CN108167554A - 一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管及其安装方法，涉及蒸汽保温管技术领域，其主要结构包括用于输送蒸汽的蒸汽管，蒸汽管的周侧外壁设置有单层或多层的隔热层，隔热层外侧设置有保温层，保温层外套设有钢制套管，套管外侧设置有泡沫层，泡沫层外侧设置有防水外套管。通过隔热层与保温层的配合，减小了钢制套管的直径，节约了钢材成本，减小了地下所需的空间。防水外套管强度高且不易腐蚀，即使液体进入并遇到高温的钢制套管时也会快速挥发，防腐能力强，由于不需要额外防腐材料，防腐成本也降低。采用内滑动式的结构使得蒸汽保温管的热损失更小，进而蒸汽管外部也不易受损，整体的使用寿命更长，维护和更换次数更少。

Description

一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管及其安装方法

技术领域

本发明涉及蒸汽保温管术领域，更具体地说，它涉及一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管及其安装方法。

背景技术

直埋敷设蒸汽保温管已经有二十多年的历史，其样式为：蒸汽管外设有保温层，保温层外套设有钢外套管，这种所谓的钢套钢保温管已成为定式。直埋敷设就是将蒸汽保温管直接埋在土层中，蒸汽保温管的敷设长度通常在几公里、十几公里、甚至几十公里长，管与管之间在地下对接，对接位置为管道接口，管道数量多且体量大，十分笨重。

常规保温蒸汽管外侧的钢外套管在生产工厂里可以得到很好的防腐处理，但在长途运输过程中，由于吊装吊卸和拖拉碰撞，以及施工现场恶劣的工作环境中，均会导致钢外套表面的防腐层受损，最终导致防腐效果差强人意，对于绝大多数土层区域，浅层土壤潮湿，内含空气和水分，部分区域土壤甚至会含有明显的盐分，同时因为现场接口作业环境很差，使得管道接口处容易成为防腐防线崩溃的位置。而一条十公里的管网需要有一千多个接口，因而对管道接口可靠实施钢管防腐非常困难。

在当下直埋敷设蒸汽保温管中，大量采用玻璃棉毡作保温层材料。玻璃棉毡附着在蒸汽钢管上，当玻璃棉毡与蒸汽管相对于钢外套管在管道轴线方向上滑移时，这即所谓的外滑动式保温管，也是最常用的方式。蒸汽管温度可达300℃，甚至更高。由于保温棉毡相对脆弱，遇水会变形、变质、垮塌甚至消失，在接近300℃的温度下即会脆化成粉，这影响了当下蒸汽管的使用寿命，同时玻璃棉毡受蒸汽管热胀冷缩的影响，频繁地被拉开和压紧，逐渐形成保温间隙甚至保温空缺，影响蒸汽管的保温质量。

按产品的技术标准，直埋敷设蒸汽保温管应服役25年以上，而现状直埋蒸汽保温管的寿命超过十年的为少数，达到20年以上的更是稀少，究其原因，由于钢外套管表露在外部，其防腐是其中的短板，另外，外滑动式保温管无法做到管网施工期保证管道保温层绝对防水，保温过程中保温棉毡容易遭到浸泡，这均影响着蒸汽管的使用寿命。

发明内容

针对现有技术中外滑动式蒸汽保温管使用寿命短、成本高、保温质量差、防腐能力低下问题，本发明目的一在于提供一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其具有保温效果好、使用寿命长、总体成本低、自带防腐功能的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，包括用于输送蒸汽的蒸汽管，所述蒸汽管的周侧外壁设置有单层或多层的隔热层，所述隔热层外侧设置有保温层，所述保温层外套设有钢制套管，所述套管外侧设置有泡沫层，所述泡沫层外侧设置有防水外套管。

