我國預(yù)制蒸汽直埋保溫管道的技術(shù)進步與展望

 一、歷程
隨著我國國民經(jīng)濟的總拉動，基本建設(shè)向基礎(chǔ)設(shè)施項目傾斜，我國近年來區(qū)域供熱、集中供熱、冷暖熱“三聯(lián)供”的發(fā)展，蒸汽直埋管道逐漸增多，投資額和里 程數(shù)突飛猛漲。據(jù)不*統(tǒng)計，現(xiàn)每年蒸汽直埋管道項目投資額已超過地25000萬元以上，數(shù)百近千公里之長。管徑已超過DN600，有的單位已達 DN700-DN800之規(guī)。全國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會及分部，中國機電工程學會熱電專委會分別組織了多次蒸汽直埋管或以其為主的專題研討會（北京、廬山、五夷 山、福州、重慶、寧波、上海、三亞等會議）并出論文集。[8-15]
2000年5月由中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會技術(shù)委員會主持，大連市供熱協(xié)會協(xié)辦，召開了“全國*屆直埋蒸汽管道技術(shù)研究會”，參加會議代表260多人，并出 版了“全國直埋蒸汽管道技術(shù)研討會論文選集”[16]刊出70余篇專論。*次全國范圍廣泛研討和交流，反映十分強烈。在全國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會理事長李秀的倡 導下，擬組織力量（大連、北京、上海、天津……）編寫蒸汽直埋管道產(chǎn)品技術(shù)標準和技術(shù)規(guī)程事宜，由建研院標準化所申報建設(shè)部。
次后山東省熱力協(xié)會又于2000年9月在大連再次召開了山東省以蒸汽直埋管道技術(shù)為主的年會，并出版?？?ldquo;直埋管道技術(shù)研討會論文集”收集論文30余篇[17]。
2001年11月中國熱電專委員會在開封專門召開了“預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)學術(shù)研討會”[18]并出版論文集發(fā)表新論文27篇，集出達40篇專著。2002 年5月中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會技委會，中國工程標準化城鎮(zhèn)供熱委員會，大連市供熱協(xié)會又召開第二次全國直埋蒸汽管道技術(shù)研究會，更為熱烈，又出新論文集。
各個學會、協(xié)會的有力組織，極大地推動了我國蒸汽直埋管道技術(shù)的發(fā)展。一些高校、研究院所積極參入。
隨著我國經(jīng)濟騰飛，西部大開發(fā)，建設(shè)現(xiàn)代化城市，我國一些設(shè)計研究院更是大力投入蒸汽直埋管道工程設(shè)計工作。為直接地還是國內(nèi)極廣大的建設(shè)單位—— 他們在物力、人力、財力投注大，探索和累積的經(jīng)驗多。大連熱電集團、天津熱電總公司、洛陽熱力公司、邢臺煤氣熱力總公司、寶鋼、邯鋼、廣州、無錫、寧 波、杭州、駐馬店、青島熱電總公司、銀川熱電公司、鄭州熱力總公司、寶雞、西安遍布全國的熱力系統(tǒng)等世行貸款、亞行貸款，國家重點工程，省市重點工程都為 我國蒸汽直埋管作出了巨大的貢獻。
建設(shè)部正式下文[2000]197號批準《建設(shè)部二○○○年*批工業(yè)產(chǎn)品國家標準行業(yè)準則、修訂項目計劃》擬制訂《城鎮(zhèn)供熱蒸汽直埋管技術(shù)條件》產(chǎn)品標準。
建標[2000]284號文，建設(shè)部又正式下文批準編寫《城鎮(zhèn)供熱蒸汽直埋管技術(shù)規(guī)程》行業(yè)標準，由大連熱電集團、大連供熱辦承擔，大連科華熱力管道 有限公司、大連熱力設(shè)計院、中國市政華北設(shè)計院、上海金山石化院、中國石油天然氣總公司技術(shù)研究院、大連理工大學等，共同撰寫我國行業(yè)標準，這也可能是世 界上*部幅員廣闊，面對各種不同用戶（工業(yè)用、民用、商用）應(yīng)用廣，型式多樣化（鋼套鋼、塑套鋼、玻璃鋼或鋼、玻璃鋼復合套鋼、復合保溫、多屏（反 射）保溫、內(nèi)滑動、外滑動、導管式滑動；單一、二PE、三PE及多重復合防腐；內(nèi)固定、外固定、內(nèi)外（位移）固定；上疏水、下疏水以及單面、雙端面密封、 隔斷、節(jié)點處理……）的預(yù)制蒸汽直埋管道技術(shù)規(guī)程。
