蒸汽管道设计、施工通病及解决办法
摘 要:在蒸汽管道系统的设计和施工过程中,应注意把好管材的检验关、试验关,重视蒸汽管道阀门和管件的选型,保证 管道防腐、保温合格,蒸汽管道设计应有坡度,接口焊接应符合标准,安装转弯部分应采用热煨弯头,合理设置管道的支、吊、托架等,以杜绝蒸汽管道工程的通病。
关键词:蒸汽管道;设计;施工
蒸汽管道系统使用效果的优劣取决于设计、施 工及运行管理。目前,由于蒸汽管道系统从设计到施工通病较多,因而直接影响到工程质量的提高及运行后的使用管理和使用效果。下面就蒸汽管道设计安装应注意的问题及解决办法进行探讨。
1 管材、管件及保温材料的选择
1.1 管材的选择 首先从设计上,按照《管道工程安装手册》中对钢管的一般规定:钢管、钢管件必须具有制造厂的合格证书;按照《小型热电站实用设计手册》管道选用规定:温度高于200℃,公称压力不超过116MPa的介质,采用无缝钢管。
然而随着市场经济的建立和发展,打破了计划经济体制的单一模式,同时也给安装市场带来了混乱,个别厂家为谋取利润经销生产伪劣产品,如无缝管有黑线,厚度达不到要求等。济南 钢铁集团总公司(简称济钢)干熄焦工程D426×13蒸汽管就发现过此问题,造成管道受力不利。因此,必须把好管材的检验关和试验关。
1.2 蒸汽管道阀门的选型 设计过程中,蒸汽管道阀门的选型必须高度重视。有不少这样的实例:新安装的阀门关不严,使大量蒸汽泄漏,所以在选择阀门时,不能单纯考虑其价格,更应从其性能参数、外观造型、防腐、材质上作综合分析,以保证质量,减少维修损失。
1.3 蒸汽管道管件的选择 补偿器的选择直接影响工程的质量。首先,蒸汽管路上不宜采用套筒补偿器,此补偿器需不断更换填料,维护量太大。第二,不宜采用轴向型波纹补偿器。轴向型波纹补偿器安装在蒸汽管路上,虽然外形美观,维护量小,但内压产生的推力太大,造成土建(固定支架)工程造价增高,只是在管径较粗,建设空间狭窄的情况下才采用此类补偿器。第三,在大多数情况下宜采用方型补偿器,此类补偿器有以下优点:补偿量大、推力小,无维护。唯一缺点是占地多。
1.4 管道的防腐保温 管道防腐必须彻底除锈,使管道露出金属光泽方可刷漆。刷漆表面应干燥,禁止一面刷漆一面除锈,油漆必须符合管道的环境,防止因管道表面温度高造成新刷漆脱落。管道防腐合格后才能进行管道保温,按山东省采暖通风设计规范《采暖设备安装图集》外部架空蒸汽管道采用岩棉保温。而济钢干熄焦工程D426×13蒸汽管道的实际运行证明,岩棉保温性能不理想,已不适应节能降耗的要求。
关于保温材料的选择应遵循下列原则:
(1)材料的导热系数低;
(2)具有较高的耐热性,不致由于温度急剧变化而丧失其原来的特性;
(3)材料密度小并具有一定的孔隙率;(4)具有一定的机械强度。
从第一点分析,根据导热系数方程:
岩棉:Κ=0.037+0.00016tp
硅酸铝纤维:Κ=0.046+0.00012tp 式中
Κ——保温材料导热系数,W (m.K);
tp——保温层表面温度,℃。
对济钢干熄焦D426蒸汽管道,岩棉Κ为0.057W (m.K),硅酸铝纤维Κ为0.056W(m.K)。
就耐热性而言,岩棉保温适用介质温度小于400℃;硅酸铝纤维保温适用介质温度小于1000℃。
就材料容重而言,根据 Χ=G/V 式中
G——保温
V——材料在自然状态下的体积,m3。
硅酸铝Χ为180kg/m3 ,岩棉Χ为200kg/m3。
上述分析表明,硅酸铝纤维属于导热系数小,容重小,耐高温性能强,并具备一定机械强度的保温材料。济钢干熄焦D426蒸汽管道近4年的运行已证明:岩棉保温材料机械强度、耐温一般,现已局部脱落,造成热能损失。假如选用硅酸铝纤维保温,效果会更好。
2 管道的坡度、接口、支架、弯管的质 量控制
(1)蒸汽管道设计应有坡度,以便排除冷凝水。有许多施工人员对坡度极不重视,认为过热蒸汽在 输送过程中不易产生冷凝水,安装中出现无坡度或干管反坡,若运行中一旦停蒸汽,冷凝水局部滞留,再一送汽,产生水击,将导致管道疲劳,减少寿命。
(2)蒸汽管道接口采用焊接,要求焊缝尺寸符合标准,无焊瘤、咬肉、裂纹、孤坑、夹渣、气孔等现象。焊接部分必须先按标准要求打坡口,避免焊缝缠绕.但目前施工单位的焊工多数无证上岗,造成工程质量低劣。所以要求施工单位必须把住质量关、确保管道接口质量。
(3)管道的支、吊、托架在热力系统中起着非常重要的作用。管道的支架有固定支架和活动支架,尤其是较大规格的热力管道,其推力较大,固定支架十分关键,不能与活动支架混淆,否则补偿器不起作用,后果严重。济钢干熄焦工程D426蒸汽管道运行时就因施工过程漏设固定支架,管道盲板力集中于固定支架附近的管道拐弯处,造成拐弯处管道断裂。
管道托架即管托制作,必须结合管道保温厚度设计其管托高度,避免高度过小造成管道移动时保温材料的破坏。施工时,确保活动支架管托与支架顶保持平、滑,减少磨擦。
(4)蒸汽管道安装转弯部分应采用热煨弯头。按《动力设施国家标准图集》的要求,焊接弯头、冲压弯头均适用于不大于410MPa的蒸汽管道上。但多年的实际经验证明,由于蒸汽管道的热胀冷缩,冲压弯头、焊接弯头的焊口部位受应力最大,变化频繁,时间一长,焊口部位出现裂缝漏水现象,济钢的蒸汽管道的冲压弯头一般1年一换。采用热煨弯头必须设计合理的弯曲半径,不小于315D(D为管道的公称直径),如弯曲部位弯扁,椭圆率超差,则内壁易出现折皱现象,保证不了工程质量。
3 结束语
蒸汽管道设计是否合理、施工质量的优劣,直接影响工程质量的提高,最终体现在运行效果和使用寿命上。所以必须本着“用户至上”的根本原则,设计要从现场实际出发,施工要严格按规范要求,彻底杜绝蒸汽管道工程的通病。
