钢套钢蒸汽直埋管辐射技术
一直以来都认为同等厚度条件下，玻璃棉保温效果比“瓦---泡”结构保温效果好，这与前文结论相悖，是过去的结论错了，还是前文的计算错了？应该讲热工理论计算结果都没有错，只是厂家产品样本中是按玻璃棉充满保温空间计算的，按目前保温管加工工艺，“外滑动式”玻璃棉或微孔硅酸钙瓦是无法充满保温夹层的，工艺间隙必须存在。因为保温材料大圆周尺寸一定要小于滑动支架的圆周尺寸。支架的圆周尺寸又必须小于外套管的内径。“外滑动”式保温管的环形工艺空气隙是必不可少的，空气隙的当量导热系数与空气隙的厚薄有关，与气隙内外层温度有关，这些参数在计算间隙当量导热系数之前是无法得到的，真实的产品，其间隙
厚度取决于操作者的“手感”，存在着随机性和不确定性。因为诸如此类的原因使得编制产品样本时，得到数据难度极大。假设保温棉充满保温夹层计算工作量要小的多。这样就产生了玻璃棉“外滑动式”比“瓦---泡”结构保温效果更好的错觉。
二、保温结构的稳定性
“瓦---泡”结构属于内滑动式，根据蒸汽管管径大小，在蒸汽管外环向包覆 2~6 块瓦，在轴向则较多一根管上有 20块瓦，发泡过程中瓦块互与外套间相互压紧。泡沫固化后，保温层成为一个整体没有缝隙（非指瓦与芯管间）不会松动。泡沫与外套管粘牢，保温夹层被泡沫充满，没有空气隙。“瓦---泡”结构整体性良好，没有
支架。泡沫隔绝了水、空气与外套钢管内表面的接触。采用单一玻璃棉保温存在环形间隙，单一保温瓦则即有环向间隙又有大量轴向间隙，由于每根管道要设两只
支架，保温层在支架处出现断层，以本文φ720/φ1220为例计算如果芯管与外套之间保温材料消失，其热损失约为玻璃棉完好状况下热损失的 5倍（限于篇幅计算省略）。在每组支架前后因保温断层，会形成明显的热桥。
管道支架均为钢板制成，低碳钢是优良的热导体，其导热系数高达 48W/m℃，是玻璃棉导热能力的700~800倍，动足脑筋阻止散热，支架仍然是个不可忽略的热桥。由于“外滑动”结构保温材料与冷态芯管等长且随芯管移动，采用波纹补偿器的系统每个补偿管段轴向有150~200mm的伸缩，这无疑给保持保温层连续增加了难度。至于纯“瓦”结构，由于微孔硅酸钙瓦在温度升高时收缩，使得环向缝隙引发的热桥效应更强烈。在保温管加工过程中和运行过程中，如果保温玻璃棉和外套管发生钩挂，支架卡死，玻璃棉会遭撕扯，形成“保温”材料局部缺失，产生更为严重的热桥。
三、灾害对保温性能的影响
与架空敷设方式相比，灾害对直埋敷设保温管热损失的影响要严重得多。按建设部关于保温管产品标准，保温管的寿命应不低于 25年，但现实工程中，十年、五年、两年甚至一年就报废的案例比比皆是，对直埋敷设保温管灾害研究，保温管抗灾性能研究和热网防灾技术研究就显得十分重要。从维系良好的保温状态的角度讲，主要的灾害表现为保温材料吸水，使保温性能恶化。更为严重时保温材料消失。这又分为保温材料被消失和自行消失两类。以下列举主要的灾害：
①施工时保温夹层灌水施工时保温管被下到挖好的管沟中，下雨或其他意外事故，沟中积水，积水应抽干，在管沟无水条件下进行管道安装作业。由于种种原因保温管被泡在水中，保温层可能被灌满水。
②施工时外套钢管漏焊,漏水或地下水经套管缝隙进入保温层。
③排潮管穿孔、拆断，外套管穿孔开裂，引入雨水、地下水。
④工作管及管件上有孔、洞、缝，水压试验时，水进入保温夹层。
⑤在运行过程中发生水击，导致工作管开裂，补偿器爆破，有压蒸汽冲刷保温材料。
⑥补偿器限位钢筋未拆除、补偿弯管、有位移三通等管件定位钢筋未拆除，导致蒸汽管穿孔、开裂，引起有压蒸汽冲刷保温材料。
⑦保温夹层中积水未充分排空，暖管排潮过急过强，夹层中积水被加热成有压蒸汽，冲击保温材料。
对于上述常见的各种灾害，“内滑动”式保温管和“外滑动”式保温管的承受能力到底如何，下面分别进行分析。 
外滑动玻璃棉保温型
玻璃棉是纤维状的保温材料，吸水性极强，表面憎水材料只对防雨水有用。当玻璃棉浸泡在水中时，憎水剂不能阻止玻璃棉吸水，憎水剂在温度升高以后会失效。浸泡玻璃棉的冷水，排干以后，再经烘干，玻璃棉仍可具有良好的保温性能。
