開發(fā)留有空間，是實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

　　我國(guó)地域廣闊，氣候、水文、地質(zhì)條件差異很大，不能簡(jiǎn)單地像國(guó)外一些國(guó)家采用一種模式。筆者通過(guò)近二年對(duì)南方、沿海、西部等地區(qū)調(diào)研認(rèn)為，我國(guó)發(fā)展蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)，在考慮我國(guó)經(jīng)濟(jì)條件情況下，應(yīng)因地制宜。例如南方主要矛盾是防水問(wèn)題，沿海地區(qū)不僅有防水問(wèn)題，更關(guān)鍵是防止氯、硫氧化物腐蝕問(wèn)題，而西部地區(qū)突出土壤熱阻問(wèn)題。

　　沿海地區(qū)采用鋼套鋼型式，外護(hù)層防腐解決困難，而采用按“標(biāo)準(zhǔn)”制造的玻璃鋼外護(hù)層既能防水更能防腐，而城市主要街道地區(qū)敷設(shè)的管道和由電廠通過(guò)野外向城區(qū)輸送蒸汽的管道又不宜同等對(duì)待。前者要求嚴(yán)格些，后者則可簡(jiǎn)易些。西部地區(qū)干旱，地下水位低，解決的主要矛盾是土壤熱阻值等問(wèn)題，因此，保溫層采用廉價(jià)的材料，例如硅珠復(fù)合材料（硅珠與粉煤灰復(fù)合）。而外護(hù)層也不一定采用價(jià)高的鋼外護(hù)層，所以，不同地區(qū)當(dāng)選用蒸汽保溫結(jié)構(gòu)時(shí)，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、水文、地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)以及介質(zhì)溫度高低、管徑大小等，全面、認(rèn)真地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，論證后確定方案，不能盲目草率仿照其它地區(qū)。

　　2.3、對(duì)“外滑動(dòng)鋼套鋼”結(jié)構(gòu)型式的探討

　　目前，國(guó)內(nèi)采用的“外滑動(dòng)式鋼套鋼”結(jié)構(gòu)型式（鋼地溝）基本上是仿照國(guó)外直埋蒸汽管道型式，供熱行業(yè)為了實(shí)現(xiàn)“跨躍式發(fā)展”，需要引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。但應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)、吸收、消化后再“為我所用”，而不能簡(jiǎn)單地根據(jù)國(guó)外產(chǎn)品商業(yè)廣告說(shuō)明書，“看圖識(shí)字”、“照貓畫虎”。筆者通過(guò)與國(guó)外公司交流和國(guó)內(nèi)采用外滑動(dòng)式鋼套鋼直埋蒸汽管道工程調(diào)研發(fā)現(xiàn)，下列幾個(gè)問(wèn)題共同探討。

　　2.3.1、外套鋼管的防腐問(wèn)題：國(guó)外對(duì)外套鋼管防腐極為重視，要求嚴(yán)格，他們對(duì)鋼套管內(nèi)外側(cè)防腐都有措施。歐洲如德國(guó)，鋼套管外側(cè)是采用涂刷防腐材料后再纏HDPE，耐電擊穿強(qiáng)度要求達(dá)到20000V以上（BULUC公司21000V），內(nèi)側(cè)面則采用抽成真空（設(shè)真空泵房保持），衰減腐蝕條件；美國(guó)則是在鋼套管外側(cè)面噴涂20～30mm厚聚氨脂絕緣層后再噴涂2mm左右玻璃纖維樹脂（玻璃鋼），類似我國(guó)采用玻璃鋼做外護(hù)層的熱水預(yù)制保溫管，內(nèi)側(cè)面是采用抽真空或噴涂刷陶瓷防腐材料，外側(cè)防腐層耐電擊穿強(qiáng)度也要求達(dá)到20000V以上。國(guó)內(nèi)目前鋼套管外側(cè)面只采用涂刷富鋅、環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，據(jù)測(cè)試耐電擊穿能力只有5000V左右，鋼套管內(nèi)側(cè)面防腐一般就不考慮了，而鋼套管內(nèi)側(cè)面由于處于高濕熱條件下，又有空氣，會(huì)加速鋼套管內(nèi)側(cè)面的腐蝕速度。國(guó)內(nèi)目前有個(gè)別廠家已經(jīng)注意到上述問(wèn)題。對(duì)鋼套管外側(cè)面已開始采用類似美國(guó)的方法，但鋼套管內(nèi)側(cè)面尚未加強(qiáng)防腐措施。因此，目前國(guó)內(nèi)對(duì)鋼套管的防腐措施，特別是在高水位地區(qū)，能否保證鋼套管達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)界定的蒸汽管道壽命大于20年，尚需我們拿出有利的科學(xué)依據(jù)。應(yīng)提醒：埋入地下的蒸汽管道三年五載不出問(wèn)題，并不等于20年沒問(wèn)題！因此，建議國(guó)內(nèi)同行應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究，拿出既適合國(guó)情，又保證外套鋼管壽命的科研成果。

