以工程實(shí)例淺談鋼套鋼直埋蒸汽管道的施工

摘要：蒸汽管道埋地敷設(shè)，現(xiàn)在多采用鋼套鋼直埋敷設(shè)。該技術(shù)在我國(guó)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，可借鑒的資料很少。我單位承擔(dān)的xxx公司蒸汽主管網(wǎng)工程就是采用鋼套鋼直埋敷設(shè)。在工程實(shí)踐中，采用切實(shí)可行的措施，解決了鐵路頂管段管道的敷設(shè)、固定支架制作質(zhì)量的保證、管道敷設(shè)高程的控制等問(wèn)題，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：固定支架；鐵路頂管；保溫管；外套管；工作管；彎頭；疏水及排潮

1、工程概況

本工程為xxx公司至化工區(qū)蒸汽主管，管道設(shè)計(jì)壓力1.6Mpa，設(shè)計(jì)溫度300℃，工作管為529*10螺旋焊管，外套管為920*8螺旋焊管，補(bǔ)償器為補(bǔ)償量280mm的外壓軸向型，采用內(nèi)固定式鋼套鋼直埋敷設(shè)。管道沿線穿過(guò)公路、鐵路、農(nóng)田、工廠等障礙。我單位承擔(dān)其中的2500米管道施工。保溫管及其他主材由甲方提供，保溫、防腐、探傷由甲方指定的單位負(fù)責(zé)。

2、固定支架制作

本工程固定支架由施工單位制作，內(nèi)環(huán)與工作管單面焊接（與石棉橡膠絕熱層接觸的一面不焊），其外緣與外殼套管內(nèi)壁間隙為12mm，內(nèi)、外環(huán)應(yīng)整圓下制，如分段拼接無(wú)法保證表面平整度。根據(jù)使用情況固支工作管長(zhǎng)度為1.7米~1.8米，外套管長(zhǎng)度為1.4~1.5米。制作方法：先制作一個(gè)支架，依次套入內(nèi)環(huán)、石棉墊、外環(huán)、另一側(cè)石棉墊、另一側(cè)內(nèi)環(huán)，調(diào)整上述部件使其處于同心位置，用卡蘭螺栓等卡具將上述構(gòu)件壓緊，點(diǎn)焊內(nèi)環(huán)，焊接內(nèi)環(huán)支筋處一段環(huán)縫，點(diǎn)焊支筋，焊接內(nèi)環(huán)及其支筋，檢查調(diào)整外環(huán)位置，套入外環(huán)兩側(cè)外套管，找好其與工作管的同心位置點(diǎn)焊，加臨時(shí)支撐固定外套管，支筋處環(huán)縫焊接，加支筋焊接。工作管與外套管間兩端加臨時(shí)支撐，做好標(biāo)記。交保溫單位防腐。本次設(shè)計(jì)的小推力固支內(nèi)環(huán)未設(shè)支筋，而內(nèi)環(huán)與工作管是單面焊接，難以控制焊接變形，經(jīng)與設(shè)計(jì)聯(lián)系，增加了4塊支筋（圓周均布）。另外要注意內(nèi)、外支筋要徑向處在一條線上，以便于排潮管及疏水管的設(shè)置；卡具要在焊縫冷卻并敲擊釋放應(yīng)力后再松開(kāi)。

3、管線定位管溝開(kāi)挖

根據(jù)勘測(cè)部門提供的控制樁，使用GPS定位儀可以快速、高效、準(zhǔn)確的確定管線。定位時(shí)
設(shè)置的木樁要注意保護(hù)，尤其是處在農(nóng)田里的樁點(diǎn)。繪制樁點(diǎn)位置圖是非常必要的，因?yàn)殚L(zhǎng)距離管道施工協(xié)調(diào)不力，施工受阻時(shí)常發(fā)生，等協(xié)調(diào)好在施工時(shí)樁點(diǎn)很有可能已不知去向。繪制樁點(diǎn)控制圖可利用樁點(diǎn)附近2個(gè)不會(huì)移動(dòng)的固著物只樁點(diǎn)的距離

