王莹

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074）

1 引言

自从我国将节能减排纳入长期国策之后，许多热电行业纷纷响应国家这一基本国策的号召，推行并实施了“上大压小”“集中整合”的制度，因此，大力发展集中供热就显得尤为重要。为了更好地应对不断延伸的供热半径，许多电厂开始从原有的老管道着手，开展了一系列的老管道利旧工作，例如，保温管道改造、保温材料更换等举措，以此来提高管道的热量保留能力，降低管道的热量损耗，从而更好地完成长距离热负荷输送任务。

2 蒸汽管道常见的保温问题及原因

2.1 由于重力引起管道的脱空现象

蒸汽管道常见的保温问题种类繁多，其中问题表现较为突出的是由重力引起的管道脱空问题[1]。此类问题根据管道布置方式的不同，主要可以分为两大类：一是管道的下部脱空（如图1 所示），这类管道脱空现象主要存在于水平布置的蒸汽管道之中；二是管道保温下沉、直管段无保温，该问题主要多发于垂直管道当中。

图1 管道的脱空现象

2.2 保温材料受潮或吸潮

在一些地区的蒸汽管道改造和铺设项目中，由于事先没有明确项目工期，许多保温材料在没有开工之前就提前进入施工现场，再加上相关人员对材料的管控和维护工作不到位，因此，造成了部分保温材料出现严重的受潮或吸潮现象，极大程度上影响了保温材料的保温性能，尤其是对于一些南方气候湿热地区而言，这种情况更为严重。保温材料内部出现水分残留，不仅会使气体空间受到侵占，影响保温材料的隔热性能，同时还会导致保温材料出现湿迁移和相变传热现象，使蒸汽管道的导热性系数大打折扣。有实验表明，保温材料含水时，其导热系数会随之成倍地增加，保温材料导热系数的上升直接导致了蒸汽管道的热量流失，大大降低了蒸汽管道的保温性能。除此之外，还有部分蒸汽管道的保温材料在遇到水份时，一旦受潮或是吸潮还会出现粉化现象，表现为受热后逐渐变为粉末状，这种现象也在一定程度上影响着保温材料的保温性能。

2.3 保温材料随热位移受挤，造成部分管道无保温

在整个蒸气管道网中，补偿器段和管道热位移较大部位都是易出现保温问题的管段，热位移较大的情况下会导致管道位移反方向部位管道保温材料受到挤压，从而导致该部位保温缺失，管道热损失增加（如图2 所示）[2]。除此之外，还有的管道附件部位也存在着保温工作不到位的问题。

3 蒸汽管道常见保温问题解析和改进

图2 保温材料随热位移受挤

造成上述问题的根本原因无外乎三个方面，分别是设计环节、材料质量控制环节以及施工环节上的不足，设计是根本、选材是保证、施工是关键，以下针对蒸汽管道常见保温问题的改进提出建议。

3.1 保温设计是工程项目实现的根本

3.1.1 保温材料的使用温度

蒸汽管道保温材料在使用温度的设计上是具有一定要求的，使用温度的设计必须保证保温材料在使用温度范围之内，经过长时间的反复使用之后，仍能符合最初的设计需求和运行技术要求，即为保温材料的使用温度。例如，欧文斯·科宁的高温玻璃棉保温材料，该材料的最高耐热温度为538℃，而在长期使用的情况下，该材料实际的耐热温度则是300℃。张家港某运行温度为280～300℃的热网项目就采用了这种保温材料，使用初年管道顶部可见积雪，证明保温效果良好，次年则出现了保温性能下降的现象，管道保温层高温玻璃棉粉化现象较为明显。

3.1.2 保温材料的最佳容重

蒸汽管道的保温设计中，如果对保温材料容重方面的设计和选择不合理，选用了较轻容重保温材料，那么在重力和使用时间的双重作用下，水平管道保温层极易出现上薄下厚的现象，严重时甚至会导致管道下部脱空，使蒸汽管道保温性能急剧下降。因此，设计人员应当尽量选择最佳容重的保温材料，具体可以依照以下几点进行选择：首先，保温材料的导热系数应当相对较低；其次，保温材料在抗震性能、机械强度以及弹性恢复系数等方面必须表现良好；再次，利用包装运输和安装的过程，观察保温材料的外形稳定性是否符合标准，尤其要注意材料的厚度变化是否稳定；最后，对于一些矿纤材料及其制品而言，最佳容重的选择和设计更加具有实际意义，设计人员还应当着重对此类保温材料的最佳容重进行控制，例如，岩棉制品的容重应当以90～150kg/m3为最佳，超细玻璃棉的容重应当以50～80kg/m3为最佳，硅酸铝的最佳容重和导热系数关系可参考GB/T 16400—2015《绝热用硅酸铝棉及其制品》中的相关标准。

3.2 材料质量是工程质量实现的保证

为了有效地解决蒸汽管道中常见的保温问题，相关单位在施工前就应当加强对保温材料采购环节的管控，确保所采购的保温材料无论是在导热系数、最佳容重方面，还是在保温材料的厚度等方面均符合管道保温设计的技术要求和使用需求。许多业主单位盲目地相信保温材料生产厂家所提供的检测报告，没有对保温材料进行实地考察和后续的抽查，认为只要检测报告中反映出的数据符合设计要求就可以进行采购，因此，对材料质量的审核放松警惕，从而为后续的使用埋下了严重的问题隐患。为此，相关单位必须从源头上加强对保温材料的质量控制，加大对保温材料生产和运输全过程的监督和管理力度，坚决杜绝不符合标准的材料进场。

3.3 施工是工程保温效果实现的关键

3.3.1 保温材料的保管

保温材料的合理保管也是有效解决蒸汽管道常见保温问题的重要措施之一，相关单位应当正确认识到保温材料保管工作的重要性，意识到保温材料的保养情况直接关系着后期的蒸汽管道保温效果。因此，要求相关单位要从保温材料进场开始，认真做好保温材料的防水保管工作，并一直持续到施工阶段。同时，对于保温材料的堆放而言，要求相关人员应当优先考虑库房堆放的方式，将材料尽量置于室内，如果不具备库房堆放条件，相关人员也可采用底部垫高和顶部覆盖的方式进行保温材料防水，避免雷雨台风天气材料受到雨淋或者雨水浸泡，出现受潮或吸潮现象。

3.3.2 保温材料的施工

除了上述方式之外，蒸汽管道常见保温问题的改进还可以从保温材料的施工方面入手。相关单位应当严格规范施工人员的施工行为，雨水天气禁止开展一切保温材料施工活动，坚决杜绝施工中出现使用受潮保温材料的行为。同时，还要严格控制保温层和外护层的施工顺序，要以由上至下的顺序进行施工[5]。此外，每一段保温管施工完成之后，施工人员还要在规定时间内完成外护层或防水层的包扎工作，最晚不得超过第二天。

4 结语

综上所述，蒸汽管道的保温工作意义重大，直接关系着热网工程的热损控制效果。因此，保温工作也可以看作是整个热网工程建设成败的决定因素之一，并且也是热网工程质量控制中的一大难题，不论是对于架空管道而言，还是对于埋地管道而言，都需要引起相关人员的高度重视，确保每一个保温施工环节的合理性，这样才能够有效地避免一些常见的蒸汽管道保温问题的出现。