摘要：在化工生產(chǎn)的過程中，夾套管是一種使用廣泛的保溫管，具有伴熱均勻、伴熱效率高、可用范圍廣泛、調(diào)節(jié)溫度速度快等方面的優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計其配管時，需要注意控制好套管的長度，確保管內(nèi)和管外有相同的熱膨脹力?；诖?，文章對化工設(shè)備中夾套管的配管設(shè)計措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備；夾套管；配套設(shè)計措施；保溫管；化工生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TQ055 文章編號：1009-2374（2015）04-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0295

在化工生產(chǎn)過程中，夾套管是一種比較常用的保溫管，由于夾套管的構(gòu)造比較特殊，在管道設(shè)計時，一直是設(shè)計的難點(diǎn)。其管路結(jié)構(gòu)為雙層套管結(jié)構(gòu)，為了保持管中流動介質(zhì)的溫度，在套管的空隙之間有高溫流動介質(zhì)流動，非常適合輸送對局部過熱比較敏感或者質(zhì)地粘稠的流體，在化工生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1 選擇夾套管的原則以及夾套管的種類

1.1 夾套管的種類

從熱媒體的角度來說，夾套管主要有熱水夾套、蒸汽夾套以及熱油夾套等類型，不同類型的夾套管適用的化工物料不同，但是設(shè)計原則是一致的。根據(jù)套管和內(nèi)管的連接方法可以將其分為外露型內(nèi)管焊縫和隱蔽型內(nèi)管焊縫。一般隱蔽型內(nèi)管連接方式比較適用于法蘭式夾套，外露型內(nèi)涵焊縫適合在直管的管段上進(jìn)行使用。在實(shí)際安裝的過程中，要按照輸送物質(zhì)的工況、物理性質(zhì)、蒸汽質(zhì)量和安裝環(huán)境選擇連接方式。

1.2 選擇夾套管的基本原則

（1）當(dāng)輸送物質(zhì)的凝固點(diǎn)超過100℃時，可以使用隱蔽型內(nèi)管焊縫夾套管；（2）當(dāng)輸送物質(zhì)的凝固點(diǎn)在50℃以上、100℃以下時，使用外露型內(nèi)管焊縫夾套管；（3）當(dāng)管道輸送的物質(zhì)為有毒物質(zhì)時，要使用外露型內(nèi)管焊縫的夾套管。

1.3 外管和內(nèi)管的連接方式

確定外管和內(nèi)管的連接方式時，可以參考夾套管端部的結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行選擇。如果管道輸送的物質(zhì)為有毒物質(zhì)，物質(zhì)的凝固點(diǎn)在50℃以上、100℃以下，一般使用端板Ⅰ型和管帽式Ⅱ型。如果夾套管為輸送凝固點(diǎn)超過100℃的內(nèi)管焊縫隱蔽型套管，一般使用法蘭式Ⅲ型，此外，法蘭式Ⅲ型也適用于熔體管道夾套管或高凝固點(diǎn)介質(zhì)夾套管，容易泄露的夾套管，使用聯(lián)苯醚、聯(lián)苯為伴熱介質(zhì)的夾套管。

