直埋敷设蒸汽管道结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了直埋敷设蒸汽管道结构，涉及热力管道技术领域，包括芯管，芯管包括左管段和右管段，左管段和右管段之间连接有一次性补偿器，左管段和右管段上均套设有套管，套管与左管段之间以及套管与右管段之间均填充有保温层。针对现有技术存在波纹管频繁伸缩易破损的问题，本发明专利技术采用无补偿敷的方式铺设蒸汽管网，简化热网安装工程，降低造价，消除因补偿器破损引发灾害的风险。

Structure and construction method of directly buried steam pipeline

【技术实现步骤摘要】
直埋敷设蒸汽管道结构及其施工方法
本专利技术涉及热力管道
，更具体地说，它涉及直埋敷设蒸汽管道结构及其施工方法。
技术介绍
蒸汽管网有两种敷设方式，架空敷设和直埋敷设。架空敷设是主流，但在城市繁华地区不适合架空敷设。城区热网敷设方式是直埋敷设。直埋敷设蒸汽管网在我国己经有二十至三十年的历史。已经有相对稳定的成熟的技术。直埋敷设的蒸汽管道一律设置波纹补偿器，用以消化吸收因蒸汽温度变化引起蒸汽管道的伸长和收缩。在蒸汽管网中，金属波纹管补偿器几乎是当下唯一可选择的补偿配置。补偿器里的金属波纹管则是热网中最脆弱的部分。金属波纹管需要通过伸缩变形实现补偿功能。由于波纹管壁很薄，且波纹管频繁伸缩，金属易发生疲劳或开裂，当热网发生汽水冲击时，波纹管首先爆裂，成为热网常见事故。当波纹管破裂后，蒸汽会窜到热网保温层中引发次生灾害，后果更严重。
技术实现思路
针对现有技术存在波纹管频繁伸缩易破损的问题，本专利技术的目的是提供直埋敷设蒸汽管道结构及其施工方法，采用无补偿敷的方式铺设蒸汽管网，简化热网安装工程，降低造价，消除因补偿器破损引发灾害的风险。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：直埋敷设蒸汽管道结构，包括芯管，所述芯管包括左管段和右管段，所述左管段和所述右管段之间连接有一次性补偿器，所述左管段和所述右管段上均套设有套管，所述套管与所述左管段之间以及所述套管与所述右管段之间均填充有保温层。通过上述技术方案，使用时，先向芯管内预通入蒸汽，芯管受热后，左管段和右管段相互靠近，对接同轴抵紧，同时带动一次性补偿器对接抵紧，周向焊接一次性补偿器外套管；然后，补齐上述一次性补偿器所在位置外套钢管的缺口，对周向接缝和轴向接缝施焊，使密封。正常工作过程中，芯管产生的内应力由套管和芯管共同承担。进一步的，所述套管管壁横截面面积大于所述芯管管壁横截面面积。通过上述技术方案，套管的强度稍大于芯管的强度，外套的伸缩变量小于芯管，且外套套设于地下，受土壤的包裹，外套吸收更多来自芯管的伸缩应力。进一步的，所述芯管上设置有转角，所述转角处的角度小于30°，所述转角的曲率半径大于等于四倍的所述芯管直径。通过上述技术方案，通过控制转角处的角度，避免芯管受热内变形，抵压套管内壁。进一步的，所述一次性补偿器为一次性套筒补偿器或一次性轴向内压金属波纹管补偿器。进一步的，所述芯管最高温度与最低温度之差的一半温差所对应的管段热伸长量为待补偿量ΔL；所述一次性补偿器的补偿量等于待补偿量ΔL±20mm。通过上述技术方案，利用一次性补偿器吸收芯管最大伸缩量的一半，剩余伸缩应变力由一次性补偿器外套和套管吸收。进一步的，所述芯管内的蒸汽压力不大于1.0MPa,蒸汽温度不高于220℃；在蒸汽管网服役期间，蒸汽钢管的温度始终不低于30℃。通过上述技术方案，降低管网蒸汽入口压力和入口温度，间接地提高热电厂发电热效率，热网自身热效率也从中受益。进一步的，所述芯管上连通有功能管，所述功能管的连接处均作补强处理，所述功能管与所述芯管连接处的管壁横截面面积均大于或等于所述芯管管壁横截面面积。通过上述技术方案，避免由于在芯管上安装功能管，在芯管上形成应力集中点。进一步的，所述芯管上设置有变径管，所述变径管设置于小管径管段中。通过上述技术方案，用于确保蒸汽管网铺设后使用的安全性。进一步的，所述芯管的材质与蒸汽最高温度匹配，蒸汽最高温度值越高，所述芯管材质的许用应力越高。通过上述技术方案，根据蒸汽最高温度选用合适的芯管材质。直埋敷设蒸汽管道结构的施工方法，包括如下步骤：S1，按照敷设路线确定直埋管道敷设深度并开挖沟槽；S2，将直埋敷设蒸汽管道结构铺设于沟槽内，相邻的芯管焊接；S3，除一次性补偿器处，其他芯管焊口处的外套钢管补口密封；S4，向芯管内初步通入蒸汽，一次性补偿器1受热位移，一次性补偿器1的外壳前后端合拢时将其外壳周向焊接密封固定；S5，将一次性补偿器所在位置的外套管钢管缺口补齐，周向焊接封密两套管；S6，回填沟槽并夯实。通过上述技术方案，蒸汽管网采用直埋无补偿敷设，简化热网安装工程，造价降低，因补偿器破损引发灾害的风险消除，提高热网的安全性能，且管网维修工作量大幅度下降。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)实现蒸汽管网直埋敷设无补偿技术，将使热网安装工程简化，造价降低，因补偿器破损引发灾害的风险消除，提高热网的安全性能，且管网维修工作量大幅度下降；(2)采用无补偿技术要求尽量降低管网蒸汽入口压力和入口温度，间接地提高热电厂发电热效率，热网自身热效率也从中受益。附图说明图1是直埋敷设蒸汽管道结构的结构示意图。附图标记：1、一次性补偿器；2、左管段；3、右管段；4、套管；5、保温层；10、左外套；11、右外套；12、密封圈；13、挡板。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例一：直埋敷设蒸汽管道结构，如图1所示，包括芯管，芯管为输送工业水蒸气采用的钢管，芯管包括左管段2和右管段3，左管段2和右管段3之间连接有一次性补偿器1，左管段2和右管段3上均套设有套管4，套管4与左管段2之间以及套管4与右管段3之间均填充有保温层5，两套管4相互远离的一端与芯管之间均固定有端封。其中，一次性补偿器1为一次性套筒补偿器或一次性轴向内压金属波纹管补偿器，图示为一次性套筒补偿器，一次性套筒补偿器包括固定于左管段2上的左外套10和固定于右管段3上的右外套11，右外套11远离右管段3的一端呈开口设置，左管段2的一端插接设置于右外套11的开口内，右外套11与左管段2之间设置有密封圈12，右外套11内还固定有用于限制密封圈12移动的挡板13；若采用一次性轴向内压金属波纹管补偿器，密封圈12和挡板13应替换为波纹管段。使用时，先向芯管内预通入蒸汽，芯管受热后，左管段2和右管段3相互靠近，对接同轴抵紧，同时带动左外套10和右外套11对接抵紧，焊接左外套10和右外套11对接处的周侧，将左外套10和右外套11焊接固定；接下来将一次性补偿器所在位置的外套钢管缺口补齐并焊接牢固，使密封。正常工作过程中，芯管产生的内应力由套管4吸收，套管4管壁横截面面积稍大于芯管管壁横截面面积，故套管4的强度大于芯管的强度，外套的伸缩变量小于芯管，且外套套设于地下，受土壤的包裹，外套吸收更多来自芯管的伸缩应力。芯管最高温度与最低温度之差的一半温差所对应的管段热伸长量为待补偿量ΔL，一次性补偿器1的补偿量等于待补偿量ΔL±20mm，利用一次性补偿器1吸收芯管最大伸缩量的一半，剩余伸缩应变力由一次性补偿器1外套和套管4吸收。在蒸汽管网服役期间，芯管内的蒸汽压力不大于1.0Mpa，稳定压力，提高热网使用的稳定性,蒸汽温度不高于220℃，蒸汽钢管的温度应始终不低于30℃，控制芯管的最大温度变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.直埋敷设蒸汽管道结构，包括芯管，所述芯管包括左管段（2）和右管段（3），其特征在于，所述左管段（2）和所述右管段（3）之间连接有一次性补偿器（1），所述左管段（2）和所述右管段（3）上均套设有套管（4），所述套管（4）与所述左管段（2）之间以及所述套管（4）与所述右管段（3）之间均填充有保温层（5）。/n

