钢套钢地埋保温管由工作钢管、隔热式内滑动支架、内固定支架、主保温层(或空气层)、外套钢管和外套防腐层构成，广泛用于昼夜温差大的北方地区集中供热、制冷、石化等需要保温的管道工程，既可以减少占地、节约能耗，又有运行可靠、寿命长的优点。但由于造价偏高和使用环境差异，目前此种产品在南方地区使用较少。
1考虑重点
钢套钢地埋保温管的安全性取决于管道的应力，管道中的应力可分为：
(1)一次应力：管道在内压和管道自重产生的应力；
(2)二次应力：由于热膨胀变形不能释放而产生的周向温差应力；
(3)峰值应力：直管向结构不连续的管件释放的变形，在该管件.上产生的应力。
由于直埋入土，土壤的支撑可以看成连续不断的支架，因此管道自重产生的一次应力很小。由于存在土壤的摩擦作用，使得管道的热膨胀不能自由释放，在管道中产生了很大的温差二次应力，二次应力远大于一次应力。钢套钢地埋保温管的安全性主要取决于二次应力。
为使钢套钢地埋保温管在工作状态下安全稳定运行，在钢套钢保温管工程设计中必须考虑如何对管道因受热而产生的热膨胀量进行补偿，从而减小管道因温差变化而产生的冷热应力，避免因应力集中对管线造成破坏，因此核算本次钢套钢地埋保温管的热膨胀参数是设计过程的重点。
2方案设计过程
2.1计算直埋式钢套钢预制蒸汽保温管的热膨胀量
管道的热膨胀量是此次热力管道设计计算中首先要考虑的因素。因为直埋式钢套钢预制蒸汽保温管的工作钢管为p219x6，外套钢管为qp426x7， 选用的玻璃棉保温层厚度为70 mm，设计输送过热蒸汽压力为1.25 MPa，设计温度为194C，管道安装温度为30 °C(深圳观澜07年9、10 月平均气温值)，则单位长度管道的热膨胀量△1核算如下：
查表得钢材的线膨胀系数a为11.2*106 m/(mC)，管道的长度L为1m，管道的工作温度1为194 C，管道的安装温度1o为30C，因此上述数据带入工作钢管的单位长度热膨胀量公式
0l=aL(1-t)，得：
0l=11.2x 10*x1x(194-30)=0.001 8368 m
故200米管道的热膨胀量为：
0.0018368 mx200-0.36736 m=36.736 cm
所以，当200m直埋式钢套钢预制蒸汽保温管是直线时，它的总热膨胀量为0.36736m。
2.2计算直埋式钢套钢预制蒸汽保温管的散热损失
及外套钢管外表面温度
由于设计图中，需要保持管线水平铺设，坡度很小，所以在不同位置的管顶敷土深度不同，据设计图可知最小深度为0.4m，**深度为1.2 m。因此最小值若满足要求，则所有深度均满足要求。
因为直埋式钢套钢预制蒸汽保温管，最小设计管顶敷土深度0.4m，即根据上述条件，则散热损失核算如下：
蒸汽温度=194C，查得此处管中心深处土壤的自然温度t0-20 C，玻璃棉保温层及空气层的综合导热系数λ1=0.045+0.00015(194+50)/2-70-0.0528 W/m'C，外套管内径D2=0.426m，工作钢管外径D1=0.219m，查得此处土壤的导热系数h2=1.5 W/m°C， 管中心至地面深度h=
0.4+0.213-0.613 m，带入单位长度散热损失量q计算式：
1-t。9=-1- In4h2Th D、 2thD2
所以得单位长度散热损失量q为71.02 W/m。
再把各个值带入外表面温度tw公式：
1tw =t-q- InD22h
D得外表面温度tw为32.28 C。
当钢套钢蒸汽保温管未覆土，大气气温为20 C时，外套钢管外璧温度仅为32.28 C，散热损失为71.02 W/m。可见钢套钢蒸汽保温管道的保温效果相当好。因为当管顶覆土深度大于0.4 m时，如果外套钢管外表面温度小于60 C，一般就认为直埋管道对周围其他管道或地表草皮几乎没有影响，本材料效果远好于.上述要求，故设计埋深0.4~1.2 m都是没有问题的。
2.3计算如何消除2.1小节求出的热膨胀量，首先考
虑设置Z型自然补偿管段来消除-部分
根据直埋式钢套钢预制蒸汽保温管的热损失及外套钢管外表面温度计算中的数据，直埋式钢套钢预制蒸汽保温管的中间臂长与合理布置非限位滑动支架初步设计如图1所示：
现分析选择波纹管补偿器并对内固定支架1和内固定支架2的在水压试验压力为“1.875 MPa”和“正常运行”两种情况下的推力情况：
两固定支架之间的间距为50 m(一 般经验是每隔50 m设置一组“波纹管补偿器+内固定支架+波纹管补偿器”组合)，其热膨胀量为91.84 mm。
查补偿器产品检测报告上的数据，得该补偿器的轴向刚度为250 N/mm，有效面积为0.078 m2。
(1)水压试验压力为1.875MPa 时，内固定支架的推力计算：在固定支架受力分析时，可以将波纹管补偿器看作柔性连接。
管道水压试验时没有温度变化，内固定支架只承受管端及补偿器因水压试验压力所产生的盲板力。对于内固定支架1来说，只承受波纹管补偿器所产生的盲板力，并且两补偿器对内固定支架1的盲板力，大小相等，方向相反，所以理论上内固定支架1的推力为零。
内固定支架2的推力=补偿器及管端盲板力=补偿器
效面积x管道水压试验压力= 0.078x 1875000= 146250 N即内固定支架2在水压试验压力为1.875 MPa时，推力为14.625 t。
(2)管道运行时，内固定支架的推力计算：管道运行时，内固定支架所承受的推力主要有管端及补偿器因运行压力所产生的盲板力、波纹管因变形而产生的弹性反力、因管道自重引起的摩擦反力。
对于内固定支架1来说，只承受波纹管补偿器所产生的盲板力，并且两补偿器对内固定支架1的盲板力，大小相等，方向相反，故理论上内固定支架1的推力为零。内固定支架2的推力=补偿器及管端盲板力+补偿器弹性反力+管道自重引起的摩擦阻力其中，补偿器及管端盲板力=补偿器有效面积x：管道工作压力补偿器弹性反力=补偿器轴向刚度x补偿器位移量管道自重引起的摩擦反力=一条φ219的工作钢管及保温层重量x支架与外套管内壁的摩擦系数
连的固定钢板和与外套管连接处的截面。由于剪应力较小，最危险截面内的应力核算只需考虑弯矩产生的**应力OTmaxoOTmx= Mmx/W (其中Mmx=FL， W= mbh?/6)
式中，**推力F= 146250N，量得力臂L=0.12m，量
得截面钢板厚度b=0.016 m，截面钢板长度h=0.12m，固定板的个数n=8，把上述数据代入公式，得弯矩产生的**应力σmax为57.13 MPa。
由于20#钢在60C的许用应力为142MPa，可见最危险
截面的应力小于许用应力，故内固定支架是安全的。至此，全部的直埋式钢套钢蒸汽保温管热膨胀设计参数基本完成。