通过上述技术方案，隔热层的耐热性更好，但考虑到其成本原因，其可与保温层配合使用，使得钢制套管的直径更小，通过适当增加泡沫层厚度，减小相应钢制套管的厚度，最终节约了钢材的成本，同时蒸汽保温管的整体尺寸也更小，使其在原本拥挤的地下减小了自身所需的空间。防水外套管强度高、耐磨损、不易破损和漏水、也不易腐蚀，同时内侧又有钢制套管的保护，即使液体渗入并遇到正在承受高温的钢制套管也会快速挥发，因而蒸汽保温管自身就带有多层防腐作用，自我保护能力强，不再需要特意涂抹防腐材料，防腐成本同样也降低。采用内滑动式的结构使得蒸汽保温管自身的结构强度更好，进而蒸汽管外部也不易受损，整体的使用寿命更长，维护和更换次数更少。

进一步的，所述蒸汽管与所述隔热层之间还设置有空气层，所述蒸汽管与所述钢制套管之间于所述隔热层的两端均拼接设置有单层或多层的保温承重瓦。

通过上述技术方案，蒸汽管两端的保温承重瓦对隔热层起到支撑作用，使得空气层能够维持。

进一步的，所述蒸汽管朝向所述空气层的一侧设置有低辐射隔热内层，所述隔热层朝向所述空气层的一侧设置有外反射层。

通过上述技术方案，热量传递的三种方式包括导热、对流和热辐射，而低辐射隔热内层和外反射层可以减少辐射换热，进而减小蒸汽管运行过程中的热量损失。

进一步的，所述钢制套管的两端均设置有用于卡接所述保温承重瓦的防水端环，所述防水外套管的两端均卡接套设有用于密封所述泡沫层的防水端封。

通过上述技术方案，防水端环与钢制套管直接焊死，防水端环可以将保温承重瓦有效固定，防止其晃动，防水端封起到了保护作用，防止泡沫层在运输过程中的氧化和受潮。

进一步的，所述防水端环靠近所述蒸汽管的一侧向远离所述保温承重瓦的方向延伸设置有凸缘，所述凸缘外侧套设有防水套。

通过上述技术方案，将防水套卡在凸缘上，使得防水端环与蒸汽管之间的间隙可以有效遮蔽，同时保温管投入运行时，防水套将受热融化。

进一步的，所述泡沫层包括内层和外层，所述内层处于所述钢制套管和所述外层之间，所述外层处于所述内层和所述防水外套管之间。

通过上述技术方案，泡沫层采用双重材料，减小了单种材料的厚度，进而也减小了蒸汽保温管的直径。

进一步的，所述隔热层的温度在240℃～310℃，所述保温层的温度在140℃～260℃，所述钢制套管的温度在140℃～150℃，所述内层的温度在90℃～160℃，所述外层的温度在40℃～110℃，所述防水外套管的温度在40℃～60℃。

通过上述技术方案，隔热层和保温层保证钢制套管的温度控制范围在150℃以内，内层和外层保证防水外套管的温度控制范围在50℃左右。

进一步的，所述隔热层为微孔硅酸钙瓦、硅酸铝棉毡或者纳米气凝胶，所述保温层为玻璃棉毡，所述内层为耐高温聚氨酯泡沫，所述外层为硬质聚氨酯泡沫。

通过上述技术方案，针对不同的使用情况采用不同的保温、防腐、防潮材料。

进一步的，所述防水端封和所述防水套均为聚乙烯，所述防水外套管为高密度聚乙烯，所述低辐射隔热内层和所述外反射层均为铝箔，所述空气层内填充设置有惰性气体。

针对现有技术中外滑动式蒸汽保温管运输和安装困难，同时防水困难的问题，本发明目的二在于提供一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管的安装方法，其具有厂内制作、便于运输和组装焊接容易的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管的安装方法，包括如下步骤：

步骤一：蒸汽保温管制作完成后运输至施工场地，同时保持运输环境和施工环境的干燥；

步骤二：施工场地处挖开土层，按照管线布局将蒸汽保温管铺设在土层的管沟内，相邻蒸汽保温管的端头相互抵接；

步骤三：相邻蒸汽保温管采用电弧焊法将两者的蒸汽管无缝焊接，钢制套管之间的短缺位置套设有填补的钢制套管，填补的钢制套管与蒸汽管之间填充设置有隔热层和保温层，采用电弧焊法将填补的钢制套管与其两端的钢制套管无缝焊接；

