我國(guó)預(yù)制蒸汽直埋保溫管道的技術(shù)進(jìn)步與展望

 一、歷程
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總拉動(dòng)，基本建設(shè)向基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目?jī)A斜，我國(guó)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(jì)，現(xiàn)每年蒸汽直埋管道項(xiàng)目投資額已超過地25000萬元以上，數(shù)百近千公里之長(zhǎng)。管徑已超過DN600，有的單位已達(dá) DN700-DN800之規(guī)。全國(guó)城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)及分部，中國(guó)機(jī)電工程學(xué)會(huì)熱電專委會(huì)分別組織了多次蒸汽直埋管或以其為主的專題研討會(huì)（北京、廬山、五夷 山、福州、重慶、寧波、上海、三亞等會(huì)議）并出論文集。[8-15]
2000年5月由中國(guó)城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)技術(shù)委員會(huì)主持，大連市供熱協(xié)會(huì)協(xié)辦，召開了“全國(guó)*屆直埋蒸汽管道技術(shù)研究會(huì)”，參加會(huì)議代表260多人，并出 版了“全國(guó)直埋蒸汽管道技術(shù)研討會(huì)論文選集”[16]刊出70余篇專論。*次全國(guó)范圍廣泛研討和交流，反映十分強(qiáng)烈。在全國(guó)城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)李秀的倡 導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程事宜，由建研院標(biāo)準(zhǔn)化所申報(bào)建設(shè)部。
次后山東省熱力協(xié)會(huì)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(huì)，并出版?？?ldquo;直埋管道技術(shù)研討會(huì)論文集”收集論文30余篇[17]。
2001年11月中國(guó)熱電專委員會(huì)在開封專門召開了“預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)學(xué)術(shù)研討會(huì)”[18]并出版論文集發(fā)表新論文27篇，集出達(dá)40篇專著。2002 年5月中國(guó)城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)技委會(huì)，中國(guó)工程標(biāo)準(zhǔn)化城鎮(zhèn)供熱委員會(huì)，大連市供熱協(xié)會(huì)又召開第二次全國(guó)直埋蒸汽管道技術(shù)研究會(huì)，更為熱烈，又出新論文集。
各個(gè)學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)的有力組織，極大地推動(dòng)了我國(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛，西部大開發(fā)，建設(shè)現(xiàn)代化城市，我國(guó)一些設(shè)計(jì)研究院更是大力投入蒸汽直埋管道工程設(shè)計(jì)工作。為直接地還是國(guó)內(nèi)極廣大的建設(shè)單位—— 他們?cè)谖锪?、人力、?cái)力投注大，探索和累積的經(jīng)驗(yàn)多。大連熱電集團(tuán)、天津熱電總公司、洛陽熱力公司、邢臺(tái)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(guó)的熱力系統(tǒng)等世行貸款、亞行貸款，國(guó)家重點(diǎn)工程，省市重點(diǎn)工程都為 我國(guó)蒸汽直埋管作出了巨大的貢獻(xiàn)。
建設(shè)部正式下文[2000]197號(hào)批準(zhǔn)《建設(shè)部二○○○年*批工業(yè)產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)準(zhǔn)則、修訂項(xiàng)目計(jì)劃》擬制訂《城鎮(zhèn)供熱蒸汽直埋管技術(shù)條件》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
建標(biāo)[2000]284號(hào)文，建設(shè)部又正式下文批準(zhǔn)編寫《城鎮(zhèn)供熱蒸汽直埋管技術(shù)規(guī)程》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由大連熱電集團(tuán)、大連供熱辦承擔(dān)，大連科華熱力管道 有限公司、大連熱力設(shè)計(jì)院、中國(guó)市政華北設(shè)計(jì)院、上海金山石化院、中國(guó)石油天然氣總公司技術(shù)研究院、大連理工大學(xué)等，共同撰寫我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這也可能是世 界上*部幅員廣闊，面對(duì)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(fù)合套鋼、復(fù)合保溫、多屏（反 射）保溫、內(nèi)滑動(dòng)、外滑動(dòng)、導(dǎo)管式滑動(dòng)；單一、二PE、三PE及多重復(fù)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(diǎn)處理……）的預(yù)制蒸汽直埋管道技術(shù)規(guī)程。
二、我國(guó)蒸汽直埋管道技術(shù)的進(jìn)步
二十年來，我國(guó)預(yù)制蒸汽直埋管道技術(shù)，在廣大科技人員、領(lǐng)導(dǎo)、工人共同努力下，進(jìn)行了廣泛的科學(xué)實(shí)踐，不斷地從失敗和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中汲取營(yíng)養(yǎng)，豐富和提高 自己。特別是對(duì)外開放，近些年國(guó)家、協(xié)會(huì)多次派員出國(guó)考查，學(xué)習(xí)*技術(shù)，引進(jìn)*設(shè)計(jì)和設(shè)備，*科學(xué)管理，以及體制改革。使我國(guó)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(jìn)步，某些方面已達(dá)到*水平或領(lǐng) 先。先后被評(píng)為*新產(chǎn)品、重點(diǎn)推廣產(chǎn)品3項(xiàng)，獲中國(guó)發(fā)明歷屆博覽會(huì)金獎(jiǎng)，省市獎(jiǎng)達(dá)15項(xiàng)之多。
1、絕熱（保溫）材料
