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滄州滄辰管道有限公司
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ZMG 型鋼套鋼直埋保溫管
作者:滄辰管道 發布日期:2018-09-06


一、ZMG 直埋保溫管如構特點:
 
  ZMG 型鋼套鋼直埋保溫管由工作鋼管,隔熱式內流動支架、主保溫層,空氣層或真空層,外套鋼管和外套鋼管防腐層構成。其結構見下圖,各管件的典型布置見附圖。

   ZMG 型直埋保溫管在結構上具有下列特點:
  1、采用固定在內工作鋼管上的流動支架和外套管內壁摩擦,保溫材料跟隨工作鋼管一起活動,不會出現保溫材料的機械磨損、粉化。
  2、外套鋼管強度高、密封性能好,可有效地防水、抗滲。
  3、外套鋼管的外壁采用優質防腐處理,使外套鋼管的防腐層壽命在 20 年以上。
  4、工作鋼管的保溫層選用優質保溫材料,保溫效果好。
  5、工作鋼管保溫層與外套鋼管之間留有 10~ 20mm 左右的間隙,既可直到進一步保溫的作用。又是直埋管道極為通暢的排潮通道,使排潮管真正起到及時排潮的作用,同時起到信號管的作用;或將其抽成低真空,可更有效地保溫并降低外套管內壁腐蝕。
  6、工作負管滾動支架采用特種低熱材料制成,與鋼材的摩擦系數為 0.1 左右,管道運行時摩擦阻力較小。
  7、工作鋼管的固定支架,滾動支架與工作鋼管的連接采用特別設計,可有效地防止管道熱橋的產生。
  8、直埋管道的疏水采用全密封式結構,疏水管接于工作鋼管的低位點或設計要求的位置,無需另設檢杳并。
  9、工作鋼管的彎頭、三通、波紋管補償器、閥門等均布置在鋼套管內,整個工作管線處于全密封的環境下運行,安全可靠。
  10、采用內固定支架技術,可完全鄧消外固定混凝土支墩。節省費用,縮短工期。
11、 可采用抽真空技術,基本杜絕外套鋼管內壁由水分引起的電化學腐蝕,同時更進一步提高管道的保溫效果。
 
二、ZMG直埋保溫管主要技術性能參數
 
  ZMG 型鋼套鋼直埋保溫管的主要性能參數如下:
   2.1 工作鋼管
  管道種類:無縫鋼管或螺旋縫埋弧焊鋼管
  管道材質:10 號或 20 號鋼
  執行標準:GB/T8163-1999 、GB3087-1999 或 GB/T9711.1-1997
 
   2.2 保溫層
  材料種類:硅酸鋁 耐高溫超細玻璃棉
  常溫導熱系數:≤ 0.045w/m. ℃ ≤ 0.40w/m.k
  容重(干): 100~150kg /m3 50 ± 2kg /m2
  使用溫度: -40 ℃~800 ℃ -80 ℃~+ 450 ℃
 
   2.3 外套鋼管
  管道種類:直縫焊接鋼管或螺旋焊接鋼管
  管道材質:Q235-A (B)
  執行標準:GB5235-97 或 SY/T5037-92
 
   2.4 防腐層
  材料:耐高溫樹脂 3PE 聚脲
  擊穿電壓 ≥ 5000 ≥ 30000V ≥ 15000V
  長期使用溫度 ≥ 100 ℃ ≥ 80 ℃ ≥ 130 ℃
 
三、直埋保溫型號規格:
 
   3.1 型號規格的標注
  本公司生產的 ZWG 直埋保溫管型號規格的編制方法如下:
  例: ZMG-Z , DN300 型直埋保溫管
     ZMG- 鋼套型直埋保溫管;
     Z-直管或管件區分符號。如:Z,為直管;W,為彎頭;T,為三通;D,為大小頭;G,為固定節。
  DN300- 管道或管件的公稱直徑及其它必要標示符號,與架空管道通常的表示方法基本相同。如:對于直管、固定節,僅標出公稱直徑,如 DN300 ;對于彎頭,需標出 公稱直徑、角度、彎曲半徑,強 DN300 , 90 , 1.5D ;對于三通,需標出三通管的主管,支管的公稱直徑,如 DN300/DN200DN300 ;對于大小頭,需標出大管和小管的公稱直徑,如 DN300/DN200 。
 
