直埋蒸汽管道技术应用琐谈
[内容摘要] 本文简略介绍了目前国内蒸汽直埋管道部分保温结构形式并分析了各自的特点，拟提供选择应用参考。
[关 键 词] 保温结构、性价比、地质、钢套钢、钢塑复合、内滑动、空气夹层、真空绝热，外滑动。
一、
蒸汽直埋管道技术，在我国应用发展了十多年，眼下我们欣喜的看到，“蒸汽直埋管道技术”这块园地已是“百花盛开，争奇斗艳”呈现一派欣欣向荣的景象。
“百花盛开”——我国蒸汽直埋管道敷设里程之长，规模管径之大，花色品种之多令世界瞩目！
“争奇斗艳”——我国蒸汽直埋管道技术含量之高，品质之高，“专利”、“金奖”、“银奖”、“外国奖”之多令国人自豪。
我们可以理直气壮地说：“在蒸汽直埋管道开发与应用领域我们是发达国家”。
二、
这些年来，“蒸汽直埋管道技术”市场，相继推出了许许多多不同结构、性能各异的直埋管道产品，可说是“百花盛开”。
塑套钢、钢套钢、钢塑复合
内固定、外固定、内外固定
内滑动、外滑动、导管滑动
上疏水、下疏水、混合疏水
玻璃钢、高厚膜、复合防腐
HD、三PE、联合保护
单一保温、复合保温、多屏反射
空气夹层、真空绝热……
如此琳琅满目的直埋管道品种是我国广大工程技术人员付出了艰辛劳动，从直埋蒸汽管道的基础理论和基本构造研究、实践开发出来的。
由于蒸汽管道介质温度高，保温结构不可能像热水直埋管道那样做成“三位一体”的整体膨胀型，而必须做成工作钢管或外护层与保温层脱开的“脱开式”，使管道中任一截面的热位移能产生相对移动而将热应力释放掉。从中得知，蒸汽直埋管道是由工作钢管——保温层——外护层三大基本元素组成的脱开式管道。
（一）为何脱开？
先期采用的是“内滑动”——工作钢管（无缝钢管）上涂刷无机润滑剂，或是在工作钢管（螺旋钢管）上贴敷硅酸铝纤维毡形成减阻层，减少磨擦阻力，使工作钢管受热膨胀后在保温层内自由伸缩。保温层与外护层紧密结合，在管沟内受土壤压力形成一个管沟。这种内滑动结构一直沿用至今仍被不少工程采用。
后来出现了“外滑动”——工作钢管上紧紧包扎保温材料形成一个固定的整体，工作钢管受热膨胀后，连同保温材料一齐，通过固定其上的绝热滑动支架（支撑件），在外护钢管的内壁上自由伸缩。这种外滑动结构不仅减少了磨擦阻力，还可以减小轴向推力，缩小固定墩尺寸，更有意义的是由于可以设立“空气空腔”又引出了“空气夹层”、“真空绝热”的保温结构。
（二）保温结构（保温层）：
保温结构是直埋蒸汽管道的精髓所在。保温效果是直埋管的主要指标。而其保温效果最终取决于保温结构。
单一保温结构是早期应用的技术，由于当时的保温材料品种少，适于直埋的更缺。后来保温材料品种逐渐增多，保温结构就势趋向了多元化。先是“复合保温”——将两种以上的保温材料复合使用，尽其各自的优点，提高保温效果。比如：将微孔硅酸钙与聚氨酯泡沫塑料复合——微孔硅酸钙（无机材料）耐温高（600℃），但导热系数稍高（0.06w/m.k）,单层保温时，厚度太大不理想；聚氨酯导热系数低（0.03w/m.k）,但不耐温(<150℃),不适于蒸汽直埋。当将二者复合使用,就比较妥贴,将耐高温的微孔硅酸钙先贴敷在高温工作管上,再在其上浇注一定厚度的聚氨酯泡沫,这样高温蒸汽经硅钙瓦隔热降低到聚氨酯能承受的温度(<150℃),再经聚氨酯隔热温度降到了60℃以下,满足了直埋要求。
也有微孔硅酸钙与超细离心玻璃棉，聚氨酯三种材料的复合保温。其原理是离心玻璃棉可以在结构内形成排潮通道，以便及时顺畅地排出结构内的潮气，保护结构安全。
后来，又出现了更多的复合形式——如多屏反射，将金属反射材料——铝箔有机的复合进保温结构，使热量经多屏反射作用，减小热损失进一步提高保温效果。
由于“外滑动”结构中可以留有“空气空腔”（通道）造就了“空气夹层”保温的出现。因为空气导热系数低（0.024w/m.k），只要空腔的厚度合适，不造成空气的对流散热，保温的效果十分明显。这就是钢塑复合钢套钢外滑动结构。
另外可将“空气空腔”，用真空设备将空腔抽成并保持一定的真空度，那不仅保温效果更好并且可以有效地排除结构内的潮湿气体，保持干燥状态有利于防腐。这种结构就是“真空绝热”，但运行时比较麻烦，运行成本高。
（三）保护结构（外防水防腐层）：
外防水防腐层的好坏主要是硬度问题，没有硬度谈不上效果。前期的外保护层多采用“塑套钢”型，采用高密度聚乙烯管（HDPE）做外套管。工程实践表明，这种外套管防水防腐性能好便于施工；但致命弱点是耐温能力太差。补口问题解决不了，容易从接点处进水，当管内局部热流外泄，很容易被热熔、蠕变而破坏，不适用直埋蒸汽管道。
