管道连接处理（精选7篇）
管道连接处理 篇1
窑尾废气作为生料粉磨系统的烘干热源时, 废气处理系统与生料粉磨系统之间会通过管道连接成为一个综合运行体, 通过对管道阀门的控制又可以将这两个系统隔断成两个相对独立的部分。当生料粉磨系统停机只有废气处理系统运行时, 两个系统之间的隔断形式, 是防止高温热风泄漏的关键。如果阀门密封不严, 连接这两个系统的管道内部出现瞬间的正压, 会有少量的高温气体进入到生料粉磨系统, 对生料粉磨系统的设备或人员造成极大的安全威胁。
1 技术背景
国内的设计方案基本都是在两个系统之间的连接管道上设置调节型百叶窗阀, 虽然百叶窗阀具有很好的调节功能, 但密封效果较差, 在其完全关闭时, 也会有4%~5%左右的漏风率, 根本难以实现安全保障。此前国内就有过多起类似的安全事故发生。
国外的水泥客户, 大多对该处的设计十分重视。尤其是欧洲的水泥客户, 都有自己的一套严格的限制性要求。我公司在与国外客户的合作过程中, 结合国内外的设计与使用经验, 创造性地提出了“密封蝶阀+百叶窗阀”并用的简单模式, 既解决了国内安全性差的问题, 同时也避免了国外方案的复杂性。现已在国外多个项目上进行应用, 得到了客户的一致好评。
2 国内通用设计方案
生料粉磨与废气处理系统的工艺流程见图1。废气处理系统与生料粉磨系统同时运行时, 阀门1与阀门2共同操作, 用以控制来自ID风机的热风进入磨机的风量;而阀门4与阀门3共同操作, 用以控制来自磨机风机返回到磨机的风量即循环风量。
操作要求是:当生料粉磨系统停机而烧成系统还需要继续运行时, 阀门1与阀门4完全关闭, 隔断来自ID风机的热风, 使其不能进入生料磨与磨机风机。同时, 阀门2完全打开, 使热风全部进入除尘器, 并通过废气风机进入烟囱排放。
目前, 国内还很少有专门针对生料磨停机时该连接管道密封情况的严格安全性要求, 大多是直接将管道上用于调节风量的百叶窗阀关闭即可 (图1中的阀门1与阀门4) 。但百叶窗阀即使是处于全关闭状态, 也有4%~5%左右的漏风, 而且, 随着系统运行时间的延长, 因为磨损等原因所造成的缝隙会使阀门漏风率进一步上升, 也就不可能起到真正的有效隔断功效。
如果直接将百叶窗阀调换成密封性能较好的可调节性蝶阀, 也存在着以下几项问题:
1) 调节性能差。蝶阀一般采用的是单或双翻板, 阀板面积巨大 (有时直径甚至会达到4m甚至5m) , 一个很小的调整就会引起较大的风量变化。管道规格越大, 其调节性能就越差, 进而造成整个系统运行稳定性较差。
2) 系统运行时, 管道内负压较大, 不但调节困难, 而且对规格较大的蝶阀, 其本体以及执行机构等的设计与制作, 就需要提出更高的质量要求。
3) 局部积灰与磨损严重。系统运行时, 阀门在绝大多数时间内不是处于全开或者全关状态。这样, 不但阀板将会受到运行介质的磨损, 也极易造成其底部形成积灰, 使阀门难以完全关闭, 起不到“隔断”的功效。
因此, 国内目前所通行的单阀门的设计方案, 是起不到真正有效“隔断”作用的, 也无法得到对安全要求比较高的国外水泥企业的认可。
3 欧洲设计要求分析
国外的高端客户对安全均有着极其严格细致的规定。在该系统上, 要求在设置具备调节功能的百叶窗阀的同时, 还需要在其一侧, 再设置一台“开/关型”的闸板阀。也就是“闸板阀+百叶窗阀”的配置方案。当废气处理系统与生料粉磨系统同时运行时, 闸板阀处于全开状态, 通过百叶窗阀调节进入生料粉磨系统的热风比例;生料粉磨系统停机、废气处理系统需要运行时, 闸板阀则处于全关闭状态, 可以保证两个系统真正处于完全的隔断状态。
这样的设计, 虽然可以同时实现调节与隔断功能, 但也存在着很大的不足:
1) 投资大。水泥行业逐渐向大型化转化, 工艺管道直径较大, 致使闸板阀外形巨大, 质量多在十余吨以上, 价格昂贵。