【技术特征摘要】
1.直埋敷设蒸汽管道结构，包括芯管，所述芯管包括左管段（2）和右管段（3），其特征在于，所述左管段（2）和所述右管段（3）之间连接有一次性补偿器（1），所述左管段（2）和所述右管段（3）上均套设有套管（4），所述套管（4）与所述左管段（2）之间以及所述套管（4）与所述右管段（3）之间均填充有保温层（5）。


2.根据权利要求1所述的直埋敷设蒸汽管道结构，其特征在于，所述套管（4）管壁横截面面积稍大于所述芯管管壁横截面面积。


3.根据权利要求2所述的直埋敷设蒸汽管道结构，其特征在于，所述芯管上有转角，所述转角处的角度小于30°，所述转角的曲率半径大于等于四倍的所述芯管直径。


4.根据权利要求1所述的直埋敷设蒸汽管道结构，其特征在于，所述一次性补偿器（1）为一次性套筒补偿器或一次性轴向内压金属波纹管补偿器。


5.根据权利要求1所述的直埋敷设蒸汽管道结构，其特征在于，所述芯管最高温度与最低温度之差的一半温差所对应的管段热伸长量为待补偿量ΔL；
所述一次性补偿器（1）的补偿量等于待补偿量ΔL±20mm。


6.根据权利要求1所述的直埋敷设蒸汽管道结构，其特征在于，所述芯管内的蒸汽压力不大于1.0MPa,蒸汽温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘领诚，
申请(专利权)人：上海科华热力管道有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31