2.2.3、通过上面叙述，说明蒸汽管道结构型式在摸索过程中，广大供热科技人员和开 发商，确实注入了大量心血，但是，究竟哪一种结构型式为最优呢？笔者认为，目前还不是 肯定哪一种结构型式为最优的时候。应当根据我国具体国情，继续深入研究、实践、总结。 现在标准所正组织部分科技人员编写。文件中蒸汽管道技术条件，只提出要求，并没有肯定 结构型式。这很好，给今后深入研究、开发留有空间，是实事求是的科学态度。
我国地域广阔，气候、水文、地质条件差异很大，不能简单地像国外一些国家采用一种 模式。笔者通过近二年对南方、沿海、西部等地区调研认为，我国发展蒸汽管道直埋敷设技 术，在考虑我国经济条件情况下，应因地制宜。例如南方主要矛盾是防水问题，沿海地区不 仅有防水问题，更关键是防止氯、硫氧化物腐蚀问题，而西部地区突出土壤热阻问题。
沿海地区采用钢套钢型式，外护层防腐解决困难，而采用按“标准”制造的玻璃钢外护 层既能防水更能防腐，而城市主要街道地区敷设的管道和由电厂通过野外向城区输送蒸汽的 管道又不宜同等对待。前者要求严格些，后者则可简易些。西部地区干旱，地下水位低，解 决的主要矛盾是土壤热阻值等问题，因此，保温层采用廉价的材料，例如硅珠复合材料（硅 珠与粉煤灰复合）。而外护层也不一定采用价高的钢外护层，所以，不同地区当选用蒸汽保 温结构时，一定要根据当地的气候、水文、地质、经济以及介质温度高低、管径大小等，全 面、认真地进行经济、技术比较，论证后确定方案，不能盲目草率仿照其它地区。
2.3、对“外滑动钢套钢”结构型式的探讨
目前，国内采用的“外滑动式钢套钢”结构型式（钢地沟）基本上是仿照国外直埋蒸汽 管道型式，供热行业为了实现“跨跃式发展”，需要引进国外先进技术。但应该认真学习、 吸收、消化后再“为我所用”，而不能简单地根据国外产品商业广告说明书，“看图识字” 、“照猫画虎”。笔者通过与国外公司交流和国内采用外滑动式钢套钢直埋蒸汽管道工程调 研发现，下列几个问题共同探讨。
2.3.1、外套钢管的防腐问题：国外对外套钢管防腐极为重视，要求严格，他们对钢套 管内外侧防腐都有措施。欧洲如德国，钢套管外侧是采用涂刷防腐材料后再缠HDPE，耐电击 穿强度要求达到20000V以上（BULUC公司21000V），内侧面则采用抽成真空（设真空泵房保 持），衰减腐蚀条件；美国则是在钢套管外侧面喷涂20～30mm厚聚氨脂绝缘层后再喷涂2mm 左右玻璃纤维树脂（玻璃钢），类似我国采用玻璃钢做外护层的热水预制保温管，内侧面是 采用抽真空或喷涂刷陶瓷防腐材料，外侧防腐层耐电击穿强度也要求达到20000V以上。国内 目前钢套管外侧面只采用涂刷富锌、环氧煤沥青防腐涂料，据测试耐电击穿能力只有5000V 左右，钢套管内侧面防腐一般就不考虑了，而钢套管内侧面由于处于高湿热条件下，又有空 气，会加速钢套管内侧面的腐蚀速度。国内目前有个别厂家已经注意到上述问题。对钢套管 外侧面已开始采用类似美国的方法，但钢套管内侧面尚未加强防腐措施。因此，目前国内对 钢套管的防腐措施，特别是在高水位地区，能否保证钢套管达到标准界定的蒸汽管道寿命大 于20年，尚需我们拿出有利的科学依据。应提醒：埋入地下的蒸汽管道三年五载不出问题， 并不等于20年没问题！因此，建议国内同行应进一步加强研究，拿出既适合国情，又保证外 套钢管寿命的科研成果。
2.3.2、钢套管椭圆化变形带来的麻烦和解决方法．
根据材料力学理论，常规壁厚的钢 管当直径超700mm，会因椭圆效应产生椭圆变形，使得力学计算复杂化。当介质温度超过300 ℃，一般DN>400mm的工作管，钢套管直径就有可能超过700mm，钢套管椭圆变形就会产生。 埋地钢套管椭圆化变形主要与两个因素有关：
A、钢套管上面作用的垂直荷载，包括随埋深 增加而加大的土壤荷载和随埋深增大而减小的车辆等活荷载；
B、钢管的截面参数，在相同 的垂直荷载作用下，钢管半径越大，椭圆化变形越大，管壁越厚，椭圆化变形越小。
钢套管椭圆化变形，如超过一定限值，会造成局部失稳破坏，即使没有达到失稳破坏程 度，如果预留缝隙与计算变形不符，滑动支架变形、卡腿、断腿必定会发生，造成管道系统 破坏。
为了控制因椭圆化变形造成管道破坏，在进行外滑动钢套结构型式设计、生产时，应按 有关规范，认真计算，将椭圆化变形率控制在3％以内，同时，滑动支架与钢管内壁间隙应 与之适应。关于计算方法及公式，将另文介绍。