2) 工艺布置困难。由于设备外形大、质量重, 往往需要设置专门的支撑结构以及足够的检修维护空间, 也就进一步增加了工程上的投入。
3) 设备质量要求高。国内的闸板阀在冷态时运行情况较好, 但在热态时, 却经常出现“打开了关不上, 关上了打不开”等不良情况。如果购买国外的设备, 其价格又会大幅上升, 基本都是国内价格的1~2倍。
4“密封蝶阀+百叶窗阀”设计方案
根据国内外的设计与使用经验, 以及现行设备的运行特点, 我公司设计了“高温密封蝶阀+百叶窗阀”的设计方案, 见图2, 用相对轻巧的高温密封蝶阀取代笨重的闸板阀, 起“开/关”作用, 生料粉磨系统运行时, 蝶阀处于全开状态, 生料粉磨系统停机时, 碟阀与百叶窗阀均处于完全关闭状态。
密封蝶阀的隔断功效基本在99%以上, 虽然还不能等同于闸板阀, 但当其与百叶窗阀共同作用时, 对管道内的热风, 就可以实现100%隔断。
目前, 国外的Lafarge、Holcim、海德堡、意大利水泥等客户, 均已接受了“密封蝶阀+百叶窗阀”设计方案。近年来, 除极个别项目业主有单独的要求外, 我公司在国外的所有新项目, 均采用了该方案, 业主反馈效果良好。
5 综合对比分析
表1是我公司在国外的两个项目上使用的“密封蝶阀+百叶窗阀”方案, 与单独百叶窗阀, 以及“闸板阀+百叶窗阀”方案的综合对比 (所有设备均为国产) 。
在两个系统之间运行的热风, 通常只有300~350℃, 短期异常状况时, 最高温度也只有450℃左右;而管道内出现的临时性正压, 一般不会超过300Pa, 长期存在的负压也只在300~500Pa左右;标态下热风中的粉尘浓度在70g/m3以下, 磨蚀性不高。所以, 对阀门的材料与设计并没有严格的特殊要求。表1中的蝶阀、百叶窗阀以及闸板阀的阀板材质, 使用的都是普通的碳素钢Q235-B。
百叶窗阀与蝶阀的设计原理基本相近, 所以其质量、材质、价格等也比较相近。价格对比中, 虽然没有给出闸板阀的数据, 但是, 即便不考虑闸板阀的设计与制作难度要比蝶阀与百叶窗阀高很多, 单就其设备质量就可以知道, 其价格应该是蝶阀、百叶窗阀的二倍以上, 安装也更复杂, 支撑结构也需要增大成本。
6 结束语
“高温密封蝶阀+百叶窗阀”方案与国外的“闸板阀+百叶窗阀”比较, 不但具备良好的调节与隔断功能, 同时也避免了闸板阀体型巨大、运行效果不佳、工艺布置困难、经济投入大等诸多弊端。系统的安全性得到了充分的保障, 而且投资增加很小, 运行时操作也简便易行。该方案尤其适用于已经投产运行的水泥厂, 不需要变更其原有部分, 只需要直接在原百叶窗阀靠近磨机一侧的管道上, 安装同样规格与技术要求的蝶阀即可, 简便易行, 且蝶阀的厚度一般只有300~600mm之间, 所需空间也极其有限。百叶窗阀要分别设置在靠近ID风机与除尘器的一侧。保证热风先接触到百叶窗阀, 然后再接触到蝶阀。蝶阀与百叶窗阀也可以尽可能靠近设置, 只要满足蝶阀阀板旋转所需要的空间即可。
管道连接处理 篇2
关键词：油气管道设计,中小口径,支管连接
1 油气管道设计中小口径支管连接概述
支管连接, 是指油气管道中从主管道引出支管的连接结构, 包括整体加强管件的连接、待加强与不带加强焊接结构的支管连接。常见的支管连接方式有标准三通件连接、焊接支管连接、半管接头连接、支管台连接等。
在油气工程设计中, 从主管道连接支管的主要形式采用标准三通件、特制三通件、在施工现场通过在主管上开孔焊接支管道等主要方式。具体来说, 在开口焊接的支管公称直径不大于50毫米时, 采用现场开口焊接支管操作, 也称之为无标准三通件现场开口焊接;当支管公称直径大于50毫米时, 通常采用补强圈结构操作, 采用等面积补强原则计算操作。半管承插焊接头在油气工程设计中应用较少, 半管内螺纹结构主要用于仪表管嘴的使用等。
