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預制埋地式保溫管敷設技術

一直以來都認為同等厚度條件下，玻璃棉保溫效果比“瓦---泡”結構保溫效果好，這與前文結論相悖，是過去的結論錯了，還是前文的計算錯了？應該講熱工理論計算結果都沒有錯，只是廠家產品樣本中是按玻璃棉充滿保溫空間計算的，但是按目前保溫管加工工藝，“外滑動式”玻璃棉或微孔硅酸鈣瓦是無法充滿保溫夾層的，工藝間隙必須存在。因為保溫材料較大圓周尺寸一定要小于滑動支架的圓周尺寸。支架的圓周尺寸又必須小于外套管的內徑。因此“外滑動”式保溫管的環形工藝空氣隙是*的，空氣隙的當量導熱系數與空氣隙的厚薄有關，與氣隙內外層溫度有關，這些參數在計算間隙當量導熱系數之前是無法得到的，而且真實的產品，其間隙厚度取決于操作者的“手感”，存在著隨機性和不確定性。因為諸如此類的原因使得編制產品樣本時，得到精確數據難度極大。假設保溫棉充滿保溫夾層計算工作量要小的多。這樣就產生了玻璃棉“外滑動式”比“瓦---泡”結構保溫效果更好的錯覺。
二、保溫結構的穩定性
“瓦---泡”結構屬于內滑動式，根據蒸汽管管徑大小，在蒸汽管外環向包覆 2~6 塊瓦，在軸向則較多一根管上有 20 塊瓦，發泡過程中瓦塊互與外套間相互壓緊。泡沫固化后，保溫層成為一個整體沒有縫隙（非指瓦與芯管間）不會松動。泡沫與外套管粘牢，保溫夾層被泡沫充滿，沒有空氣隙。“瓦---泡”結構整體性良好，沒有支架。泡沫隔絕了水、空氣與外套鋼管內表面的接觸。
采用單一玻璃棉保溫存在環形間隙，單一保溫瓦則即有環向間隙又有大量軸向間隙，由于每根管道要設兩只支架，保溫層在支架處出現斷層，以本文φ720/φ1220 為例計算如果芯管與外套之間保溫材料消失，其熱損失約為玻璃棉完好狀況下熱損失的 5 倍（限于篇幅計算省略）。因此在每組支架前后因保溫斷層，會形成明顯的熱橋。
管道支架均為鋼板制成，低碳鋼是優良的熱導體，其導熱系數高達 48W/m℃，是玻璃棉導熱能力的 700~800倍，盡管動足腦筋阻止散熱，支架仍然是個不可忽略的熱橋。
由于“外滑動”結構保溫材料與冷態芯管等長且隨芯管移動，采用波紋補償器的系統每個補償管段向有150~200mm 的伸縮，這無疑給保持保溫層連續增加了難度。至于純“瓦”結構，由于微孔硅酸鈣瓦在溫度升高時收縮，使得環向縫隙引發的熱橋效應更強烈。
在保溫管加工過程中和運行過程中，如果保溫玻璃棉和外套管發生鉤掛，支架卡死，玻璃棉會遭撕扯，形成“保溫”材料局部缺失，產生更為嚴重的熱橋。
三、災害對保溫性能的影響
與架空敷設方式相比，災害對直埋敷設保溫管熱損失的影響要嚴重得多。按建設部關于保溫管產品標準，保溫管的壽命應不低于 25 年，但現實工程中，十年、五年、兩年甚至一年就報廢的案例比比皆是，因此對直埋敷設保溫管災害研究，保溫管抗災性能研究和熱網防災技術研究就顯得十分重要。
從維系良好的保溫狀態的角度講，主要的災害表現為保溫材料吸水，使保溫性能惡化。更為嚴重時保溫材料消失。這又分為保溫材料被消失和自行消失兩類。以下列舉主要的災害：
①施工時保溫夾層灌水