   3.2 產品規格
  ZMG 型鋼套鋼直埋保溫管的規格參數詳見下表:

工作鋼管規格 介質溫度 350 ℃ 時 , 直埋保溫管性能參數
DN 外徑 (mm) 壁厚 (mm) 保溫層厚度 (mm) 空氣層厚度 (mm) 外套鋼管 (mm) 散熱量 W/m 外表面 ( ℃ ) 重量 (kg/m)
DN50 57 3.5 60 6 219 × 6 90 47 39.70
DN65 76 3.5 60 7 219 × 6 112 55 42.03
DN80 89 4 75 11 273 × 6 108 49 54.19
DN100 108 4 70 6.5 273 × 6 128 56 56.81
DN125 133 4.5 85 5 325 × 6 133 54 70.41
DN150 159 5 95 7 377 × 6 138 52 94.66
DN200 219 6 110 11.5 480 × 6 152 55 144.71
DN250 273 7 110 10 530 × 7 177 58 172.53
DN300 325 8 135 9.5 630 × 7 178 57 220.37
DN350 388 9 150 11.5 720 × 7 183 55 301.48
DN400 426 10 175 12 820 × 8 181 54 350.21
DN450 478 11 150 11 820 × 8 215 59 379.71
DN500 529 12 175 10.5 920 × 8 212 59 447.09
DN600 630 12 225 12 1120 × 10 224 55 548.72
DN700 720 12 230 12 1220 × 10 229 56 589.42

 
  直埋保溫管進管長度一般為 10.4m,12m,12.4m。
  彎頭,大小頭對比架空管常規什每端均加長 400mm;三通均為加強三通。
  固定節長度一般為期不遠1m。
  波紋補償器的預制保溫件根據補償器的具體結構尺寸確定。
   表中數據對應的技術條件如下:
  保溫材料的導熱系數為:λ1=0.45+0.00015(tpj-70)w/(m.℃);容重:120kg/m3;
  土壤的導熱系數為:λT=1.5W/(M·℃); 空氣的導熱系數為:λ2=0.03W/(M·℃);
  管頂敷土深度:0.8m ;管中心處土壤溫度:20 ℃
  外套鋼管均為螺旋鋼管。
 
四、直埋管道的熱膨脹:
 
  管道的熱膨脹是熱力管道設計計算中首先要考慮的因素。工作鋼管的熱膨脹量下式計算:
  △L =αL(t-to)
  式中:△L 管道熱膨脹量 M
   α 鋼材的線膨脹系數 m/(m ℃)
   L  管道的長度 m
   t  管道的工作溫度 ℃
   to 管道的安裝溫度 ℃
  例 1 : DN200 直埋管道,工作鋼管為中 219 × 6 ,夕套鋼管中 480 × 6 ,硅酸鋁離心玻璃棉復合保溫層厚度 110mm ,輸送過熱蒸汽壓力 1.6MPa ,溫度 350 ℃ ,管道安裝溫度 20 ℃ ,求每米管道的熱膨脹量。
  查表得鋼材的線膨脹系數α為 11.2 × IO-6m /( m ℃),代入公式( 1 ),
   △ l = 11.2×IO-6 × I ×( 350 - 20 )
      = 0.037 m
  即每米管道熱膨脹量為 3.7mm 。
 
五、直埋管道的熱損失及外套管外表面溫度計算:
 
 直埋管道的熱損失按下式計算:

式中:q:單位長度散熱損失 W/m
   t:蒸汽溫度 ℃
   t0: 管中心深處土壤的自然溫度℃
   λ1:保溫層及空氣層的綜合導熱系數 W/(m℃ )
   λ2:土壤的導熱系數 W/(m℃ )
   D1:工作鋼管內徑 m
   D2:外套管內徑 m
   h:管中心至地面深度 m
 
 直埋管道的外表面溫度 tw 按下式計算:

 例 2 : DN200 直埋管道,工作鋼管為φ 219 × 6 ,外套鋼管φ 480 × 6 ,硅酸鋁離心玻璃棉復合保溫厚度 110mm ,輸送過熱蒸汽壓力 1.6MPa ,溫度 350 ℃ ,管道安裝溫度 20 ℃ ,管頂敷土深度 0.8m ,即根據上述條件,將下列數據代入公式,
   t :蒸汽溫度 350 ℃
   t0 : 管中心深處土壤的自然溫度 20 ℃
   λ1:保溫層及空氣層的綜合導熱系數 0.064W/(m. ℃ )
   λ1=0.045+0.00015(350+50)/2-70=0.064W/ m. ℃
   λ2:土壤的導熱系數 1.5W/(m. ℃ )
   D1 :工作鋼管內徑 0.219m
   D2: :外套管內徑 0.466m
   h :管中心至地面深度 1.04 m
計算得單位長度散熱損失為 152W / m ,外套鋼管外表面溫度為 55 ℃ 。
 
