鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管應(yīng)用技術(shù)措施
溫曉永機械工業(yè)第四設(shè)計研究院
鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管簡稱:鋼絲纏繞管(英文縮寫:STSCP)。
鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管是以高強度鍍銅鋼絲左右編織纏繞成型的網(wǎng)狀骨架為增強體,以高密度聚乙烯(HDPE)為基體,并符合高性能的進口粘接樹脂在生產(chǎn)線上連續(xù)擠出成型,將鋼絲網(wǎng)骨架與內(nèi)外層高密度聚乙烯緊密符合在一起的新型復(fù)合管道。
鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管是一種新型管材,具有內(nèi)壁光滑不結(jié)垢,不銹蝕,水流阻力小;高防腐與環(huán)剛度,在鹽、堿或酸性土壤中可直接埋地使用,壽命長;重量輕,柔韌性好,在埋地鋪設(shè)中表現(xiàn)出較好的抗沉降效果。
鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管在設(shè)計選用過程中應(yīng)嚴格執(zhí)行《給水鋼絲網(wǎng)骨架塑料(聚乙烯)復(fù)合管管道工程技術(shù)規(guī)程》(CECS181:2005)中有關(guān)規(guī)定,特別注意耐壓等級和連接方式的詳細說明。管道連接均采用電熱熔連接;與金屬管、閘閥、截止閥、水表等的連接,應(yīng)采用帶金屬嵌件的管件以絲扣或電熱熔法蘭連接。耐壓等級的選取根據(jù)系統(tǒng)工作壓力的不同而分別確定。二、鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管與其他管道的性能比較
1.與球墨鑄鐵管比較
對比項鋼骨架塑料復(fù)合管球墨鑄鐵管
材質(zhì)高密度聚乙烯/高強度鋼絲/鋼帶
(HDPE/ST)鐵(ST)
耐沖擊性(脆性)耐沖擊性能好,管道彈性形變可達50~70%,不易脆裂;耐沖擊性能差,在變形2%情況下,管道開裂,脆性大。
防腐性能1、復(fù)合管材內(nèi)外壁均采用高密度聚乙烯塑
料為基體,具雙面防腐,有良好的耐酸、耐堿、耐化學(xué)腐蝕性能。
2、埋地時不會與環(huán)境土壤雜散電流產(chǎn)生原電池效應(yīng),具有很好的抗電化學(xué)腐蝕性能。需做襯涂及防腐處理,防腐性能差
水力特性內(nèi)壁光滑、基體材料HDPE屬非極性物質(zhì),
管壁不結(jié)垢,流通能力強,較球墨鑄鐵管、鋼管可提高20%以上管壁粗糙,材料屬極性物質(zhì),長期
使用管內(nèi)壁易結(jié)垢,相對流通能力差。
衛(wèi)生性能衛(wèi)生無毒、無二次污染本體衛(wèi)生性能較差,需做襯涂處理、長期使用存在二次污染,易滋生細菌,易產(chǎn)生"黃水"現(xiàn)象。
連接、密封性能1、利用高密度聚乙烯的熱塑性原理,管道采用電熱熔連接,一次成功,永不滲漏,密封性能極好;克服了球墨鑄鐵管道承插式連接易泄漏的致命缺點,極大地降低了管道系統(tǒng)泄漏率。
2、利用統(tǒng)一標準的參數(shù)進行焊接,人為因素少,連接可靠性高。管道采用承插式連接,可靠性差,易發(fā)生泄漏,施工條件要求相對高,安裝質(zhì)量受人為因素影響較大。
每米單體質(zhì)量單體質(zhì)
DE160:7.00kg/m