2 标准规范对小口径支管连接相关要求
行业内部将支管公称直径不大于50毫米的支管连接称之为小口径支管连接。针对油气管道设计过程中, 小口径支管连接有具体的环节标准要操作要求, 具体情况如下:
2.1 油气管道设计规范
在出台的《输油管道设计方案》GB50253和《输气管道工程设计方案》GB50251的国家油气管道施工设计管理规定中, 对小口径支管连接做了相关要求。即直接在主管上开口与支管连接, 当支管公称直径不大于50毫米时, 可不施行补强操作。
2.2 输气与配气管道系统
在出台的1999年版本的ASME B31.8《输气与配气管道系统》一书中, 对支管连接做了如下所述要求:
在支管公称直径与主管公称直径比值不大于25%的条件下, 要根据主管设计环向应力与规定最低屈服强度的比值比例不同, 对支管连接采取的方式也不同。
(1) 当主管设计环向应力与规定最低屈服强度的比值比例不大于20%时, 支管连接操作时, 主管道开孔处不一定采取补强操作, 要视情况而定, 当在压力超过689.476k Pa的特殊情况出现时, 使用薄壁管或承受严重外载荷时, 则必须进行补强操作。
(2) 当主管设计环向应力与规定最低屈服强度的比值比例处于 (25%, 50%]区间支管连接操作时, 对于开孔直径小于等于50毫米的操作, 无需进行补强操作计算, 但应适当采取保护促使, 使得小孔开孔操作可以承受施工振动与其他外力。
(3) 当主管设计环向应力与规定最低屈服强度的比值比例大于50%时, 支管连接操作, 对于开孔直径小于等于50毫米的操作, 可不进行补强计算, 但应适当采取保护促使, 使得小孔开孔操作可以承受施工振动与其他外力。当开孔直径大于50毫米时, 应当进行补强操作, 补强件可谓全包式、环形、鞍形或焊接式出口管件, 补强件的边缘应拔接至汇管的厚度。具体操作时, 建议连接补强件与汇管的角焊缝焊腿不超过汇管的厚度。
2.3 工业金属管道设计规范
在出台的《工业金属管道设计规范》GB50316中规定, 当设计施工压力超过6.3MPa的管道主支管为异径时, 此时不建议采用施工现场制作的焊接支管, 而应该采用三通管件或在主管上实施开孔操作并焊接支管台。
当采用半管接头实施支管连接操作时, 公称直径应小于等于50毫米, 在有振动的管道可采用三通、支管台或嵌入式支管实施操作。
当采用半管接头时, 对半管直径的要求是不大于公称直径50毫米和主管公称直径的四分之一, 设计压力不大于10MPa时, 接头端部处最小厚度大于等于下表所列厚度:
螺纹连接接头, 不得用于有分析腐蚀的流体施工状况中, 在剧烈流动循环条件下, 螺纹连接仅仅限于温度计套管与测温元件的连接。
2.4 相关设计建议
在油气管道工程设计过程中, 通常要在站场与线路阀室设计中实施在主管道开孔焊接支管操作作业。在设计处理过程中, 要对公称直径大于50毫米支管采用加补强圈补强或特制三通处理方式;在主管道开口焊接公称直径处于25至50毫米区间时, 建议采用直焊发货时, 不进行补强操作。
综上所述, 在输油输气管道工程设计规范中, 当支管公称直径不大于50毫米时, 可直接在主管道上开口直接焊接支管, 不采取补强操作, 当支管公称直径小于或等于50毫米时, 不用补强操作, 但应当满足操作附加条件, 当设计压力大于6.3MPa时, 不建议采用现场制作的焊接支管操作, 建议采用支管台, 当使用半管接头时, 端部最小壁厚必须满足标准要求, 不另行进行补强操作的条件更加严格。未来在大型的油气管道中进行中小口径支管连接操作时, 要不断积累实际操作经验, 实现高标准的操作, 保证管道的平稳运行。
参考文献
压力管道法兰连接密封实践 篇3
关键词：O型胶圈,压缩比,石棉橡胶垫片,预紧力矩