  當直埋管未敷土,大氣溫度為 20 ℃ 時,外套鋼管外壁溫度僅為 31 ℃ ,散熱損失為 202W / m ??梢娭甭窆艿赖谋匦Ч窍喈敽玫?,當直埋管道敷設于土壤中,由于土壤也具有一定的保溫作用,使管道的散熱損失更加少,外套管外壁的溫度也相應有所提高。一般認為,當管頂敷土深度大于 0.8m ,外套鋼管外表面溫度小于 60 ℃ 時,直埋管道對周圍其他管道或地表植被幾乎沒有影響。
六、直埋管道的敷設:
在管道布置時,走向力求平直以減少阻力損失并節省材料,所以管道以直管段為主,在管道必須轉彎處形成“ L ”形或“ z ”形自然補償管段。直管段部分一般采用外壓軸向型補償器來補償管道的熱膨脹。
 
   6.1 型自然補償管段
在 L 型管段中短臂的長度必須能滿足長臂的熱膨脹要求,短臂的最小長度可由線算圖查得。 L 型自然補償段線算表見下圖:

由于工作鋼管的自由膨脹受到位于工作鋼管和外套鋼管之間的軸向滑動支架的限制,工作鋼管只能在管道軸向自由膨脹,為了充分發揮 L 型自然補償管段的補償作用,在 L 型自然補償彎頭兩側一定距離內采用平面滑動支架,見圖:

例 3 : DN200 直埋管道,工作鋼管為φ 219 × 6 ,外套鋼管φ 480 × 6 ,硅酸鋁離心玻璃棉復合保溫厚度 110mm ,輸送過熱蒸汽壓力 1.6MPa ,溫度 350 ℃ ,管道安裝溫度 20 ℃ ,管頂敷土深度 0.8m ,即管中心距至地面 1.04m ,采用上圖 L 型自然補償,請合理布置非限位滑動支架并選取合適的外套鋼管。
 
本例中, L 型管段的長臂長度為 30m ,每米熱膨脹量為 3.7mm ,總熱膨脹量為 111 mm ,查線算圖得,短臂的長度至少為 10m ,支架的布置應保證彎頭短臂一側 10m 范圍內的管道自由膨脹,在此管段內不能布置軸向滑動支架,只能布置平面滑動支架。
 
同理, L 型管段的短臂長度為 20m ,總熱膨脹量為 74mm ,查線算圖得,其對應的“短臂”長度至少為 7.5m ,支架的布置應保證彎頭長臂一側 7.5m 范圍內的管道自由膨脹,在此管段內不能布置軸向滑動支架,只能布置平面滑動支架。
 
彎頭兩側兩支架的間距不應大于直管段部分兩支架間距的 80 %。
 
由于長臂的總膨脹量為 110mm ,原外套鋼管φ 480 × 6 不能滿足膨脹要求,應加大為φ 630 × 6 鋼管。為充分利用保溫層與外套管之間的膨脹間隙,安裝時工作鋼管應冷拉,冷拉量為熱膨脹量的一半,兩側臂同時冷拉。
 
從下圖看出, L 型補償段異型管件較多,制作安裝比較復雜,成本較高。應盡量采用尺寸較小的 L 型補償管段,直管段部分采用波紋管補償器,不必加大外套管。在本例中,若 L 型補償管段兩側臂長均為 4m ,利用保溫層與外套之間的空氣作為膨脹間隙,就可以滿足膨脹要求,外套管也不必加大。
 
七、直埋管道的抽真空技術: 
 
7.1 真空技術理論:
在真空技術中將真空分為粗真空、低真空、高真空和超高真空四種狀態。在低真空狀態,氣體分子的流動逐漸從粘滯狀態過渡到所謂分子狀態,對流現象完全消失,熱傳導則很小,此時的熱損失只是通過熱輻射方式進行。普通家用熱水瓶正是利用低真空技術進行保溫的。
采用抽真空技術的另一收獲是杜絕了由水分引起的外套鋼管的內壁腐蝕,大大提高了埋地管道的整體壽命。由于在低真空狀態下,空氣中的水分將減少 50 倍左右,降低了水分引起的
 