我國(guó)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(fù)合鋁鎂硅酸鹽（1993年），體相全憎水復(fù)合硅酸鹽（1996），整 筒式憎水珍珠巖管（1997年）。隨著開放，國(guó)外產(chǎn)品大量進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，礦（巖）棉、玻璃棉保溫制品在北京、上海、廣州、長(zhǎng)春先后落戶。1998年美國(guó) Owens Corning公司超細(xì)離心玻璃棉（包括預(yù)制小管徑管殼）就在我國(guó)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(guó)已深入研究，生產(chǎn)并有部分出口；我國(guó)也大量引進(jìn)Bayer、BASF耐140℃高溫的聚氨酯料做蒸汽直埋管復(fù)合保溫的組成部分，使產(chǎn)品壽命可達(dá)25年之久。
2、保溫（絕熱）結(jié)構(gòu)
地域?qū)拸V的我國(guó)，市場(chǎng)極大，數(shù)以百計(jì)的生產(chǎn)、研究、設(shè)計(jì)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(dòng)（1993）、外滑動(dòng)（1994）、空氣層（1995）、導(dǎo)管式（1999）、抽真空 （1999），并在我國(guó)實(shí)際工程中歷經(jīng)8年之多的考驗(yàn)，其性能、優(yōu)劣、特點(diǎn)、水平基本清楚。有些保溫結(jié)構(gòu)、性能/價(jià)格比高，制作工藝簡(jiǎn)便，已達(dá)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(fù)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(jià)、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(jiǎng)——英國(guó)倫敦世界博覽會(huì)金獎(jiǎng)、日內(nèi)瓦博覽會(huì)金獎(jiǎng) （大連科華）。
3、防腐材料及技術(shù)
近年來新研究開發(fā)的對(duì)于直埋管鋼外護(hù)管的防腐，已引進(jìn)多條生產(chǎn)線和材料及主機(jī)，使我國(guó)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(guó)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(jī)場(chǎng)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(fù)合防腐，使其各向均性更好地防水防腐也在我國(guó)實(shí)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(jìn)美國(guó)聚脲高性能防腐涂料和技術(shù)也在工程上推廣 （2001）、中國(guó)臺(tái)灣獨(dú)資企業(yè)高PU防腐已在少量管件上試用。
陰極保護(hù)防腐技術(shù)，在我國(guó)許多工程應(yīng)用[20]；采用纏繞式和套復(fù)PE（擠出）防腐方式[21]，也都獲得較好的效果。
4、管件
我國(guó)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(shí)踐，能設(shè)計(jì)、制作一般規(guī)格管件。推制三通（1996）、大曲率半徑彎頭（1997）、加長(zhǎng)補(bǔ)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(jì)算或一些專有技術(shù)已達(dá)世界 *國(guó)家行列。工廠化、預(yù)制化的管件制作對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量保證，現(xiàn)場(chǎng)安裝十分方便。
5、滑動(dòng)支架及內(nèi)固定支架（座）
隨著我國(guó)蒸汽直埋管的開發(fā)，這方面有著驚人的進(jìn)步。研究成果“直埋式保溫?zé)崃艿纼?nèi)外（位移）固定支座”[7]，該項(xiàng)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(cè)試中心分析報(bào) 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(diǎn)平均值）、熱流損失 84.7W/m2，綜合導(dǎo)熱系數(shù)λ300=0.060W/m℃效果良好。（與德國(guó)FW-遠(yuǎn)程輸送技術(shù)股份有限公司的抽真空3mbar接近。注：兩者測(cè)試方 法不同）。
6、接口（補(bǔ)口）技術(shù)
管道對(duì)焊接外套鋼管時(shí)采用耐高溫的硅酸鋁纖維氈進(jìn)行保護(hù)，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(chǎng)補(bǔ)口焊接數(shù)量，采用了滑移外套管殼，對(duì)接焊或搭焊方法，內(nèi)套袖推拉結(jié)構(gòu)焊接[26]?？梢娢覈?guó)現(xiàn)場(chǎng)接（補(bǔ)）口技術(shù)是比較全面的，有其特點(diǎn)和*性。
7、管道端面密封技術(shù)
內(nèi)管、外管或穿墻套管實(shí)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(dá)*水平[28]。
8、疏水（節(jié)）技術(shù)
上海金山石化設(shè)計(jì)院為我國(guó)蒸汽直埋管道疏排凝結(jié)水作了先導(dǎo)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(dòng)疏排凝水節(jié)約大量勞動(dòng)力和防范了事故發(fā)生。
9、管道補(bǔ)償
這方面我國(guó)已在深入研究、工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，使供熱管道的設(shè)計(jì)和選材、安裝達(dá)到一個(gè)新水平。7000次應(yīng)力循環(huán)技術(shù)要求[32]，達(dá)世界1級(jí)化工管道 技術(shù)水準(zhǔn)，為直埋管道薄弱環(huán)節(jié)加強(qiáng)了措施，大曲率半徑彎頭的自然補(bǔ)償又是許多設(shè)計(jì)單位優(yōu)先選取的方式[33]，補(bǔ)償器計(jì)算富裕量10-15%已被眾多單 位采納實(shí)施[34]。
采用平衡式、半平衡式無推力補(bǔ)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(jià)。我國(guó)蒸汽直埋式內(nèi)壓、外壓、平衡式補(bǔ)償器制造商上百家，申請(qǐng)多達(dá)近百余項(xiàng)，技術(shù)開發(fā)已由Jun擴(kuò)向min，走在*行列中。
10、管線分段隔斷技術(shù)
我國(guó)較長(zhǎng)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(zhǎng)管道為多個(gè)短管路技術(shù)，已在1997年申請(qǐng)我國(guó)的并獲批準(zhǔn)[38]，若干個(gè)封閉的 保溫管段，實(shí)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(jìn)行保溫外套的系統(tǒng)密封實(shí)驗(yàn)。