步骤四：防水外套管之间的短缺位置填补有内含电阻丝的电热熔套，电热熔套与钢制套管之间填充设置有泡沫层，采用电热熔法将电热熔套和其两端的防水外套管无缝焊接；

步骤五：施工位置回土填埋并夯土压实。

通过上述技术方案，根据上述所述的蒸汽保温管，其可在工厂内先行制作，制作精度高，保温效果好，运输过程中保证其所处环境干燥，安装过程中先后焊接蒸汽管、钢制套管和防水外套管，并补足连接处空缺的保温材料而防水端封和防水套无须拆除，施工步骤少，现场加工简单便捷可靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）隔热性：与现有技术相比，隔热层的耐热性更好，保温层更有效减少热量的损失，泡沫层同样起到更佳隔热作用，同时采用内滑动式的结构使得蒸汽管自身使用寿命更长，外表不易受损，热损失率大大降低；

（2）防腐性：多层结构使得蒸汽管和钢制套管本身就不易接触到腐蚀液体，即使液体渗入并遇到正在承受高温的钢制套管也会快速挥发，加上防水外套管自身强度高，因而蒸汽保温管自身就有多层防腐能力；

（3）安全性：蒸汽管外部设置有多层的隔热保温结构，防水外套管强度高、耐磨损、不易破损和漏水、也不易腐蚀，同时内侧又有钢制套管的保护，采用内滑动式的结构保证了蒸汽保温管防水防潮的端封可免于拆除。避免了传统外滑动式保温管拆除防水端封的风险，进而蒸汽管外部也不易受损，整体的使用寿命更长，维护和更换次数更少，使用更加安全；

（4）成本：考察蒸汽管实际应用中的温度情况，通过隔热层与保温层的配合使用，减小了钢制套管的直径，降低了钢制套管的成本，自身多层结构的设置使得其防腐能力提升后不再需要特意涂抹防腐材料，防腐成本同样也降低。

附图说明

图1是一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管的主剖视图；

图2是一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管的侧剖视图；

图3是一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管的安装方法示意图。

附图标记：1、蒸汽管；2、隔热层；3、保温层；4、钢制套管；5、泡沫层；6、防水外套管；7、空气层；8、保温承重瓦；9、低辐射隔热内层；10、外反射层；11、防水端环；12、防水端封；13、凸缘；14、防水套；15、内层；16、外层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例一

一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，如图1所示，包括用于输送蒸汽的蒸汽管1，蒸汽管1的周侧外壁包覆设置有单层或多层的隔热层2，蒸汽管1与隔热层2之间设置有空气层7，隔热层2外侧设置有保温层3，保温层3外套设有钢制套管4，套管外侧设置有泡沫层5，泡沫层5外侧设置有防水外套管6，其中，泡沫层5包括内层15和外层16，内层15处于钢制套管4和外层16之间，外层16处于内层15和防水外套管6之间。泡沫层5采用双重材料，多层设置使得蒸汽保温管的隔热保温以及防腐效果更出众，减小了材料成本，提高了保温性能，进而也减小了蒸汽保温管的直径，节约成本的同时使其在拥挤的地下所需占用的空间更小，内层15和外层16保证防水外套管6的温度控制范围在50℃左右。

蒸汽管1的长度大于钢制套管4的长度，钢制套管4的长度大于防水外套管6的长度。蒸汽管1和钢制套管4均为钢管结构，隔热层2为微孔硅酸钙瓦、硅酸铝棉毡或者纳米气凝胶，保温层3为玻璃棉毡，内层15为耐高温聚氨酯泡沫，外层16为硬质聚氨酯泡沫，防水外套管6为高密度聚乙烯。针对不同的保温需求采用耐受不同温度的材料组合搭配。