　　2.3.2、鋼套管橢圓化變形帶來(lái)的麻煩和解決方法，根據(jù)材料力學(xué)理論，常規(guī)壁厚的鋼管當(dāng)直徑超700mm，會(huì)因橢圓效應(yīng)產(chǎn)生橢圓變形，使得力學(xué)計(jì)算復(fù)雜化。當(dāng)介質(zhì)溫度超過(guò)300℃，一般DN>400mm的工作管，鋼套管直徑就有可能超過(guò)700mm，鋼套管橢圓變形就會(huì)產(chǎn)生。埋地鋼套管橢圓化變形主要與兩個(gè)因素有關(guān)：

　　A、鋼套管上面作用的垂直荷載，包括隨埋深增加而加大的土壤荷載和隨埋深增大而減小的車輛等活荷載；

　　B、鋼管的截面參數(shù)，在相同的垂直荷載作用下，鋼管半徑越大，橢圓化變形越大，管壁越厚，橢圓化變形越小。

　　鋼套管橢圓化變形，如超過(guò)一定限值，會(huì)造成局部失穩(wěn)破壞，即使沒有達(dá)到失穩(wěn)破壞程度，如果預(yù)留縫隙與計(jì)算變形不符，滑動(dòng)支架變形、卡腿、斷腿必定會(huì)發(fā)生，造成管道系統(tǒng)破壞。

　　為了控制因橢圓化變形造成管道破壞，在進(jìn)行外滑動(dòng)鋼套結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)、生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范，認(rèn)真計(jì)算，將橢圓化變形率控制在3％以內(nèi)，同時(shí)，滑動(dòng)支架與鋼管內(nèi)壁間隙應(yīng)與之適應(yīng)。關(guān)于計(jì)算方法及公式，將另文介紹。

　　2.3.3、國(guó)外對(duì)保溫材料如何長(zhǎng)期包縛在工作鋼管上，是有著嚴(yán)格技術(shù)措施的，他們采用特殊的防腐蝕鋼材帶包縛保溫材料，間距也有具體要求。如果簡(jiǎn)單地用細(xì)鉛絲或塑料帶包縛保溫材料。在高濕熱條件下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間鉛絲銹斷，塑料帶老化，造成保溫材料脫落，保溫結(jié)構(gòu)破壞。

　　2.3.4、內(nèi)工作鋼管保溫層外表面與鋼套管內(nèi)壁的間距尺寸并不隨意，而是將這個(gè)空間作為輻射傳熱的保溫層，空間不能產(chǎn)生流動(dòng)氣流。國(guó)外是抽真空達(dá)到防止產(chǎn)生氣流，國(guó)內(nèi)由于條件所限，采用抽真空措施，暫時(shí)還難以實(shí)現(xiàn)。但預(yù)留的空氣層厚度不能隨意，一般不大于20mm，以防止空氣對(duì)流產(chǎn)生，提高隔熱效果。

　　2.3.5、某些節(jié)點(diǎn)處理也存在不安全性和檢修難。如將波紋補(bǔ)償器安裝在外鋼套管內(nèi)，一旦破壞，如何確定位置、如何檢修均尚沒有明確、成熟的方法，其它像國(guó)內(nèi)固定支架、疏水裝置等同樣存在上述問(wèn)題。

　　還有其它諸多因素不一一列舉。通過(guò)以上幾點(diǎn)只是想說(shuō)明在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)時(shí)，應(yīng)該真正“吃透”后，再“為我所用”。同時(shí)，目前對(duì)“鋼套鋼”結(jié)構(gòu)型式，尚不應(yīng)簡(jiǎn)單肯定，需進(jìn)一步深入研究、實(shí)驗(yàn)，拿出經(jīng)濟(jì)、技術(shù)符合我國(guó)國(guó)情，又不會(huì)造成遺患于后的鋼套鋼結(jié)構(gòu)型式方案。