二、我國蒸汽直埋管道技術(shù)的進步
二十年來，我國預(yù)制蒸汽直埋管道技術(shù)，在廣大科技人員、領(lǐng)導、工人共同努力下，進行了廣泛的科學實踐，不斷地從失敗和經(jīng)驗教訓中汲取營養(yǎng)，豐富和提高 自己。特別是對外開放，近些年國家、協(xié)會多次派員出國考查，學習*技術(shù)，引進*設(shè)計和設(shè)備，*科學管理，以及體制改革。使我國在短短的不到二十 年，特別近五年發(fā)生質(zhì)的飛躍，蒸汽直埋管道從數(shù)量上、規(guī)模上、品種上以及技術(shù)水平、理論研究等都取得為世人驕傲的進步，某些方面已達到*水平或領(lǐng) 先。先后被評為*新產(chǎn)品、重點推廣產(chǎn)品3項，獲中國發(fā)明歷屆博覽會金獎，省市獎達15項之多。
1、絕熱（保溫）材料
我國自選研發(fā)或采用了多種新型有特色的絕熱材料，超輕質(zhì)硅酸鈣（1990年），復合鋁鎂硅酸鹽（1993年），體相全憎水復合硅酸鹽（1996），整 筒式憎水珍珠巖管（1997年）。隨著開放，國外產(chǎn)品大量進入中國市場，礦（巖）棉、玻璃棉保溫制品在北京、上海、廣州、長春先后落戶。1998年美國 Owens Corning公司超細離心玻璃棉（包括預(yù)制小管徑管殼）就在我國蒸汽直埋管中應(yīng)用，2000年大面積推廣，獲良好效果。耐高溫硅酸鋁纖維也在直埋蒸汽管 或管件預(yù)制中應(yīng)用（1997年）。
聚氨酯材料，特別是耐高溫（≥140℃）聚氨酯保溫材料的原料，我國已深入研究，生產(chǎn)并有部分出口；我國也大量引進Bayer、BASF耐140℃高溫的聚氨酯料做蒸汽直埋管復合保溫的組成部分，使產(chǎn)品壽命可達25年之久。
2、保溫（絕熱）結(jié)構(gòu)
地域?qū)拸V的我國，市場極大，數(shù)以百計的生產(chǎn)、研究、設(shè)計單位研發(fā)了型式多樣，材料各異，性能不同幾乎世界上*的各種保溫結(jié)構(gòu)。塑套鋼 （1993）、玻璃鋼套鋼（1993）、鋼套鋼（1994）；內(nèi)滑動（1993）、外滑動（1994）、空氣層（1995）、導管式（1999）、抽真空 （1999），并在我國實際工程中歷經(jīng)8年之多的考驗，其性能、優(yōu)劣、特點、水平基本清楚。有些保溫結(jié)構(gòu)、性能/價格比高，制作工藝簡便，已達世界水平。 多屏（反射）保溫結(jié)構(gòu)，絕熱性能更大的優(yōu)于硅鈣瓦——聚氨酯復合保溫，特別是多屏（反射）玻纖鋁箔結(jié)構(gòu)，其性能僅亞于高抽真空保溫，比一般抽低真空要好， 其基本造價、安全可靠性，都大大優(yōu)于其它型式保溫，也是上*技術(shù)，其產(chǎn)品多次獲金獎——英國倫敦世界博覽會金獎、日內(nèi)瓦博覽會金獎 （大連科華）。
3、防腐材料及技術(shù)
近年來新研究開發(fā)的對于直埋管鋼外護管的防腐，已引進多條生產(chǎn)線和材料及主機，使我國的防腐水平顯著提高。五十年代起用的石油瀝青或稍后的環(huán)氧煤 瀝青，已逐漸被國內(nèi)自己開發(fā)的TO多功能樹脂，熔融環(huán)氧粉末（噴涂）替代（1997年上海浦東機場已規(guī)模應(yīng)用——凱華）、二PE新工藝和材料1998年新 疆多處使用[19]。高PU聚氨酯防腐（1999）、鋼/玻璃鋼（三維）短切玻纖與網(wǎng)格布交替復合防腐，使其各向均性更好地防水防腐也在我國實施 （2002）；三PE多防腐已在石油管道使用（1998）現(xiàn)已寫也蒸汽直埋管道技術(shù)規(guī)程（草稿）之中，引進美國聚脲高性能防腐涂料和技術(shù)也在工程上推廣 （2001）、中國臺灣獨資企業(yè)高PU防腐已在少量管件上試用。