三个泉倒虹吸工程和小洼槽倒虹吸工程是新疆北疆引水工程两个重要一级建筑物, 管道最大工作压力分别为1.7 MPa和0.46 MPa, 管道直径分别为2.7, 2.8, 3.2 m, 单条管道设计流量为17.5 m3/s。为了确保倒虹吸管道的安全运行和放空, 无论是以PCCP管和钢管组成的三个泉倒虹吸工程, 还是以玻璃钢管道为主的小洼槽倒虹吸管道工程, 都安装了许多进排气阀、放空阀以及进人孔等管阀件, 它们均采用法兰连接, 密封件主要为O型胶圈和石棉橡胶垫片2种, 2个倒虹吸共使用了约700余件O型胶圈和石棉橡胶垫片。O型胶圈主要用在22对Φ700 mm的人孔盖板和62个Φ2 700 mm的伸缩节法兰上;石棉橡胶法兰垫片主要用于Φ300 mm的84套进排气阀和2套放空系统法兰密封件上 (见图1) 。
2005年10月, 北疆引水工程全线通水后, 三个泉倒虹吸压力钢管上的62个Φ2 700 mm伸缩节O型胶圈和22对Φ700 mm进人孔盖板法兰O型胶圈无一渗水现象发生。而连接进排气阀Φ300 mm法兰石棉橡胶垫片密封面则漏水处较多, 有些垫片甚至被破坏, 漏水严重。为确保工程安全, 2006年4月, 建设单位将原使用的石棉橡胶密封垫片全部更换成包边石墨增强垫片, 在安装管阀件时, 采用电动液压力矩搬手紧固法兰螺栓, 以保证每个法兰螺栓的预紧力矩均匀。但由于法兰螺栓预紧力过大, 造成部分阀件法兰根部出现了微小裂缝 (见图2) 。
为此, 重新对O型胶圈和石棉橡胶垫片两种形式法兰密封件的压缩比、螺栓预紧力、螺栓拧紧方法等进行了分析研究和计算, 在计算出螺栓预紧力矩的基础上, 又在上海冠龙阀门厂进行密封试验, 以求得满足密封的最佳螺栓预紧力矩, 密封垫片采用上海石棉制品厂生产的XB450和XB350两种石棉橡胶垫片, 并利用液压力矩扳手严格控制预紧力矩, 最终取得了较为满意的结果。
1 O型胶密封圈
O型胶圈用在压力管道伸缩节和进人孔盖上, 一般采用天然橡胶, 其主要物理特性见表1。
O型胶圈断面直径d, 须根据封水断面直径Do而确定。
1.1 O型胶圈在沟槽内应满足的条件
当O型胶圈直径d确定后, 其沟槽断面至关重要, 并应满足3个条件 (见图3) 。
1.1.1 压缩比
undefined
式中 d——O型胶圈压缩前直径;
h——O型胶圈压缩后高度。
压缩比ε如过小, 则密封性差;如过大, 则其使用寿命短。为此, 应在保证密封前提下, ε以小为好。根据国际标准化组织 (ISO) 规定:ε=10 %～30 %, 并且d越小, ε越大, 当d≥5 mm时ε=10 %～20 %。在现有设计手册中提到法兰静密封用ε值一般为15～25 %。
1.1.2 面积比
对O型胶圈断面和沟槽断面进行比较, 一般应满足:
undefined
式中 b——沟槽宽度 (见图2) 。
即O型胶圈断面应小于沟槽断面, 但应大于0.85倍的沟槽断面。
1.1.3 光洁度
对沟槽的光洁度要求不低于6.3, 并应倒圆角, 以免橡皮变形后在尖角处受损坏。胶圈应在制造厂模压后整体出厂。
1.2 O型胶圈密封实践
(1) 压力管道人孔盖板Φ700 mm, Pn=1.7 MPa, 原采用O型胶圈直径d=9 mm, 沟槽断面b×h=12 mm×7.3 mm, 则其压缩比ε=19 %。不能满足不等式 (2) 要求, O型胶圈断面积小于沟槽断面积的0.85倍, 当倒虹吸管道运行时进人孔盖板发生漏水现象。由于沟槽已加工, 不宜更改, 只能将O型胶圈直径增大至d=10 mm, 则其压缩比为ε=27 %。经修改后已满足上述不等式 (2) 的要求, 其密封性可靠。