2.3.3、国外对保温材料如何长期包缚在工作钢管上，是有着严格技术措施的，他们采 用特殊的防腐蚀钢材带包缚保温材料，间距也有具体要求。如果简单地用细铅丝或塑料带包 缚保温材料。在高湿热条件下，经过一段时间铅丝锈断，塑料带老化，造成保温材料脱落， 保温结构破坏。
2.3.4、内工作钢管保温层外表面与钢套管内壁的间距尺寸并不随意，而是将这个空间 作为辐射传热的保温层，空间不能产生流动气流。国外是抽真空达到防止产生气流，国内由 于条件所限，采用抽真空措施，暂时还难以实现。但预留的空气层厚度不能随意，一般不大 于20mm，以防止空气对流产生，提高隔热效果。
2.3.5、某些节点处理也存在不安全性和检修难。如将波纹补偿器安装在外钢套管内， 一旦破坏，如何确定位置、如何检修均尚没有明确、成熟的方法，其它像国内固定支架、疏 水装置等同样存在上述问题。
还有其它诸多因素不一一列举。通过以上几点只是想说明在引进国外技术时，应该真正 “吃透”后，再“为我所用”。同时，目前对“钢套钢”结构型式，尚不应简单肯定，需进 一步深入研究、实验，拿出经济、技术符合我国国情，又不会造成遗患于后的钢套钢结构型式方案。
2.4、关于内固定支架
由于蒸汽管道热伸长量大，为了保证管道有效地实现热胀冷缩，需要设置固定支架。 如果还是按外固定设置方法，由于蒸汽管道温度高，补偿段短，固定墩设置多，尺 寸大，这样一是增大工程量，二是造成施工难度。为解决这项技术难点，通过对国内外充分 调研、交流，我校于1995年立题研究，题目是：《蒸汽管道内固定支架试验方法研究》，并 上了一名研究生专题研究了三年。在研究过程中曾得到蔡启林教授、姚约翰总工、杨明学研 究员等专家热诚指导，课题完成了，但为什么至今没有向社会发表，原因是有些问题尚需要 深入探讨，鉴于目前已有单位使用，为了安全，现将两个主要技术问题予以简要说明，供参考。
2.4.1、计算理论依据：
根据弹性力学理论，内固定支架是采用薄壁小圆环理论进行计 算，这种计算方法的边界条件要求内外钢环必须紧密结合，受力均匀，但施工过程中很难达 到要求，如果采取沿管道周边分几片组成不连续圆环，更不可能达到边界条件要求。所以需 要进一步研究、探讨可以满足计算边界要求的施工技术措施，否则运行后会产生不安全因素 。
2.4.2、为了防止冷桥作用，热流外泄，内固定支架的内外环采用石棉橡胶垫隔热。采 用石棉橡胶垫，有两个问题需要考虑。
A、石棉橡胶热老化问题，一般蒸汽管道寿命介定大于20年，石棉橡胶垫肯定达不到（ 由于橡胶原因），一旦石棉橡胶老化粉化，不仅隔热目的达不到，而且造成结构破坏，影响 管道安全运行。
B、根据石棉橡胶垫导热系数计算，每10mm只能隔热26℃左右，如果介质温度高，又要 控制外套钢管的表面温度，则石棉橡胶垫需要很厚，难以实现。
为此，我校正研究采用新型隔热材料取代橡胶垫。
2.5、固定墩微量变形与力衰减
即使采用了内固定支架方法，一个管网总是有的地方还要采用外固定支架，例如拐弯处 、出土端等。由于蒸汽管道产生的热应力高，特别是大管径管道产生的推力数以百吨计，如 果按固定墩没有微量位移进行结构计算。大管径固定墩的尺寸会非常大，甚至无法实施。土 壤不是刚性体，埋在土内的固定墩，在推力作用下，事实上是会产生微量变形的，如果主观 不承认这个客观事实，不是科学态度。建议采用允许固定墩微量位移的方法设计固定墩，以 达到推力大幅度衰减目的，这一观点已逐步被国内外接受。我校也已经对这一课题进行了专 题研究。通过理论计算、工程实践研究表明：允许固定墩微量位移（一般控制在30mm内）， 可以将固定墩承受的推力衰减50～70％。我们不仅在实验室进行了模拟实验，而且在内蒙伊 敏河煤电集团、河南永城煤电集团等大管径管道工程进行了实践，取得了预期成果，前不久 某市大管径管道工程，计算固定墩承受的推力600多吨，按一般结构确定的固定墩尺寸之大 ，在城市根本无法实施，经过建议采用微量位移法，推力衰减到200多吨。（详细计算参阅 《区域供热》2000年第6期拙文）。
三、结束语
通过以上对直埋蒸汽管道设计、开发中几个主要关键技术的思考与探讨。说明直埋蒸汽 管道技术比较复杂，有诸多问题尚未解决，需要深入研究和实践。因此，生产和科技、院校 应协同合作，继续加强科研力度，共同促进直埋蒸汽管道进一步完善和发展。
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