无论保温层被灌满水还是只有管底积水，因为玻璃棉亲水，包在保温管上的玻璃棉可以通过毛细效应，将触到的外护管底部的水吸上来。吸水的玻璃棉容重增加。在重力作用下，下部吸水玻璃棉向下沉，玻璃棉毡受拉会被扯断。保温管口径越大，其保温层垂直高差就越大。玻璃棉被扯断的危险性就越大，一旦玻璃棉毡被扯断，脱
落到管底，日久变成糊状，这种情景在维修中经常见到。玻璃棉对有压汽流毫无抵抗能力，工作管道、管件上出现孔洞缝，蒸汽喷出，可以把几十米管段内的玻璃棉
毡彻底摧毁，管线变成无保温直埋蒸汽管网。保温层内灌入水后，应当在管网低点开孔，将水缓慢排空，缓慢送蒸汽，进行烘管。这个过程如果操之
过急，大量积水迅速加热成蒸汽。汽的体积是等质量水体积的 1725倍。若产气量大，便形成有压汽流，可将玻璃棉撕烂，甚至将玻璃棉喷射到保温管外。水沸腾变成汽时形成大量的汽泡，对玻璃棉也具有相当大的破坏作用，使玻璃棉纤维断裂，与水混合成为糊状。外滑动式的管道支架是其一根软肋，至少每6米管道有一个架，一旦发生意外管道保温玻璃棉被摧毁，想重新向直埋保温管中充填保温材料，将极为困难。没了保温材料覆盖且无法恢复，管网只能报废。临时的、支线、小口径管道，发生损害，影响范围较小，损失也较小，更新的代价较低，尚可操作。干线上大口径管段一旦发生管道保温崩溃情况，业主将陷入极为棘手的境地。面对众多用户汽停不得，保温损害又无法修复，天天翻几番的热损失成为沉重负担。若发生次生灾害，引发社会问题，后果更不堪设想。
水一旦进入玻璃棉直埋保温管，便铸成永远的“伤痛”，通过排水、排潮，可以将大部分“入浸”的水消除，管底将永远是湿的。根据保温管设计规范，保温外套表面温度应当低于50℃。保温材料浸水受到损害后，
只要保温材料没有完全消失，保温管底层的温度就达不到 100℃。但又比正常状况下30~50℃明显高。保温夹层在宏观上是个封闭的空间，其中的水不可能像开放空间一样，可以通过蒸发而消失。由于制造成本的原因，保温
管外套钢管没有采用内表面防腐措施。水份、空气、60~80℃的温度，构成钢管腐蚀的环境。根据案例调查，一般一到三年，钢外套管会发生大面积由里向外的点腐蚀。在北方旱燥地区，热网还可继续维持，在南方地下水位高的区域，水穿过布满筛孔的外套管，源源不断进入保温夹层中，热网必然报废。外滑动微孔硅酸钙瓦保温型微孔硅酸钙瓦市多孔硬质保温材料，吸水性强。耐水性好，不怕浸泡。在受到汽流吹扫时，耐受能力比玻璃棉明显要强许多，热网中的保温瓦，一般不会被彻底消灭光。“瓦”体也有毛细特性，除非捆绑瓦块的包扎带断裂，瓦块通常不会从保温管上脱落。只要浸入保温层的水不是连续不断，保温瓦中吸进的水基本上可以蒸发掉。因为管道设支架，保温瓦悬空，落到管底的水无法排净。外套钢管内表面腐蚀的风险与玻璃棉保温型相当。保温层进水后，“瓦”型比“棉”型保温损害程度要轻些，若没受水害，前者的缺点明显比后者多。
内滑动微孔硅酸钙瓦---泡沫保温型
“瓦--泡”组合型中的聚氨酯泡沫是硬质多孔有机保温材料，在现有常规保温材料中是导热系数低的材料，常温下只有0.022W/M℃，泡沫体中气泡 97%以上是全封闭的。在沸水中浸泡 90 分钟，吸入的水份小于 10%。对冷水，吸水率还要低。在蒸汽保温管中，泡沫覆盖了外套钢管全部内表面，覆盖了保温瓦层的整个外表面和端面。未经使用的保温管，泡在水中，水也无缝可进入保温层。“瓦---泡”型保温管在施工环节有很好的防水性能。如果外套管因外腐蚀出现筛孔，水仍然无法进入保温层。一旦水浸入保温层，泡基本不吸水，水全含在瓦中，瓦的工作温度范围为100℃---180℃~320℃，可以经烘干，排掉全部入浸的水份。
泡沫不能耐受140℃以上的高温，不能抵抗蒸汽吹扫。内管或管件发生工作蒸汽外泄，长时间冲扫保温层，泡沫会很快老化、垮塌和水混合变成糊状物。在保温管工作状况下，雨水、地下水若经排潮管或其他途径连续不断地浸入保温层，水遇到工作管表面被迅速汽化，排汽通道狭窄，汽温可明显高于100℃，也会使泡沫层老