DE250:13.00kg/m
DE400:32.00kg/m量輕:
DE200:10.00kg/m
DE315:21.00kg/m
DE500:40.00kg/m單體質(zhì)量重
DN150:24.00
DN200:33.00
DN250:44.00
DN300:54.00
DN400:81.00:
kg/mkg/mkg/mkg/mkg/m
DN500:111.50kg/m
抗地層不均勻沉降、地下運動和端載荷能力管材柔性好,可抗地層不均勻沉降,埋地安裝時,可有效承受由于地基沉降、滑移、車輛輾壓等造成的突發(fā)性沖擊載荷,毋需做
混凝土基礎(chǔ)及昂貴的錨定處理,大大降低了基礎(chǔ)處理的投資成本。由于采用承插式連接,對地層不均勻沉降、地下運動和端載荷的有效抵抗能力差,極易產(chǎn)生管材位移,造成泄漏,故管道安裝時,管
溝必需做混凝土基礎(chǔ)、管接頭必須做錨定,施工成本較高。
施工及費用施工簡單,總施工費用低:
1、管材重量輕,無需吊車等器械輔助;
2、對安裝條件要求不高,無需做混凝土基礎(chǔ)及昂貴的錨定;
3、操作方便,安裝速度比球墨鑄鐵管快,施工費用低。施工復(fù)雜,總施工費用高:
1、管材重量重,需吊車等器械輔助搬運、連接;
2、對施工條件要求高,必須做混凝土基礎(chǔ)或基礎(chǔ)平整處
理,管接頭另加錨定處理;
3、操作復(fù)雜,安裝工期長,費用大。
使用壽命壽命長壽命較短
2.與PE管比較
對比項鋼骨架塑料復(fù)合管球墨鑄鐵管
材質(zhì)高密度聚乙烯/高強度鋼絲/鋼帶聚乙烯(PE)
(HDPE/ST)
流通能力相同壓力等級下,由于骨架的復(fù)合增強作用,其復(fù)合管壁厚較薄,相對內(nèi)徑較大,流通能力大。(以De250,PN1.6為例,管材壁厚僅為:12.5mm,內(nèi)徑為:225mm)相同壓力等級下,由于PE管承壓主要靠壁厚來承受,故壁厚較厚,相對內(nèi)徑要小得多,流通能力較
小。(以De250,PN1.6為例,管材壁厚為:22.7mm,相對內(nèi)徑僅為:
204.6mm,內(nèi)截面較復(fù)合管小9.1%)
允許彎曲半徑鋼網(wǎng)骨架能有效地限制塑料的應(yīng)力松弛現(xiàn)
象,可防止其基體蠕變,施工時對允許彎曲半徑限制較松。由于應(yīng)力松弛現(xiàn)象的影響,施工時必須嚴格遵守小允許彎曲半徑的規(guī)定。
連接、密封性能1、利用高密度聚乙烯的熱塑性原理,管道
采用電熱熔連接,一次成功,永不滲漏,密封性能極好;
2、利用統(tǒng)一標準的參數(shù)進行焊接,人為因素少,連接可靠性高。1、De110以內(nèi)管道采用電熱熔連接,De110以上規(guī)格管道采用熱熔式連接,熱熔連接達不到電熔連接效果。
抗快、慢速開裂性能由于骨架的束縛作用,復(fù)合管有著優(yōu)良的抗快速裂紋傳播和抗慢速裂紋擴展能力。純PE管抗快速裂紋傳播和抗慢速
裂紋擴展能力差,長時間使用存在隱患。
示蹤性由于骨架為金屬材料,故管網(wǎng)地埋后,在后期維護中,可通過金屬探測儀來查找、確定管網(wǎng)走向,示蹤性較好。由于管道為純PE材料,故示蹤性
差,今后管網(wǎng)維護確定管網(wǎng)走向較為困難。
環(huán)剛度復(fù)合管環(huán)剛度值可達30-40KPa。復(fù)合管承外壓能力較強。純PE的環(huán)剛度值較小,管道系統(tǒng)承外壓能力較差。
每米單體質(zhì)量單體質(zhì)量輕:
De160:8.00kg/mDe250:13.00kg/m
De315:19.00kg/mDe400:28.00kg/m單體質(zhì)量重:(以PN1.