4、管溝開(kāi)挖

管溝開(kāi)挖前應(yīng)進(jìn)行地面高程復(fù)核，計(jì)算管道覆土深度是否符合實(shí)際要求，如覆土不夠應(yīng)及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)解決。本工程外套管直徑920，實(shí)際操作中我們認(rèn)為管溝底部寬度1.9米~2米，能夠適合管溝內(nèi)組對(duì)、調(diào)直、焊接操作。開(kāi)挖時(shí)用水準(zhǔn)儀每5米測(cè)量一次溝底高程。根據(jù)管道安裝圖，管道對(duì)口處的溝底操作坑可一同挖好，深度0.5米，長(zhǎng)度1米即可。溝底清理時(shí)，每5米打入一個(gè)木樁，樁頂高程為管底高程，溝底與管底間為細(xì)沙墊層，墊層厚度用木樁控制效果很理想。

5、裝卸和堆放

保溫管裝卸時(shí)，應(yīng)用寬度大于50 mm的吊帶捆在外套管上裝卸，嚴(yán)禁用鋼絲繩直接捆在外防腐層上裝卸，損壞防腐層。應(yīng)做到輕吊輕放，防止磕碰，嚴(yán)禁在地上拖拉。保溫管堆放的場(chǎng)地應(yīng)平整、無(wú)雜物、無(wú)積水且地面應(yīng)有足夠的承載能力，防滾動(dòng)支撐應(yīng)使用軟木。露天存放，應(yīng)用雨布覆蓋，禁止曝曬和雨淋，并有良好的排水設(shè)施。

6、管道安裝

能夠在地上組對(duì)的，如：固支與保溫管、固支與補(bǔ)償器、補(bǔ)償器與保溫管，可在地上完成組焊。管道安裝主要控制標(biāo)高、側(cè)向不直度。側(cè)向不直度，用管道水平側(cè)邊拉線測(cè)量，補(bǔ)償器與直管段的不直度要重點(diǎn)控制，補(bǔ)償器的臨時(shí)約束螺栓要在焊完工作管、安完下半圈外套管后割除；標(biāo)高控制是重點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀在吊裝對(duì)口時(shí)測(cè)量調(diào)整，能夠保證50米內(nèi)10mm的偏差。管道焊接前除焊口處外，管底用沙墊實(shí)。焊接完成要進(jìn)行復(fù)測(cè)調(diào)整后方可回填。管道安裝坡度應(yīng)不小于0.3%。

7、管道焊接

鋼套鋼蒸汽管道焊接工作量大、要求高，焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量。工作管的焊接質(zhì)量對(duì)直埋蒸汽管道的安全十分重要，一旦發(fā)生焊縫泄漏，將導(dǎo)致全部保溫材料失效。因此必須在施工、檢驗(yàn)環(huán)節(jié)上把好關(guān)。管道對(duì)口焊接的順序?yàn)椋汗ぷ麂摴芎附�、檢驗(yàn)一—安焊下半圈外套補(bǔ)口管、檢驗(yàn)——對(duì)口處保溫一---安焊上半圈外套補(bǔ)口管、檢驗(yàn)-——外套鋼管防腐處理。本工程焊接采用氬弧焊打底，手工焊蓋面，工作管進(jìn)行100%射線探傷，外套管100%超聲波探傷。采用氬電聯(lián)焊，一般探傷都能合格。不合格的多為氣孔空，氬氣不合格是主要原因。
外套管焊接時(shí)需先將接口管縱向剖開(kāi)，然后再對(duì)焊在工作管外側(cè)。外套管補(bǔ)口前要把兩根外護(hù)管用千斤頂或倒鏈調(diào)整到與工作管同心的位置，量好兩外護(hù)管的間距，為了準(zhǔn)確下料，最好在管道圓周上測(cè)量4一6點(diǎn)，根據(jù)度量尺寸下料，并把管子切割成兩段不等的半圓，稍大的半圓應(yīng)該是仰焊的半圓，這樣，兩道縱縫均處在管道的平爬坡位置，操作方便，焊接質(zhì)量好。組對(duì)時(shí)要重點(diǎn)控制對(duì)口錯(cuò)邊量。另外補(bǔ)口處的保溫材料要選用熔點(diǎn)高、難燃的柔性保溫材料。
焊接過(guò)程中涉及焊接、探傷、保溫、外套補(bǔ)口、防腐等工序，相互交叉，必須銜接配合好，以確保工期。

