中壓

蒸汽作為一種環保、高效的熱介質，在石油化工行業中得到廣泛應用，在長期的工程實踐中積累了很多蒸汽管道的設計經驗[1-5]。下面結合工程實例對中壓蒸汽管道的設計進行探討。熱電廠至煉油廠中壓蒸汽管道全長為3652m，管道的輸送能力為80～130t/h，設計温度為450℃，設計壓力為4.1MPa。管道採用高壓鍋爐用無縫鋼管，規格為D480×22，材質為20G碳素鋼。採用架空敷設與穿越涵洞敷設相結合的方式。

①管道材質採用20G碳素鋼

《火力發電廠汽水管道設計技術規定》規定[6]：20G鋼的推薦使用温度為-20～430℃，若使用壽命在20a內可提高至450℃，但使用期間應加強金屬監督。本設計中實際蒸汽温度接近450℃，採用20G管材已達到使用温度上限。若採用合金鋼管，造價會大大增加。經過技術經濟分析，確定管質選用20G碳素鋼。

為保證管道安全運行，採取措施加強金屬監督，即設置蠕變監測。在温度較高、應力較大且便於監測的部位設計3組蠕變監測點，監測的內容包括金屬的組織性質變化、蠕變監測和石墨化普查。在蠕變監督段的每個測量截面安裝8個球頭蠕變測點頭。蠕變測點頭應在管道沖洗前做好，沿圓周等距離分佈。測點座材質為20G碳素鋼，測點頭材質為1Crl8Ni9Ti不鏽鋼。蠕變監督段應在同批管子中選用管壁厚度最大負公差的管子，安裝監督段前應從該管子的兩端各割取長度為300～500mm的一段連同監督段的備用管做好標記一同移交業主。

②採用球型補償器

本項目用户對蒸汽温度、壓力的要求苛刻，管道全長為3652 m，要求温降≤28℃，壓降≤0.54 MPa。為了儘可能縮短管道長度，降低輸送過程中的壓力損失和熱損失，補償方式沒有采用傳統的方形補償器，而是選用球形補償器進行熱補償。球形補償器具有如下特點[7]：

a．補償能力大。其補償能力比通常的方形補償器大5～10倍，本設計中管道固定支架的間距可長達300～600m，而同規格管道若採用方形補償器，固定支架的間距最大僅為140m。

b．變形應力小，局部阻力小。

c．球型補償器本身除了可沿軸線旋轉任意角度外，還可以向任何方向折曲，折曲角度不大於30°。

採用球形補償器大大減少了管道的長度、彎頭和補償器的數量，進而減小了蒸汽的温降和壓降，滿足了用户對蒸汽參數的要求。為保證球形補償器的安全運行，在安裝前對其進行了預偏置，做法見圖1。

③管道波紋補償器和非金屬補償器

a. 管道波紋補償器簡介：管道補償器分為金屬波紋補償器、非金屬補償器、套筒補償器、方形補償器等幾大類。金屬波紋補償器、非金屬補償器在使用中比較普遍。

b. 管道波紋補償器由構成其工作主體的波紋管（一種彈性元件）和端管、支架、法蘭、導管等附件組成。屬於一種補償元件。利用其工作主體波紋管的有效伸縮變形，以吸收管線、導管、容器等由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化，或補償管線、導管、容器等的軸向、橫向和角向位移。也可用於降噪減振。在現代工業中用途廣泛。

c. 非金屬補償器可以補償管道軸向、橫向、角向位移，具有無推力、簡化支座設計、耐腐蝕、耐高温、消聲減振等特點，特別適用於熱風管道及煙塵管道。