7.2 抽真空技術的設備及性能參數
 
直埋管道抽真空技術由我公司與國內著名高校合作開發。其主要設備是一組自動控制真空泵及管道的真空度采集系統。
 
根據不同的介質參數及外套管外表面溫度的要求,可將管道的真空度控制在 1000 ~ 6000Pa 。測試結果表明,在同等條件下,抽真空后外套鋼管外壁溫度下降 10 ℃ 左右,由此推算,根據管道的外徑不同其散熱損失將下降 30 ~ 100W / m2 。
 
全自動真空泵組是間斷運行,總體電耗量很小。
 
安裝時對外套鋼管的氣密性試驗應嚴格按照《工業金屬管道施工及驗收規范》的要求進行。以控制外套鋼管的漏氣量,減少真空泵的開啟。
八、管材的堆放、保管、吊裝及運輸:
 
8.1管材的堆放與保管:
  1、管材存放場地應平整,無雜物、無積水,并有足夠的承載能力。
  2、管材應放在距熱源2m以外處,并有消防設施。
  3、堆放管材必須墊管枕,管枕寬度應大于150mm,高度應大于100mm,存放時,同種類管子應放在一起,12m長管要從地面開始逐層放墊塊。短時間堆放,每層可不放墊塊,但高度不得大于1.5m。
  4、管材在存放期間,鋼管兩頭應加封堵,露天存放時,應用氈布覆蓋,禁止太陽曝曬,雨淋。
 
   吊裝與運輸:
  1、 管材吊裝時,應用寬度大于50mm的吊帶吊裝。
  2、 在裝卸時,應做到穩起輕放,防止磕碰。
  3、 卸車時,汽車裝運,宜采用垂直起吊方式,集裝箱裝運,可采用叉車、裝卸機配合作業。
  4、 管材堆放,吊裝嚴禁使用鐵器撬動或鋼絲繩直接捆綁外套管。

九、安裝 
 
   9.1 土建工程
   直埋管道的地溝尺寸應符合如圖所示要求:

  1 、當地溝底部土層的承載力≤ 80KPa 時,地溝底部應加墊素混凝土層。
  2 、 C15 素混凝土層底部上層應先夯實后,再澆混凝土,混凝土層表面應光滑平整 當底部上層為濕陷性土質時,應換上(深 1.0m 左右)并夯實。
  3 、地溝內接頭處的地溝寬度和深度應比非接頭處增加 250 ~ 300mm 。
  4 、設有波紋補償器的位置。波紋補償器底部的土層標高應根據補償器的實際到貨尺寸確定。
  5 、溝底上層沿管線的坡度應保證同管道的坡度一致。
  6 、直埋管道周圍 100mm 用細砂填實。砂粒直徑應不大于 8mm ,砂層中不可含有粘土.磚、石、鐵件等雜物。
  7 、當管道埋設在爐渣、雜物等腐蝕性較強的土層地段時,回填土應換以腐蝕性較小的土壤,并分層夯實。
 
十、工程驗收:
 
  直埋供熱管道工程的工程質量驗收除應滿足設計圖紙和《城市供熱管網工程施工及驗收規范》 GJJ28 的有關要求外,還應包括下列內容:
 
   10.1 土建工程的驗收
  土建工程的驗收主要包括以下方面:
  管溝的挖掘斷面尺寸;
  溝底上層的地基處理;
  管溝的坡度、坡向;
  管道周圍砂層的尺寸、密實度;
  回填土的高度和夯實度。
 
   10.2 安裝工程的驗收
  安裝工程的驗收主要包括:
  管道軸線的偏差;
  管道安裝的坡度,坡向;
  工作管的對接處焊接質量,必須滿足設計及相關規范要求:
  若設計要求水壓試驗在施工現場進行,則應對工作鋼管進行水壓試驗。但請注意選用的波紋補償器設計上是否考慮水壓的試驗的盲板力;
  外套鋼管的焊縫應進行氣密性試驗,試驗壓力 0.15Mpa 。氣密性試驗可利用排潮管打入壓縮空氣進行;
  直埋保溫管線外套管防腐層的完好性。

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