(2) 伸缩节在出厂时均作过水压试验, 在伸缩节的法兰连接上共有O型胶圈248件, Φ2 700 mm, Pn=1.7 MPa, O型胶圈直径d=24 mm, 原沟槽断面b×h=28 mm×14 mm=392 mm2, 沟槽断面偏小, 但未压到底, 如压缩δ=6 mm, 则压缩比ε=25 %, 大量漏水。如压缩δ=7～8 mm, 则ε=29.1 %～33.3 %, 密封较好。考虑到压缩比过大, 将沟槽断面修改为b×h=30 mm×16 mm, 基本满足上述不等式 (2) 的要求, 压缩率控制为ε=30 %, 经过几年的通水无渗漏现象发生。
1.3 几点探讨
(1) 对上述两处O型胶圈的工厂试压和倒虹吸通水实践考验, 达到了密封要求, 但其压缩比要比ISO和国内有关设计手册规定的值大得多, 由于长期过量压缩, 将会使橡皮失去了弹性, 容易老化, 以致影响橡皮的寿命, 对此问题尚需进一步研究。
(2) 对大管径, 宜研究采用自封式密封结构的可能性, 有二种形式可供探讨。
1) 采用楔形沟槽, 当受水压后, O型胶圈在楔形区如有漏水, 压力降低, 内水压力将O型胶圈外推, 并越压越紧 (见图4) 。
2) 采用V型胶圈, 这种胶圈能满足上述公式 (1) 、 (2) 的要求, 并靠内水压张开, 考虑到为防止开始低压时漏水, 在制造V型胶圈模型时, 应使之预张开t值。这种胶圈必须模压, 不允许在橡胶挤压成条形断面后再胶接的制造工艺 (见图5) 。
(3) O型胶圈的螺栓预紧力
由于橡胶弹性模量小, 欲使O型胶圈压至设定的压缩比, 其螺栓预紧力亦较小, 还是针对上述二例断面进行计算。
1) 人孔盖板Φ10 mm的O型胶圈
为便于计算, 假设O型胶圈在沟槽内未受侧向压力 (沟槽断面大于O型胶圈断面) , 并假设其断面为矩形断面, 其高为h=d=10 mm, 其等面积宽为undefinedmm, 并根据上述计算其压缩比为ε=27 %, 则需要总的压缩作用力为:
P1=Erεb0πD0 (3)
式中 Er——橡胶弹性模量, Er=6 MPa;
D0——O型胶圈大直径 (见图2) 。
通过计算, P1=29 165 N, 人孔盖有16个M30螺栓, 则每个螺栓所受预紧力为P1=1 822 N, 每个螺栓的预紧力矩:
T=KP1d (4)
式中 K——预紧力矩系数, 对粗牙螺纹通常在0.18～0.21范围内, 取K=0.2;
d——螺栓公称直径, d=30 mm。
计算后得T=10 930 N·mm=11 N·m
受水压力后每个螺栓的作用力为:
P2=Pn·πD024n (5)
式中 Pn——管内设计压力, Pn=1.7 MPa;
n——螺栓数量, n=16个。
计算后得P2=44 470 N, 由此可知螺栓所受水压力远大于预紧力, P2>P1。
螺栓受水压后的伸长量Δ⒣undefined
式中 ⒣——螺栓受拉长度, 取⒣=120 mm;
Es——钢的弹性模量, Es=2.1×105 MPa;
d0——螺栓直径, d0=30 mm。
代入后得Δ⒣=0.036 m, 比O型胶圈的压缩量d-h=2.7 mm要小得很多, 远在橡胶回弹以内, 不致影响其密封性。对于螺栓和法兰管的强度, 经计算是足够的, 不在此进行计算。
2) 伸缩节上的Φ24 mm的O型胶圈
根据上式 (3) 计算, 并代入undefinedmm, 得P=325 400 N, 共有64个M36螺栓, 每个螺栓P1=5 084 N, 根据上式 (4) , 其预紧力矩为T=36 600 N·mm=36.6 N·m。
由于本伸缩节不承受全断面轴向力, 而仅受部分圆环面积的轴向力和摩擦力, 所受力不大, 不再进行细算。
2法兰垫片
本工程所用法兰密封垫片主要是用于Φ300 mm (Pn=1.0 MPa, Pn=1.6 MPa, Pn=2.5 MPa) 和Φ400 mm (Pn=1.0 MPa) 的进排气阀上。法兰垫片的密封可靠性与法兰螺栓预紧力大小、紧固螺栓顺序、密封垫片材质和法兰配合面的沟槽等因素有关。特别是对法兰螺栓预紧力的大小计算要慎重, 重要管阀件的安装要通过试验来获得最小预紧力和预紧力矩, 以达到最佳效果。