　　2.4、關(guān)于內(nèi)固定支架

　　由于蒸汽管道熱伸長(zhǎng)量大，為了保證管道有效地實(shí)現(xiàn)熱脹冷縮，需要設(shè)置固定支架。如果還是按外固定設(shè)置方法，由于蒸汽管道溫度高，補(bǔ)償段短，固定墩設(shè)置多，尺寸大，這樣一是增大工程量，二是造成施工難度。為解決這項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外充分調(diào)研、交流，我校于1995年立題研究，題目是：《蒸汽管道內(nèi)固定支架試驗(yàn)方法研究》，并上了一名研究生專題研究了三年。在研究過(guò)程中曾得到蔡啟林教授、姚約翰總工、楊明學(xué)研究員等專家熱誠(chéng)指導(dǎo)，課題完成了，但為什么至今沒有向社會(huì)發(fā)表，原因是有些問(wèn)題尚需要深入探討，鑒于目前已有單位使用，為了安全，現(xiàn)將兩個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題予以簡(jiǎn)要說(shuō)明，供參考。

　　2.4.1、計(jì)算理論依據(jù)：根據(jù)彈性力學(xué)理論，內(nèi)固定支架是采用薄壁小圓環(huán)理論進(jìn)行計(jì)算，這種計(jì)算方法的邊界條件要求內(nèi)外鋼環(huán)必須緊密結(jié)合，受力均勻，但施工過(guò)程中很難達(dá)到要求，如果采取沿管道周邊分幾片組成不連續(xù)圓環(huán)，更不可能達(dá)到邊界條件要求。所以需要進(jìn)一步研究、探討可以滿足計(jì)算邊界要求的施工技術(shù)措施，否則運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生不安全因素。

　　2.4.2、為了防止冷橋作用，熱流外泄，內(nèi)固定支架的內(nèi)外環(huán)采用石棉橡膠墊隔熱。采用石棉橡膠墊，有兩個(gè)問(wèn)題需要考慮。

　　A、石棉橡膠熱老化問(wèn)題，一般蒸汽管道壽命介定大于20年，石棉橡膠墊肯定達(dá)不到（由于橡膠原因），一旦石棉橡膠老化粉化，不僅隔熱目的達(dá)不到，而且造成結(jié)構(gòu)破壞，影響管道安全運(yùn)行。

　　B、根據(jù)石棉橡膠墊導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算，每10mm只能隔熱26℃左右，如果介質(zhì)溫度高，又要控制外套鋼管的表面溫度，則石棉橡膠墊需要很厚，難以實(shí)現(xiàn)。

　　2.5、固定墩微量變形與力衰減

　　即使采用了內(nèi)固定支架方法，一個(gè)管網(wǎng)總是有的地方還要采用外固定支架，例如拐彎處、出土端等。由于蒸汽管道產(chǎn)生的熱應(yīng)力高，特別是大管徑管道產(chǎn)生的推力數(shù)以百噸計(jì)，如果按固定墩沒有微量位移進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。大管徑固定墩的尺寸會(huì)非常大，甚至無(wú)法實(shí)施。土壤不是剛性體，埋在土內(nèi)的固定墩，在推力作用下，事實(shí)上是會(huì)產(chǎn)生微量變形的，如果主觀不承認(rèn)這個(gè)客觀事實(shí)，不是科學(xué)態(tài)度。建議采用允許固定墩微量位移的方法設(shè)計(jì)固定墩，以達(dá)到推力大幅度衰減目的，這一觀點(diǎn)已逐步被國(guó)內(nèi)外接受。我校也已經(jīng)對(duì)這一課題進(jìn)行了專題研究。通過(guò)理論計(jì)算、工程實(shí)踐研究表明：允許固定墩微量位移（一般控制在30mm內(nèi)），可以將固定墩承受的推力衰減50～70％。我們不僅在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，而且在內(nèi)蒙伊敏河煤電集團(tuán)、河南永城煤電集團(tuán)等大管徑管道工程進(jìn)行了實(shí)踐，取得了預(yù)期成果，前不久某市大管徑管道工程，計(jì)算固定墩承受的推力600多噸，按一般結(jié)構(gòu)確定的固定墩尺寸之大，在城市根本無(wú)法實(shí)施，經(jīng)過(guò)建議采用微量位移法，推力衰減到200多噸。