当蒸汽管1承受温度达到300℃时，空气层7的区间温度也接近300℃，由于热量传递的三种方式包括导热、对流和热辐射，在蒸汽管1朝向空气层7的一侧设置有低辐射隔热内层9，在隔热层2朝向空气层7的一侧设置有外反射层10。通过低辐射隔热内层9和外反射层10可以减少辐射换热，进而减小蒸汽管1运输过程中的热量损失。低辐射隔热内层9和外反射层10均为铝箔，其中，空气层7内填充设置有惰性气体，惰性气体为氦气、氩气等。蒸汽管1与钢制套管4之间于隔热层2的两端均拼接设置有单层或多层的保温承重瓦8，保温承重瓦8环绕拼接对钢制套管4起到支撑作用，维持空气层7的厚度，空气层7厚度在3mm左右。

蒸汽保温管工作过程中，蒸汽管1的温度在300℃左右，隔热层2的温度在240℃～310℃，保温层3的温度在140℃～260℃，钢制套管4的温度在140℃～150℃，内层15的温度在90℃～160℃，外层16的温度在40℃～110℃，防水外套管6的温度在40℃～60℃。隔热层2和保温层3保证钢制套管4的温度控制范围在150℃以内，内层15和外层16保证防水外套管6的温度控制范围在50℃左右。

如图2所示，钢制套管4的两端均焊接固定有用于卡接保温承重瓦8的防水端环11，防水外套管6的两端均卡接套设有用于密封泡沫层5的防水端封12，防水端封12呈环状，其外圈壁扣在防水外套管6外壁，其内圈壁扣在钢制套管4外壁。通过防水端环11可以将保温承重瓦8有效固定，防水端封12可防止泡沫层5在运输过程中的氧化和受潮，起到保护作用。防水端环11靠近蒸汽管1的一侧向远离保温承重瓦8的方向一体固定有凸缘13，凸缘13呈环形，凸缘13外侧套设有防水套14，防水套14呈环状，其外圈壁扣在钢制套管4外壁，其内圈壁扣在蒸汽管1外壁。将防水套14卡在凸缘13上，使得防水端环11与蒸汽管1之间的间隙可以有效遮蔽。防水端封12和防水套14均为聚乙烯材料。

本发明的有益效果如下：

通过隔热层2、保温层3和泡沫层5的相互配合，充分利用了隔热层2的耐热性好、保温层3绝热好成本低、泡沫层5防水防潮绝热性能更佳且制作简单的特点，再结合物料成本和使用环境，最大程度的减小钢制套管4以及防水外套管6的直径，最终节约了钢材的成本，同时蒸汽保温管的整体尺寸也更小，减小了其在地下所需占用的空间。

防水外套管6强度高、耐磨损、不易破损和漏水、也不易腐蚀，同时内侧又有钢制套管4的第二层保护，即使液体渗入，当遇到正在承受高温的钢制套管4也会快速挥发，因而蒸汽保温管自身就带有多层防腐作用，自我保护能力强，不再需要特意涂抹防腐材料，防腐成本同样也降低。

采用内滑动式的结构使得蒸汽保温管自身的结构强度更好，使用过程中更加安全，进而蒸汽管1外部也不易受损，热损失率更小，保温效果更好，维护和更换次数更少，整体的使用寿命更长，此时其与蒸汽管1的使用寿命也可以匹配相当，利用率更高。

实施例二

一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管的安装方法，按照实施例一的方式制作蒸汽保温管，多根蒸汽保温管的安装方法如图3所示，包括如下步骤：

步骤一：蒸汽保温管制作完成后运输至施工场地，同时保持运输环境和施工环境的干燥；

步骤二：施工场地处挖开土层，按照管线布局将蒸汽保温管铺设在土层的管沟内，相邻蒸汽保温管的端头相互抵接；

步骤三：相邻蒸汽保温管采用电弧焊法将两者的蒸汽管1无缝焊接，钢制套管4之间的短缺位置套设有填补的钢制套管4，填补的钢制套管4与蒸汽管1之间填充设置有隔热层2和保温层3，采用电弧焊法将填补的钢制套管4与其两端的钢制套管4无缝焊接；

步骤四：防水外套管6之间的短缺位置填补有内含电阻丝的电热熔套，电热熔套与钢制套管4之间填充设置有泡沫层5，采用电热熔法将电热熔套和其两端的防水外套管6无缝焊接；

步骤五：施工位置回土填埋并夯土压实。

根据上述步骤安装蒸汽保温管，需要先行保证运输环境和施工环境的干燥，安装过程中先后焊接蒸汽管1、钢制套管4和防水外套管6，并补足连接处缺失部分，安装简单，施工步骤少，现场加工简单便捷。