2.1 石棉橡胶垫片
石棉橡胶板是由60 %～80 %的石棉与10 %～20 %的橡胶 (质量比) 为主要成分, 加入填充剂、硫化剂压制成板状, 其耐热、耐寒、耐化学腐蚀性能相对好, 却价格便宜。经裁制后石棉橡胶板用作法兰垫片是常用的管道密封垫片。但需根据使用条件进行择优选用以调准配比和制作工艺。2005年10月本工程试通水时, 进排气阀法兰连接处漏水严重, 甚至有部分垫片被高压水切断后沿半径方面将碎片冲了出来。经分析, 一致认为其主要原因与预紧力矩的大小、垫片质量等有关。本工程选用上海石棉制品厂生产的石棉橡胶板, 主要性能见 (表2) 。
2.2 预紧力和预紧力矩计算
2.2.1 预紧力
undefined
式中 n——法兰上螺栓的数量;
D1——垫片有效密封外径;
D0——垫片有效密封内径;
Y——垫片预紧比压 (xp450石棉橡胶垫片预紧比压为23 MPa) 。
2.2.2 预紧力矩
T=KPd (8)
式中 k——垫片系数, 一般取0.2;
P——预紧力;
d——螺栓直径。
由 (1) 式和 (2) 式计算出不同管道压强 (不同螺栓个数、直径) 的理论预紧力和预紧力矩, 见表3。
2.2.3 分析
根据计算和分析, 理论计算出的预紧力矩与实验得出的最小预紧力矩有所差距, 一般试验值小于理论计算值20 %以上, 而实际最后的拧紧力矩一般大于试验值的20 %。经分析影响这些数据变化的原因很多, 因为上述计算是从理想的条件出发的, 在实际连接中, 影响预紧力矩的因素很多, 如螺栓与螺母的制造质量、法兰刚度、螺母与螺栓及法兰接触面的润滑情况、操作条件、螺栓上紧顺序等, 尤其是垫片的材质、加工质量影响最大, 因此, 在实际应用时, 要结合实际条件应用预紧力矩。
3实践与体会
通过三个泉倒虹吸和小洼槽倒虹吸压力管道上各类阀门法兰连接密封实践, 有以下几点体会。
(1) O型胶圈密封性优于法兰垫片, 其优点为密封性能好, 螺栓预紧力要比石棉橡胶垫片预紧力小得多, 但压缩比宜比手册上规定的大10 %左右, 即由ε=20 %, 提高至ε=30 %左右, 为此应对橡胶的特性作进一步试验研究, 并建议采用自封式密封结构。
(2) 在实践中常用的石棉橡胶法兰垫片预紧力力矩, 在理论条件下计算出后, 应进行水压预紧力矩试验, 以确定最佳预紧力矩的大小。发现有漏水现象不能单纯认为是上得不紧而多次上紧, 结果造成螺栓受力过大而失效或者把各类阀门法兰根部拉裂, 在这方面本工程教训是沉重的。
空间管道的连接建模及3D打印 篇4
目前,自来水、石油、天然气等物质的运输离不开管道,管道的安全性和可靠性至关重要。在管道网络的布设中,由于受到地理位置和环境因素的影响,管道弯曲不可避免。因此,如何高效率、高精度地构造出连接管道的弯曲部分,是管道网络中的重要一环[1]。
在工程实践中,对于走向和半径均不相同的两个空间管道,在对其连接处进行建模时,需要考虑到管道中心线的连续变化以及管道半径的连续变化问题。沿着管道走向,将第一个管道称为起始管道,将第二个管道称为结尾管道。此时,对于连接处的管道模型,就要求管道中心线方向从起始管道连续变化到结尾管道,并且管道模型的半径也要从起始管道连续变化到结尾管道。为此,将建模的工作分为构造管道中心线和构造管道曲面两个部分。其中,考虑到管道中心线方向连续变化的问题,采用切线方向连续变化的样条曲线来构造; 考虑到管道半径连续变化的问题,采用微分分割的方法将管道离散成一个个的空间圆,空间圆的法线由圆心点处的管道中心线切线来确定,空间圆的半径根据起始管道和结尾管道的半径,由线型变化来确定。由此,求得管道的中心线数据和管道曲面的离散空间圆数据,再由画图软件建模即可得到连接处管道的空间模型。最后,采用3D打印技术,将连接处的管道模型打印成管道实物,即可用于工程实践的安装应用,解决空间管道的连接问题。