在此期间，也有采用玻璃钢管“纤维增强塑料”（玻璃钢）做外护，耐温能力大大高于HDPE，防水防腐性能好，强度高，便于施工，是外护层的理想材料。但玻璃钢的制作工艺不同，差异很大，做出的玻璃钢质量悬殊太大，一定要采用玻璃纤维机械缠绕工艺。后来，在吸收消化国外新技术的基础上，我国也出现了钢套钢结构直埋蒸汽管。
钢套钢结构亦即“钢地沟”。外护层采用钢管，强度大大增加，长期运行安全可靠性大，密封防水性能好，潜在隐患少。因其密封性好，无渗漏，保温效果更好。外滑动型钢套钢结构还可以配合使用“空气夹层”和“真空绝热”技术。目前，钢套钢结构是我国普遍采用的直埋管道结构。
钢套钢也有不足之处：外套钢管的防腐难度大，要化重金解决防腐问题；而且标准钢管的单价也高，总的是钢套钢造价偏高。
为解决钢套钢的防腐难和造价高的问题，最近几年企业的工程技术人员研发出一种钢塑复合钢套钢（内滑动、外滑动）结构保温管，一面市就受到业界的关注。
钢塑复合，实质上也是钢套钢。它是为解决外套钢管防腐问题，而将外套钢管上复合缠绕一层1.5~3mm厚的机械缠绕玻璃钢，提高防腐能力，延长使用寿命，为降低钢套钢的造价，外套钢管根据设计的保温厚度，采用非标准管径的薄壁钢管。这样的钢塑复合钢套钢的结构，质量品质高于钢套钢；价格低于钢套钢，肯定会被广泛推广应用。
上面就直埋蒸汽管道的基本结构的发展概况作一简单介绍。其他的如直埋管的固定方式，防腐结构等就不赘述了。
三、
确实，面对为此琳琅满目的保温管道品种问题是：到底哪种最好？应该为何选择呢？笔者认为目前还不能肯定的讲哪种结构形式最好，还需要时间继续“研究、实践、总结” 。
我国幅缘辽阔，地理、气候、水文、地质情况各异、差别悬殊。南方、北方、沿海城市，三北地区对直埋蒸汽管道都有不同的要求，不能采用一个模式，要因地制宜。
比如，南方地区水位高，直埋敷设主要是防水问题，防水解决了保温迎刃而解。沿海地区不仅水位高，而且土壤中的盐碱度大，氯硫离子含量高，所以不仅要防水，更要防腐。而西部地区，突出的问题是土壤热阻高，干旱多、水位低，是如何保温的问题，防水防腐倒是第二位的。拿钢套钢作比：沿海地区采用这种形式，防腐的问题解决困难，而不如采用钢塑复合多屏反射结构，防腐防水层既能防水又能防腐，造价也较低。
除了“因地制宜”的问题，还要提到“性价比”问题。一般讲剔除欺诈因素“一分价钱，一分货”这个理是真的，毫不例外，直埋管的价格也因为其性能的优势而差别悬殊。比方说：钢套钢的价格要比玻套钢高出25~30%。“真空绝热”的价格要比“空气夹层”高出30%以上。因为“钢套钢”比“玻套钢”结构性能好，但防腐的成本高，所以比“玻套钢”价格高。“真空绝热”的保温与防腐性能优于“空气夹层”，但其增加了真空设备的投资和运行费用，所以价格比“空气夹层”高不少。“钢塑复合钢套钢外滑动”的性能与“钢套钢外滑动相仿，但价格却比它低25~30%！这是因为外护钢管采用薄壁钢管复合一层机械缠绕玻璃钢防腐层，不仅解决了防水防腐问题而且减少了钢管重量，降低了成本。
采用内固定形式，充分利用管系力的自平衡，可以减少固定墩数量，节约投资，这比外固定、内外固定的形式好，但只适用于长直管段。
所以，选用哪种结构形式，应该根据工程所在地的地理、气象、水文地质等情况，以及建设单位自身的经济承受能力，经过慎重的技术、经济比较来选定。且不可人云亦云，造成决策错误，遗患于后。
在直埋蒸汽管道技术发展的这十多年，尤其是最近几年，直埋保温管生产厂商在全国各地蜂涌而起（有的一个市就有十几家），但良莠不齐。没有技术装备、没有技术人员、没有施工资质的“三无”厂家也能挤身于市场招揽工程。一时间，直埋管道技术的各种各样的“专利”、“金奖”之类的宣传满天飞，令人眼花缭乱，但经过实践后发现不乏“哗众取宠”之作，应引起警惕。
同样一个优秀的保温结构，让两个不同的制造厂商制作与施工，但竣工后的最终效果并不相同。这是建设单位必须考虑到的问题。
一个热网工程最好从施工图设计开始，让保温管生产厂介入与设计部门协作，做好施工图设计。这样，管网的节点处理、分段长度的确定，防水防腐的问题，排潮疏水的问题……就可以在施工图上一次敲定，避免在施工现场更改设计，造成返工损失。还可以在保温结构选择，管网竣工验收、试运行等环节给建设单位和设计部门提供帮助。
四、
有句广告词说：“没有最好，只有更好”。我想我国蒸汽直埋管道技术也应了这句话了“没有最好，只有更好”。尽管目前我国直埋管道产品品种繁多，技术进步很快，但是毕竟应用的时间不长，有不少问题尚需时间考验，取得第一手资料，以待改进和提高。
随着我国建设的腾飞，集中供热和冷、热、电三联供事业的飞速发展，可持续发展战略的实施，可以肯定的看到，蒸汽直埋管道技术一定会日新月异，蓬勃发展。笔者愿意于大家共同研讨，以精益求精。