2 夾套管的設(shè)計

2.1 配管設(shè)計

在設(shè)計夾套管配管時，盡可能避免出現(xiàn)死角或U型管，確保夾套管中伴熱介質(zhì)流動順暢。如果出現(xiàn)了U型管或死角，要在低處設(shè)置液體排放口。所有夾套管冷媒體的進(jìn)口和出口都要設(shè)置專門的切斷閥門，安裝水壓試驗(yàn)、排液口和無閥排氣口。停用冷媒體時，不能對管線的其他部分冷媒的正常運(yùn)行造成影響。為了便于安裝，禁止使用彎度為45°的彎頭。對于容易固化，并需要使用機(jī)械對管線進(jìn)行清理的部分，設(shè)計使用“十”字分支加法蘭結(jié)構(gòu)取代夾套管的彎頭。除了泵的吸入口外，不允許使用偏心的異徑管。在對內(nèi)外管的異徑管進(jìn)行安裝時，要保持異徑管的大端處在相同位置。如果必須使用偏心異徑管，要將內(nèi)管和外管組裝成頂平類型或底平類型。如果內(nèi)管使用同心異徑管，外管也必須使用同心異徑管。在夾套管系統(tǒng)中的分支管直徑發(fā)生變化時，要從管徑比較小的地方使冷媒流入。當(dāng)異徑管處于水平管線上時，要從小管徑處使夾套管中的媒體流入。使用對焊的方式進(jìn)行工藝管線管件的焊接，對于一些比較特殊的情況，可以使用承插焊式半管接頭。為了防止內(nèi)管道和外管道因?yàn)闊崦浝淇s互相影響，在夾套管保溫層以外的位置設(shè)置跨接管和冷熱媒體進(jìn)出料管的拆卸點(diǎn)。按照管道的支出情況設(shè)置內(nèi)管管之間的定位板，不能對冷熱媒體的排氣排液口和進(jìn)出口造成影響。

2.2 蒸汽流體夾套管的設(shè)計重點(diǎn)

對于蒸汽流體的夾套管在設(shè)計時，出口位于水平套管和垂直夾套管較低位置的下方，進(jìn)口位于水平夾套管和垂直夾套管較高端的上方，流向要和工藝流體保持反方向。對于水平管線上的跨接口要徑無閥排液口安裝好，并向下布置水平管線上的跨接口。如果跨接管有兩根，其中的一根方向應(yīng)向上，并增加一個排氣口，另一根的方向應(yīng)向下，并增加一個排液口。為了防止流體向一側(cè)流動，和管線垂直的所有跨接管要布置在套管的兩側(cè)。對于內(nèi)管蒸汽入口位置，要專門設(shè)置加強(qiáng)板。所有夾套管的冷凝排放管都要設(shè)置專門的疏水器，在更換和維修蒸汽流水器時，要單獨(dú)進(jìn)行更換、維修。不能對冷凝系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)的操作造成不良影響。使用溫度調(diào)節(jié)型和熱動力學(xué)式疏水器。如果疏水器含有旁路和切斷閥，要盡量接近回水集合管。集合管和冷凝管上游的疏水器要保持兩米以上的距離，以免對復(fù)位和檢修造成影響。使用墊板式法蘭連接設(shè)備和套管管線的接口。當(dāng)水平方向鋪設(shè)的夾套管對坡度有要求時，坡度和管中介質(zhì)的流向要保持一致。根據(jù)管道的布置情況，設(shè)計各個節(jié)點(diǎn)夾套管的長度，在套管和內(nèi)管熱漲量差的限制下，套管的長度要控制在6m以內(nèi)。在允許的范圍中，使用跨接管對所有套管之間的蒸汽管進(jìn)行串聯(lián)，并使用法蘭連接跨接管。而凝結(jié)水排出口和夾套管蒸汽引入口之間的距離則可以根據(jù)蒸汽壓力表進(jìn)行確定。

2.3 液態(tài)流體夾套管的設(shè)計重點(diǎn)

由于液體流體的冷熱媒體的出口位于水平管的上方，并和夾套管比較高的位置垂直，進(jìn)口位于水平管的下方，并和夾套管較低側(cè)的位置垂直，工藝流體和冷熱媒體的流向處于相反的流向，水平夾套管的跨接和管道上方環(huán)形段會向上完全，并且在環(huán)的上部安裝了一個沒有閥門的排氣孔。每一個管道的進(jìn)口都對應(yīng)有一個單獨(dú)的出口，為了防止熱媒體流動時偏向一側(cè)，所有和管段垂直的跨接都布置在管道的兩側(cè)，盡量在接近套管法蘭的位置設(shè)置管口。為了防止出現(xiàn)死點(diǎn)，更加準(zhǔn)確地分配冷媒體和熱媒體，促進(jìn)熱液體的循環(huán)，將導(dǎo)流板安裝在夾套管中。控制好夾套管排氣液口的位置，在系統(tǒng)的最低點(diǎn)設(shè)置冷媒體和熱媒體進(jìn)料的分配管，在系統(tǒng)的最高點(diǎn)設(shè)置出料的集合管，從而將系統(tǒng)中的空氣消除。此外還要保證平臺上的操作空間和地面上操作空間的一致性。使用墊板式法蘭連接設(shè)備管口和夾套管。將冷熱媒體的進(jìn)出口管之間的距離控制在30m以內(nèi)。

