1工程概况
在热电厂搬迁项目中，承德热电集团于2008年铺设了7公里的蒸汽主管道，以满足老用户的汽车需求。电厂出口蒸汽管道规格为DN600mm，穿越滦河后蒸汽管道规格为DN500mm。电厂出口蒸汽参数为:温度310℃，压力0.98MPa。由于大部分管道铺设在滦河岸边，多次从河底直埋穿越滦河，经过对多个类似工程和保温管厂家的调查，结合本工程的具体情况，最终确定采用钢套钢直埋保温管内固定直埋敷设。自2009年以来，该方法安全可靠，解决了直埋蒸汽管道防水、防腐、热桥、疏水等关键问题，使蒸汽管道处于全密封状态。
2设计要点
钢套钢直埋保温管是两层钢管套在一起，内部钢管为工作管，输送蒸汽介质；外部钢管不仅是工作管的保护管，也是工作管伸缩固定的主要受力部件，类似于密封严密的管沟。工作管和外保护管之间有保温层和空气层1-2。本工程保温层采用厚度160mm的超细玻璃棉。除需要操作阀门外，井内直埋敷设。
2.1补偿器。
蒸汽管道的设计采用补偿方法。为了保证补偿器足够严密可靠，一般选择波纹管补偿器。补偿器应与管道寿命相同。波纹管材料一般采用耐氯离子316L不锈钢，应严格计算波数波高等技术参数，避免补偿器不稳定，达到设计寿命。
2.2固定支架。
在工程中，固定支架采用内固定支架，内固定支架利用外护管与管沟相似的特点连接工作管与外护管，确保工作管与外护管之间没有相对位移。这样可以节省大量的外固定支架混凝土用量，减少占地面积，降低施工难度。通过增加内外环板之间的高强度保温材料，避免内外环板直接接触和大量散热，有效避免热桥的产生，从而控制外护管防腐层的温度。因此，管网的安全性和经济性得到了提高。企业预制构件内固定支架结构见图1。
图1中固定支架，排潮管结构。
2.3排潮管。
排水管能及时排出保温层中的水分，保证保温效果和管网安全。事实上，排水管还有另一个功能，就是通过排水管排气量的变化及时发现管网的泄漏，可以通过排水管的取样检测来区分是外保护管泄漏还是工作管泄漏。因此，建议在相邻固定支架之间设置排水管，通过观察排水管排气快速定位事故管段3。排水管结构见图1。排水管结合内固定支架设置。图1中，排水管突出的外保护管部分(长度200mm)由厂家预制，施工时根据现场情况造成地面安全。出口向下弯曲180°，防止雨水倒流。
2.4疏水装置。
一般来说，蒸汽的过热决定了冷凝水的大小，但由于许多蒸汽管道的负荷非常不稳定，甚至一些分支管道间歇运行，管道中会有大量的冷凝水，如果不能及时排出，就会产生水击现象。因此，应根据工程的具体情况设置疏水装置。在本工程中，在河段等低点设置了启动疏水装置，运行前人工操作排空管道中的冷凝水，可大大节省加热管道和启动时间。对于频繁疏水的工程，如果现场条件允许，尽量使疏水器低于工作管，更有利于冷凝水的排放。
2.5外护管。
本工程地下水位高，外护管的密封性非常重要。如果土壤中的水进入保温层，会产生大量的排水蒸气。同时，高温工作管加热保温层中的水分，会急剧升高外护管的温度。温度过高不仅会影响外护管的防腐材料性能，还会造成应力过大，局部失稳。为了达到足够的密封性，我们采用强化防腐，确保外护管在设计寿命内不会腐蚀和泄漏。
井室外护管不连续，工作管和外护管相对位移较小。同时，为防止井室内积水进入管道保温层，专门设计了波纹端封，防止保温层进水导致管道爆裂、蒸汽等事故。该结构不仅解决了工作管和外护管的相对位移，而且有效防止了保温层的进水4-5。波纹端封采用316L不锈钢。波纹端封结构见图2。
图2波纹端封结构。
外护管的应力计算也很重要，CJJ/T104-2014《城市供热直埋蒸汽管道技术规程》(以下简称CJJ/T104-2014)也对外护管提出了要求。CJJ/T104-2014明确外护管应无补偿敷设。外护管的外表面温度虽然在设计条件下低于50℃，但在工作管泄漏、外护管进水等事故条件下，外护管的温度会急剧上升。因此，在外护管的应力计算中，应采用较高的温度来保证系统的安全。本工程外护管的应力计算采用100℃作为计算温度。
外护管的轴向位移也影响排水管、分支管和疏水装置。这些部件基本上是由三通引出的，垂直于外护管引出的。由于外护管采用无补偿敷设的形式，外护管的轴向位移会增加这些部件的风险。因此，在设计中，应对外护管轴向位移位的三通进行应力验证。
2.6弯头
由于外护管采用无补偿敷设，外护管弯头的曲率半径应根据应力计算确定，然后采用相同曲率半径的工作管弯头。在设计中，弯头通常应利用弯头的特性对工作管进行一定的补偿，即L形、Z形等自然补偿管。对于直管段，采用波纹管补偿器进行补偿，希望工作管只有轴向位移，因此采用轴向滚动支架。轴向滚动支架结构见图3。轴向滚动支架由箍和滚轮组成，箍与工作管相结合，使工作管沿外护管轴向移动。
图3轴向滚动支撑结构。
在自然补偿管段中，由于管道除轴向位移外还存在径向位移，因此不能使用与直管段相同的支架，应使用平面滑动支架。平面滑动支架结构见图4。平面滑动支架由焊接在外护管上的平板支架和焊接在工作管上的滑动管支架组成。工作管可以在外护管内水平方向轴向和径向移动。
图4平面滑动支撑结构。
在设计自然补偿段时，还应计算工作管的变形是否会挤压保温层，影响保温效果。如果空气层厚度小于工作管的径向位移，则需要局部扩大外保护管的直径，以确保弯头处的保温效果。自然补偿段未增加外保护管直径的冷热情况见图5。自然补偿段增加外保护管直径的冷热情况见图6。
图5自然补偿段在外护管护管直径下的冷热状态。
图6自然补偿段增加了外护管直径下的冷热状态。
2.7排管设计。
由于钢套钢直埋保温管的工作管和外护管为相对滑动结构，每根钢套钢直埋保温管内的轴向滚动支架和弯头处的平面滑动支架均由工厂按预定位置设置。如果现场断管，局部支架数量可能不足，不能满足设计要求。因此，应尽量减少现场断管施工，实现**限度的工厂预制，确保工程质量。在本工程中，我们根据中标厂家的管道和管件长度进行排水设计，有效降低了施工难度和工程造价。