施工時保溫管被下到挖好的管溝中，下雨或其他意外事故，溝中積水，積水應抽干，在管溝無水條件下進行管道安裝作業。由于種種原因保溫管被泡在水中，保溫層可能被灌滿水。
②施工時外套鋼管漏焊,漏水或地下水經套管縫隙進入保溫層。
③排潮管穿孔、拆斷，外套管穿孔開裂，引入雨水、地下水。
④工作管及管件上有孔、洞、縫，水壓試驗時，水進入保溫夾層。
⑤在運行過程中發生水擊，導致工作管開裂，補償器爆破，有壓蒸汽沖刷保溫材料。
⑥補償器限位鋼筋未拆除、補償彎管、有位移三通等管件定位鋼筋未拆除，導致蒸汽管穿孔、開裂，引起有壓蒸汽沖刷保溫材料。
⑦保溫夾層中積水未充分排空，暖管排潮過急過強，夾層中積水被加熱成有壓蒸汽，沖擊保溫材料。
對于上述常見的各種災害，“內滑動”式保溫管和“外滑動”式保溫管的承受能力到底如何，下面分別進行分析。
外滑動玻璃棉保溫型
玻璃棉是纖維狀的保溫材料，吸水性*，表面憎水材料只對防雨水有用。當玻璃棉浸泡在水中時憎水劑不能阻止玻璃棉吸水，而且憎水劑在溫度升高以后會失效。浸泡玻璃棉的冷水，排干以后，再經干，玻璃棉仍可具有良好的保溫性能。
無論保溫層被灌滿水還是只有管底積水，因為玻璃棉親水，包在保溫管上的玻璃棉可以通過毛細應，將觸到的外護管底部的水吸上來。吸水的玻璃棉容重增加。在重力作用下，下部吸水玻璃棉向下沉，玻璃棉氈受拉會被扯斷。保溫管口徑越大，其保溫層垂直高差就越大。玻璃棉被扯斷的危險性就越大，一旦玻璃棉氈被扯斷，脫落到管底，日久變成糊狀，這種情景在維修中經常見到。
玻璃棉對有壓汽流毫無抵抗能力，工作管道、管件上出現孔洞縫，蒸汽噴出，可以把幾十米管段內的玻璃棉氈*摧毀，管線變成無保溫直埋蒸汽管網。
保溫層內灌入水后，應當在管網低點開孔，將水緩慢排空，然后緩慢送蒸汽，進行烘管。這個過程如果操之過急，大量積水迅速加熱成蒸汽。汽的體積是等質量水體積的 1725 倍。若產氣量大，便形成有壓汽流，可將玻璃棉撕爛，甚至將玻璃棉噴射到保溫管外。水沸騰變成汽時形成大量的汽泡，對玻璃棉也具有相當大的破壞作用，使玻璃棉纖維斷裂，與水混合成為糊狀。
外滑動式的管道支架是其另外一根軟肋，至少每 6 米管道有一個支架，一旦發生意外管道保溫玻璃棉被摧毀，想重新向直埋保溫管中充填保溫材料，將極為困難。沒了保溫材料覆蓋且無法恢復，管網只能報廢。臨時的、支線、小口徑管道，發生損害，影響范圍較小，損失也較小，更新的代價較低，尚可操作。干線上大口徑管段一旦發生管道保溫崩潰情況，業主將陷入極為棘手的境地。面對眾多用戶汽停不得，保溫損害又無法修復，天天翻幾番的熱損失成為沉重負擔。若發生次生災害，引發社會問題，后果更不堪設想。水一旦進入玻璃棉直埋保溫管，便鑄成永遠的“傷痛”，通過排水、排潮，可以將大部分“入浸”的水消除，但是管底將永遠是濕的。根據保溫管設計規范，保溫外套表面溫度應當低于 50℃。保溫材料浸水受到損害后，只要保溫材料沒有*消失，保溫管底層的溫度就達不到 100℃。但又比正常狀況下 30~50℃明顯高。保溫夾層在宏觀上是個封閉的空間，其中的水不可能像開放空間一樣，可以通過蒸發而消失。由于制造成本的原因，保溫管外套鋼管沒有采用內表面防腐措施.