De160:12.15
De250:26.00
De315:30.706級別為例)kg/mkg/mkg/m
De400:37.30kg/m
總結(jié):長期以來我院的設(shè)計項目和總承包項目廠區(qū)給水管網(wǎng)和消防管網(wǎng)一成不變的使用管材全部是球墨給水鑄鐵管。沒有根據(jù)不同項目情況做經(jīng)濟技術(shù)對比分析。在某乘用車項目中廠區(qū)地基情況非常差,淤泥較多,不均勻沉降嚴重,并且土壤環(huán)境中含有較強腐蝕性,經(jīng)過有針對性的對比分析后鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管的適用性更強,并且再投入運行后反應(yīng)使用效果較好。因此廠區(qū)埋地管網(wǎng)使用何種管材要根據(jù)具體項目實際情況進行全面的對比分析后確定。
三、輸送腐蝕性工業(yè)廢水的應(yīng)用
我院所接觸的工業(yè)廢水主要有含油廢水、脫脂廢水、磷化表調(diào)廢水、噴漆廢水等,PH=3~10之間,具有一定腐蝕性。主要選用的管材是襯塑或者涂塑鋼管?ü抗芗B接。在車間內(nèi)架空敷設(shè)效果較好。但是在廠區(qū)埋地敷設(shè)時,卡箍管件連接防腐不好處理,并且與規(guī)范有矛盾地方。
經(jīng)過深入調(diào)查了解,鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管在化工行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,例如:酸、堿、鹽制造業(yè);石油化工、化肥、農(nóng)藥制藥、化學(xué)、礦山、橡膠塑料等行業(yè)輸送腐蝕性氣體、液體、固體粉末的工藝管及排放管等?垢g性能良好。也給我院工程設(shè)計和工程總承包在工業(yè)廢水輸送方面提供很好的借鑒作用。
四、施工的技術(shù)要求
1.管道組裝:
1.1工程斷管
斷管使用機械方式進行斷管,如:手動無齒鋸等工具。
對所需管材長度進行定尺,從管材端口開始,向前量取定尺長度,沿管材四周劃上記號,使用無齒鋸沿記號切割,切割應(yīng)平整。
工程斷管必須使用我公司的專用加熱器和封口環(huán)對斷管處進行封口處理。
封口處要求封口環(huán)與管材端面密封好,不允許有間隙。
1.2去氧化層
用記號筆在被連接的兩根管材上劃承插深度記號,記號要清晰醒目。
管材承插長度內(nèi)表面氧化層刮削前,應(yīng)使用清潔毛巾或抹布將管材表面污物去掉。
用手刮刀或機械刮刀對標記內(nèi)的焊接表面刮削,以去掉管材表面氧化層;刮削時,應(yīng)均勻刮削管材四周,面面俱到,不允許漏刮;刮削層長度應(yīng)超出劃線處2~5mm,以利自查及監(jiān)理監(jiān)督檢查是否刮削。
管件內(nèi)壁由于布有銅絲,一般宜采用手工刮削。如大口徑管件采用電磨機打磨時,只能選擇軟磨片輕輕打磨。
1.3清除殘渣
刮去氧化層后,要用清潔抹布或棉紗做好管材、管件刮削區(qū)域的內(nèi)外表面的清潔,不允許有泥、油、磨削殘渣等贓物附在表面。抹布在使用中弄臟時,要及時用清水洗干凈才能使用。
1.4晾干
管材承插連接件前,應(yīng)保證管材、管件連接面是干燥無水漬的。如未晾干,焊接時易產(chǎn)生氣泡,將嚴重影響熔接質(zhì)量。
1.5裝配管件
按照待裝管線走向,將管材擺正,然后插入電熔接頭。
可用木錘輕擊電熔接頭端部四周,將電熔接頭敲擊至標記處為止,裝配時嚴禁敲擊電源接線柱。
管件(如直接件)一頭裝好后,將另一根已去氧化皮且做好了清潔的管材插入管件。如配合稍緊,可用木錘輕擊,管材的標記處應(yīng)正好進入管件端口。
在承插過程中,如果不小心將管材插入超過標記線,則應(yīng)敲擊管件退回至標記線。