3 夾套管的具體安裝

在安裝夾套管時，要預(yù)制夾套管的主體部分，伴熱介質(zhì)的返回導(dǎo)管和伴熱介質(zhì)供給導(dǎo)管除外。組裝預(yù)制的夾套管時，將需要調(diào)整的位置設(shè)置在配件內(nèi)管周圍的焊縫處或者法蘭處。做好熱伴介質(zhì)返回導(dǎo)管和供給導(dǎo)管的支撐工作，允許的情況下，將其設(shè)置成統(tǒng)一的保溫束。

在組焊夾套管的外管時，逐個進(jìn)行內(nèi)管試壓。為了方便檢查，在試壓的過程中，焊縫應(yīng)設(shè)置在露出的位置。檢查合格后，在對應(yīng)的位置焊接管外部分。對外管進(jìn)行組焊后，根據(jù)施工要求，做好試壓工作。

安裝蒸汽夾套管時，在比較集中的位置分別設(shè)置冷凝水集合管和蒸汽分配管，將冷凝水導(dǎo)管和供汽導(dǎo)管分別連接到對應(yīng)的夾套管上，每一個加入段設(shè)置一個含有切斷閥的供汽導(dǎo)管，根據(jù)實(shí)際布置情況，設(shè)置疏水閥冷凝水導(dǎo)管和切斷閥導(dǎo)管。在布置夾套管時，最好不要出現(xiàn)袋形管和死角。如果必須使用，需要將排放冷凝管設(shè)置在低點(diǎn)處。蒸汽管供汽點(diǎn)的高度要超出被加熱的夾套管，冷凝水集合管不能過高，保證從夾套管中排出的冷凝水可以通過自重排出管外。在夾套管中設(shè)置折流板提升熱的傳遞效率，在水平鋪設(shè)夾套管時，如果對內(nèi)管的坡度有要求，要保持外管中的水和內(nèi)管的坡相相同。

4 注意事項(xiàng)

第一，通常情況下，夾套管一般使用剖切的方法進(jìn)行安裝，而剖切又分為縱剖和橫剖兩種，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。如圖1所示：

圖1 縱剖與橫剖 圖2 異徑管接頭

第二，異徑管。夾套管在變徑時，一般使用標(biāo)準(zhǔn)化的異徑管，外管的異徑管和內(nèi)管的異徑管的接頭段要錯開50mm的距離，結(jié)構(gòu)類型如圖2所示。

第三，使用跨接管對各個夾套管蒸汽管進(jìn)行跨接，為了便于拆卸，使用法蘭連接跨接管。使用100%的射線對夾套管進(jìn)行無損檢測，角焊縫成型后，進(jìn)行100%的滲透檢測。

第四，彎頭。當(dāng)內(nèi)管彎頭的曲率半徑在1.5DN以內(nèi)時，彎頭可以使用標(biāo)準(zhǔn)彎頭，內(nèi)管和外管的彎頭曲率半徑可以根據(jù)表1確定。

表1 內(nèi)管及套管曲率半徑

5 結(jié)語

綜上所述，因?yàn)閵A套管的結(jié)構(gòu)非常特殊，管道的設(shè)計和施工難度比較大。如果在制作時再改動套管，會對施工的經(jīng)濟(jì)效益造成比較大的影響。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計時嚴(yán)格按照設(shè)計原則進(jìn)行設(shè)計，確保系統(tǒng)平穩(wěn)、安全地運(yùn)行下去，取得良好的伴熱效果，達(dá)到要求的工藝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[3] 李黎，陳潔，王躍新.淺談夾套管的配管設(shè)計[J].科技傳播，2011，（7）.

作者簡介：劉燕平（1981-），男，福建泉州人，廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司設(shè)備主管工程師，中級工程師，在職研究生，研究方向：冶金和化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計制造、安裝、維修及設(shè)備管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）