陰極保護防腐技術(shù)，在我國許多工程應(yīng)用[20]；采用纏繞式和套復PE（擠出）防腐方式[21]，也都獲得較好的效果。
4、管件
我國許多較大的蒸汽直埋管生產(chǎn)廠，經(jīng)歷了十余年的工程實踐，能設(shè)計、制作一般規(guī)格管件。推制三通（1996）、大曲率半徑彎頭（1997）、加長補償 器（1996）、疏水節(jié)（1996）、固定架（支座）（1997）、閥門井室件（2000）……其技術(shù)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力、保溫計算或一些專有技術(shù)已達世界 *國家行列。工廠化、預(yù)制化的管件制作對產(chǎn)品質(zhì)量保證，現(xiàn)場安裝十分方便。
5、滑動支架及內(nèi)固定支架（座）
隨著我國蒸汽直埋管的開發(fā)，這方面有著驚人的進步。研究成果“直埋式保溫熱力管道內(nèi)外（位移）固定支座”[7]，該項技術(shù)較全面的解決了力的 傳遞，冷（熱）橋、熱損失，以及隔斷密封，外殼防水防腐、熱位移，制作工藝加工及外部施工躲障等系統(tǒng)問題。工程應(yīng)用詳見北京市建筑工程質(zhì)量測試中心分析報 告：
300℃介質(zhì)溫度下,φ426工作管道，絕熱保溫離心玻璃棉TIWⅡ-140mm多層反射鋁箔屏蔽，外表面溫度僅30.4℃（9點平均值）、熱流損失 84.7W/m2，綜合導熱系數(shù)λ300=0.060W/m℃效果良好。（與德國FW-遠程輸送技術(shù)股份有限公司的抽真空3mbar接近。注：兩者測試方 法不同）。
6、接口（補口）技術(shù)
管道對焊接外套鋼管時采用耐高溫的硅酸鋁纖維氈進行保護，選用阻燃性能良好的TIWⅡ離心玻璃纖維，更不怕電汽焊渣以及弧光損壞。
為減少現(xiàn)場補口焊接數(shù)量，采用了滑移外套管殼，對接焊或搭焊方法，內(nèi)套袖推拉結(jié)構(gòu)焊接[26]?？梢娢覈F(xiàn)場接（補）口技術(shù)是比較全面的，有其特點和*性。
7、管道端面密封技術(shù)
內(nèi)管、外管或穿墻套管實施密封，單端面、雙端面密封防水處理技術(shù)已替代過去止水帶、油麻密封，井室閥門前管道單端密封也可采用，用環(huán)氧粉末噴涂防腐更保證安全使用壽命上千次伸縮不破壞，達*水平[28]。
8、疏水（節(jié)）技術(shù)
上海金山石化設(shè)計院為我國蒸汽直埋管道疏排凝結(jié)水作了先導性工作[31]。隨著地域冷暖地帶不同，又出現(xiàn)北方地下井、華東地平井、南方地上不同型式，并有的加設(shè)冷卻裝置，使之凝結(jié)水排出二次蒸化減少。自動疏排凝水節(jié)約大量勞動力和防范了事故發(fā)生。
9、管道補償
這方面我國已在深入研究、工程實踐的基礎(chǔ)上，使供熱管道的設(shè)計和選材、安裝達到一個新水平。7000次應(yīng)力循環(huán)技術(shù)要求[32]，達世界1級化工管道 技術(shù)水準，為直埋管道薄弱環(huán)節(jié)加強了措施，大曲率半徑彎頭的自然補償又是許多設(shè)計單位優(yōu)先選取的方式[33]，補償器計算富裕量10-15%已被眾多單 位采納實施[34]。
采用平衡式、半平衡式無推力補償器在許多管道系統(tǒng)應(yīng)用[36、37]，大大降低外固定墩推力或造價。我國蒸汽直埋式內(nèi)壓、外壓、平衡式補償器制造商上百家，申請多達近百余項，技術(shù)開發(fā)已由Jun擴向min，走在*行列中。
10、管線分段隔斷技術(shù)
我國較長管道系統(tǒng)中，根據(jù)地形和分支線需要增設(shè)中間隔斷板。劃長管道為多個短管路技術(shù)，已在1997年申請我國的并獲批準[38]，若干個封閉的 保溫管段，實施分域檢查、防止全線“竄通”事故發(fā)生，效果明顯[39]。其后又與管道中的排潮管使用，進行保溫外套的系統(tǒng)密封實驗。