當管材規(guī)格為dn50~dn200mm時,一般用木錘或榔頭敲入;dn250~dn500mm大口徑管材應(yīng)采用扶正器、手搖葫蘆(拉緊器)輔助承插到位。
1.6調(diào)整
管件裝配后,應(yīng)對管線的同心度、水平度進行調(diào)整。
用目測的方法,站在離管件較遠的位置(至少兩根管材長度的距離)進行觀察,管件連接處的水平度一般不超過15°,過大時應(yīng)進行調(diào)整。
2.管道焊接:
接電源:焊機電源有220V及380V兩種,應(yīng)核對清楚。電纜引線規(guī)格與焊機功率相匹配,接線板上的電壓值應(yīng)在標準值±10%。
焊接前檢查:管材、管件內(nèi)、外不能與水接觸。如溝槽或管道內(nèi)有水,應(yīng)將水清理干凈后方可進行焊接。
調(diào)整參數(shù):焊接時,因天氣、配合間隙材料差異造成影響時,應(yīng)決定是否需要進行參數(shù)調(diào)整;如在焊接過程中出現(xiàn)異常(如電流突發(fā)上升),則需暫停再作處理;如不能完成整套焊接參數(shù),則需報廢管件重新焊接。
3.其他規(guī)定:
暗敷墻體、地坪面層內(nèi)的管道不宜采用絲扣或法蘭連接。
管道安裝過程中,斷管后必須使用專用加熱器和塑料封口環(huán)對管斷面進行封口處理。
管道宜采用相同壓力等級的管材連接。
管道采用專用電熱熔焊接設(shè)備進行連接,嚴禁明火加熱。
檢查電源電壓是否正常,一般應(yīng)為220±10%、380V±10%的范圍內(nèi),在野外施工應(yīng)配備相匹配功率的發(fā)電機進行電源供給。
管接頭焊接過程中,管材、管件內(nèi)、外不能與水接觸。如溝槽或管道內(nèi)有水,應(yīng)將水清理干凈后方可進行焊接。
管接頭焊接過程中和冷卻時不受任何外力作用;不得移動、轉(zhuǎn)動接頭部位及兩側(cè)管子。焊接后冷卻時間與管徑大小及氣候條件有關(guān),一般在4~8小時。
特殊情況下需要加快工作進程時,焊接后1小時可用冷水降溫加速冷卻。
現(xiàn)場焊接前,應(yīng)預(yù)先進行各規(guī)格的焊接參數(shù)驗證試驗。如不能確保焊接質(zhì)量的,則應(yīng)調(diào)整參數(shù)直至合格。
工程管道安裝,必須分段進行水壓試驗,試壓合格后方可繼續(xù)下一段管道安裝。
4.管道系統(tǒng)試壓:
4.1試壓一般規(guī)定
工程試壓應(yīng)分段進行試壓,分段試壓的長度不宜大于500m。
試壓前,埋地管道管頂回填土層不應(yīng)小于0.5m,連接頭須外露,便于檢查。
試壓前應(yīng)檢查設(shè)置的止推墩、支墩和錨固措施是否達到承載力要求。
試壓前應(yīng)進行不少于12h的充水浸泡,如發(fā)現(xiàn)外露連接處有滲漏,應(yīng)及時處理。
管段端頭支撐擋板應(yīng)牢靠,嚴禁松動崩脫,不得將閥門作為封板。
水壓試驗前必須確保管道內(nèi)空氣排凈。
工程分段試壓,可用焊接電熱熔法蘭進行封堵,封堵使用的盲板厚度應(yīng)不小于國標法蘭厚度。
當采用彈簧壓力表時,其就精度不應(yīng)低于1.5級,量程范圍宜為試驗壓力的
1.3~1.5倍,表盤直徑不應(yīng)小于150mm。
試壓管段不得包括水錘消除器、室外消火栓等管道附件;試壓管段包含的各類閥門應(yīng)處于全開狀態(tài)。
4.2水壓試驗
水壓試驗靜水壓力應(yīng)為管道工作壓力加0.5MPa,且不應(yīng)低于0.90MPa。
緩慢地將試壓管道內(nèi)水壓升至試驗壓力值的50%,穩(wěn)壓15~30min,檢查管線狀況。
在穩(wěn)壓期間沒有異常情況,可繼續(xù)注水升壓,達到試驗壓力值后,保壓30min。
壓力下降不超過0.05MPa,則水壓試驗結(jié)果合格。