化、变质、消失，剩下保温瓦继续担当保温职能。
“瓦--泡”型保温管不设滑动支架，如果泡沫层消失，蒸汽管道连同保温瓦一同下沉，保温瓦落到外套管管底，如果管底有积水，只要水的来源不是连续不断的，通过毛细效应，管底的水被管下部的保温瓦吸上来，升到100℃线上水变成汽。下面的水继续被吸上来汽化，持续不断，水终可被吸干，排净。若有支架、瓦悬在空中
触不到底，就无法排净积水。瓦--泡”型保温管在泡基本消失后，仍可维持相当长时间，有实例可作证。
四、防范灾害技术、措施
与架空敷设蒸汽管网比较，直埋敷设管网需要面对的问题更多，排除故障的难度更大，管网设计、产品制造、施工、监理和运行管理五个环节的工作质量与管网安全都有密切关系。选择合适的、合格的、负责任的合作单位对保证管网安全至关重要。用低价中标的规则选择合作单位往往因小失大，后患无穷。这是业主和业主的上级应当和思考的重大课题。直埋敷设蒸汽管网可能发生的危害种类很多，本文按来自外套管，来自工作管，和管道浸泡三个方面归类。
与外套管有关的问题包括：钢管壁有沙眼；重皮裂缝；管道上或管道之间组对有漏焊；被重载车压裂；不均匀沉降引起开裂；钢管外腐蚀穿孔；外套钢管内腐蚀穿孔；端封破坏；热应力引发外套钢管自身破坏；排潮管引入雨水、地下水等等。
与工作管有关的问题有：管道、管件上有沙眼、重皮、裂缝；漏焊；误伤；未拆补偿器定位、限位装置；水击；波纹补偿器波纹管破裂；汽流冲刷；腐蚀。
第三方面的问题是管道管件在运、贮和安装过程中遭水浸泡，保温夹层进水。
下面就所列举的一系列问题讨论如何防范：
1． 管道原材料的质量及管道管件本身产品质量与原材料产品标准有关，与价格有关，与产品出处有关。想防范
引起的热网事故完全可以做到。无须赘述。
2． 坚持热网系统气密性试验，对于保证热网投产之前不存在外漏隐患，是个很有效的措施。
3．热网水压试验可以排除包括沙眼、微小裂缝之类在内管及管件上的隐患。内管上如果有较大的孔、洞、缝，做水压试验时将使热网系统保温层中注入大量水，使热网保温遭到损害。处理不当，还可能引起次生的外套管热应力破坏，管网的损害更严重。为防范意外，在做水压试验之前，应对内管先作气压试验。通过后，
再进行水压试验。这样可避免因试压造成管网夹层遭淹。
4． 设置端封和隔断装置
早期蒸汽直埋管网建成之后热网的保温层是全网贯通的，无论发生内漏还是外漏，夹层中的水和水蒸气可波及几十米至几百米。查找事故点非常困难。后来出现了隔断式固定节，可以阻止串汽。隔断式固定节将危害范围限制到 50 米或 100米以内。排查故障和维修较以前方便了许多。根据对多年的事故统计分析，补偿器和疏水节的出事概率较高。有压蒸汽对保温层造成的损害严重。应该对补偿器、疏水节泄漏加以防范。009年开发了用来保护管道保温材料的补偿隔断节，将补偿器、疏水节和保温管的保温层隔断开，万一波纹管破裂，隔板可有效阻止蒸汽窜入直管段的保温层中。可以将蒸汽泄漏的影响范围局限在3-5米区间。如果发生泄漏，通过配置信号管，可迅速找到内漏点。隔断节上的隔板形成热桥对节能不利，对此我们也研究了对策。对此有关兴趣业主可以与我公司合作共同推进直埋管技术。
端封是保温管道、管件两端用来防止水侵入保温夹层的挡板，对防止管网施工中“灌水”很有效果。以往市场上见到的可靠的端封是环形薄钢板。内外环分别与芯管和外套钢管满焊。端封是要拆除的，若漏拆则会对临近的保温层造成损害。拆端封则既费工又可能割伤钢管，对此，我们准备了不必拆除的方案，也是
一项技术储备。
我们另一项专利技术是全密封保温管。蒸汽温度小于180℃的，可以无补偿敷设。管网中管道、管件在出厂时保温空间就是封闭的，可以完全避免因管沟积水、管道浸泡引起的麻烦。热网的可靠性可得到大幅度提高。如果抽出保温层中的空气，就成为真空保温管。随着材料科学和焊接技术的发展，未来在蒸汽热力网上实现真空保温技术是完全可能的。