8、疏水及排潮

保溫管在生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，特別是趕上雨季施工，不可避免地會(huì)進(jìn)入一些潮氣或水分。這些潮氣或水分在管道運(yùn)行時(shí)經(jīng)管內(nèi)蒸汽加熱就會(huì)在保溫層間形成蒸汽，如不及時(shí)排除，會(huì)使保溫層間壓力升高，出現(xiàn)“爆管”。因此對(duì)于不抽真空的保溫結(jié)構(gòu)，必須設(shè)置排潮管。排潮管的設(shè)置不僅在啟動(dòng)運(yùn)行階段發(fā)揮重大作用，而且在正常運(yùn)行中的作用也不可忽視，因?yàn)檎�常運(yùn)行時(shí)可以通過(guò)排潮量的大小判斷管道是否泄漏。一般把排潮管設(shè)于固定支架上，這就要求安裝固支時(shí)，其外套上的支筋處于側(cè)上及測(cè)下位置。每?jī)蓚�(gè)固支間的管段設(shè)一個(gè)排潮口，以確保每一段管道都能有效排潮。并將排潮口引出地面，至行人、車輛無(wú)障礙之處，高出地面500mm左右，為防止雨雪進(jìn)入，需將排潮管口下彎。
由于蒸汽管網(wǎng)初運(yùn)行及零運(yùn)行時(shí)會(huì)在管道最低點(diǎn)集結(jié)凝結(jié)水，如不及時(shí)排除就會(huì)發(fā)生水擊，會(huì)對(duì)管網(wǎng)造成破壞。因此直埋蒸汽管道設(shè)置疏水裝置是重要的。我們將疏水點(diǎn)設(shè)在固定支架底部，以減小剪切力造成的破壞�？蓪⑹杷�管在固支安裝前安裝好，這樣避免了仰焊縫，焊接質(zhì)量好。但一定要注意安裝時(shí)使疏水管處在最低點(diǎn)。

9、彎頭

本工程原設(shè)計(jì)內(nèi)、外管彎頭曲率半徑均為1.5D，由于曲率半徑相差太大無(wú)法實(shí)現(xiàn)套裝，故與改成內(nèi)管彎頭曲率半徑為2.0D，外管彎頭曲率半徑為1.05D，其曲率半徑均為1050mm，使用效果較好。
彎頭的兩端直管段上分別設(shè)大推力固定支架，并且盡量接近彎頭，設(shè)計(jì)要求固支中心至彎頭中心的距離為2米。也有設(shè)計(jì)要求固支中心至彎頭中心的距離為4米，以充分發(fā)揮彎頭的自然補(bǔ)償能力，本人傾向于后者。到底哪種效果好，有待實(shí)踐驗(yàn)證。
彎頭兩端對(duì)接焊縫要求加固，我們使用的是200*100*20的加固板圓周6塊均布，也可使用槽鋼段加固。

10、鐵路頂管段的施工

本工程穿過(guò)3處鐵路，使用直徑2000mm的混凝土頂管穿過(guò)鐵路，頂管內(nèi)敷設(shè)管道。3處頂管長(zhǎng)度分別為59米、72米、24米。具體施工法法如下：
頂管一端挖不短于14米的操作坑（本工程預(yù)制保溫管長(zhǎng)度為12米），用于管道組對(duì)焊接，頂管另一端設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)，在頂管內(nèi)打150mm~300mm厚的混凝土墊層，其坡度、坡向要符合設(shè)計(jì)要求，自制小拖車每4~6米一個(gè)卡在外套管上。在工作坑內(nèi)組焊完一節(jié)，即用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖向頂管另一端。管道露出另一端頂管后，用細(xì)沙墊實(shí)管道底部，拆除小拖車。

11、結(jié)語(yǔ)

（1）本工程通過(guò)GPS定位儀使管線定位定位準(zhǔn)確而高效；管溝開(kāi)外和管道安裝時(shí)采用水準(zhǔn)儀及溝底木樁，使管溝和管道的高程控制效果顯著。
（2）固定支架制作通過(guò)自制支架、卡具，使固定支架制作質(zhì)量得到了保證。
（3）穿越鐵路的頂管段管道，通過(guò)自制小拖車配以卷?yè)P(yáng)機(jī)拖入混凝土頂管，解決了頂管段管道敷設(shè)的難題。