在实施步骤三期间无须拆除防水端环11和防水套14，可彻底杜绝传统外滑动式保温管割除钢制防水端封误伤蒸汽管1的多发的恶性事故，及割除防水端封后，管沟中积水进入蒸汽管保温层的恶性事故，本发明施工以及使用过程中将更加安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，包括用于输送蒸汽的蒸汽管（1），所述蒸汽管（1）的周侧外壁设置有单层或多层的隔热层（2），所述隔热层（2）外侧设置有保温层（3），所述保温层（3）外套设有钢制套管（4），所述套管外侧设置有泡沫层（5），所述泡沫层（5）外侧设置有防水外套管（6）。

2.根据权利要求1所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述蒸汽管（1）与所述隔热层（2）之间还设置有空气层（7），所述蒸汽管（1）与所述钢制套管（4）之间于所述隔热层（2）的两端均拼接设置有单层或多层的保温承重瓦（8）。

3.根据权利要求2所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述蒸汽管（1）朝向所述空气层（7）的一侧设置有低辐射隔热内层（9），所述隔热层（2）朝向所述空气层（7）的一侧设置有外反射层（10）。

4.根据权利要求3所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述钢制套管（4）的两端均设置有用于卡接所述保温承重瓦（8）的防水端环（11），所述防水外套管（6）的两端均卡接套设有用于密封所述泡沫层（5）的防水端封（12）。

5.根据权利要求4所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述防水端环（11）靠近所述蒸汽管（1）的一侧向远离所述保温承重瓦（8）的方向延伸设置有凸缘（13），所述凸缘（13）外侧套设有防水套（14）。

6.根据权利要求2所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述泡沫层（5）包括内层（15）和外层（16），所述内层（15）处于所述钢制套管（4）和所述外层（16）之间，所述外层（16）处于所述内层（15）和所述防水外套管（6）之间。

7.根据权利要求6所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述隔热层（2）的温度在240℃～310℃，所述保温层（3）的温度在140℃～260℃，所述钢制套管（4）的温度在140℃～150℃，所述内层（15）的温度在90℃～160℃，所述外层（16）的温度在40℃～110℃，所述防水外套管（6）的温度在40℃～60℃。

8.根据权利要求6所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述隔热层（2）为微孔硅酸钙瓦、硅酸铝棉毡或者纳米气凝胶，所述保温层（3）为玻璃棉毡，所述内层（15）为耐高温聚氨酯泡沫，所述外层（16）为硬质聚氨酯泡沫。

9.根据权利要求5所述的复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管，其特征在于，所述防水端封（12）和所述防水套（14）均为聚乙烯，所述防水外套管（6）为高密度聚乙烯，所述低辐射隔热内层（9）和所述外反射层（10）均为铝箔，所述空气层（7）内填充设置有惰性气体。

10.一种复合防腐内滑动式直埋敷设蒸汽保温管的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：蒸汽保温管制作完成后运输至施工场地，同时保持运输环境和施工环境的干燥；

步骤二：施工场地处挖开土层，按照管线布局将蒸汽保温管铺设在土层的管沟内，相邻蒸汽保温管的端头相互抵接；

步骤三：相邻蒸汽保温管采用电弧焊法将两者的蒸汽管（1）无缝焊接，钢制套管（4）之间的短缺位置套设有填补的钢制套管（4），填补的钢制套管（4）与蒸汽管（1）之间填充设置有隔热层（2）和保温层（3），采用电弧焊法将填补的钢制套管（4）与其两端的钢制套管（4）无缝焊接；

步骤四：防水外套管（6）之间的短缺位置填补有内含电阻丝的电热熔套，电热熔套与钢制套管（4）之间填充设置有泡沫层（5），采用电热熔法将电热熔套和其两端的防水外套管（6）无缝焊接；

步骤五：施工位置回土填埋并夯土压实。