1管道数据采集
本文计算所用的空间管道模型如图1所示,采用全站仪对管道数据进行采集,以全站仪站点为坐标原点,固定北方向,建立独立坐标系,对管道口均匀采样12个采样点,测量管道口采样点的坐标数据,根据空间圆拟合的方法[2,3],计算得到管道模型的数 据: 起始管道 圆心坐标 ( 2. 0200,1. 1948,0. 3702 ) m, 管道中心线向量 ( 0. 2885,0. 3637, - 0. 0471) ,管道半径3. 63cm; 结尾管道圆心坐标 ( 2. 1274,0. 8580,0. 5023) m,管道中心线向量 ( 0. 4540, - 0. 0048,0. 0760) ,管道半径5. 38cm。
2构造管道中心线
根据起始管道和结尾管道的中心线,构造连接处管道的中心线。由于起始管道和结尾管道的中心线均为空间直线,所以这两条直线不一定会有交点存在,因此,无法直接构造空间样条曲线。为此,将空间直线投影到三个坐标平面上,得到平面上的中心线投影线,此时,在平面上的投影线就一定会有交点存在了。根据平面上的起始直线、结尾直线、起点、终点及直线交点,即可构造坐标平面上的样条曲线。再根据各个坐标平面上的样条曲线,交会到三维空间中,即可得到空间的样条曲线,即为所求的管道中心线。
2. 1样条曲线的选取
样条曲线是一条光滑的曲线,由一组控制点插值得到,经过给定的插值点,该曲线具有连续、曲率均匀变化的特点。本文的计算是由起点、交点和终点这三个点作为控制点,确定起始直线和结尾直线之间的样条曲线,故采用二次样条曲线。本文中所构造的样条曲线,还须要求曲线的首末端点与首末控制点即起点和终点重合,故采用准均匀B样条曲线。因此,本文构造的样条曲线为二次准均匀B样条曲线[4],其方程可表示为:
其中,d0为第一个控制点即起点坐标,d1为第二个控制点即交点坐标,d2为第三个控制点即终点坐标。令t从0取到1,间隔0. 01取值计算时,即可得到插值点的坐标值,依次连接插值点,便可得到二次准均匀B样条曲线。
2. 2构造空间样条曲线
将两条管道的中心线投影到三个坐标平面上,即可得到空间直线在各个坐标平面上的平面直线,由此便可求得两条平面直线的交点坐标。根据起点、交点和终点坐标,代入样条曲线方程的计算公式 ( 1) ,即可算得坐标平面上的平面样条曲线的坐标数据。
在xoy坐标平面上,管道中心线的投影点依次为 ( 2. 3085,1. 5585) 、 ( 2. 0200,1. 1948) 、 ( 2. 1274,0. 8580) 和 ( 2. 5815,0. 8532 ) ,根据这4个投影点坐标求得 直线交点 坐标为 ( x = 1. 7560,y =0. 8619) 。同理,可以求得在xoz坐标平面上的直线交点坐标为 ( x = 1. 6748,z = 0. 4265) ,在yoz坐标平面上的直 线交点坐 标为 ( y = 0. 8636, z =0. 4130) 。
在xoy平面上,投影直线的起点坐标为 ( x =2. 0200,y = 1. 1948) 、交点坐标为 ( x = 1. 7560,y= 0. 8619 ) 、 终点坐标 为 ( x = 2. 1274, y =0. 8580) ,根据公式 ( 1) ,对d0,d1,d2分别取起点、交点和终点的x坐标值时,得到插值点的x坐标序列; 对d0,d1,d2分别取起点、交点和终点的y坐标值时,得到插值点的y坐标序列。由此,计算得到插值点的坐标序列( x,y) ,依次连接插值点,即可得到xoy坐标平面上的样条曲线,该样条曲线为管道中心线在xoy平面上的投影,计算结果如图2所示 ( 粗曲线部分) 。
同理,可以求得在xoz坐标平面上的样条曲线和在yoz坐标平面上的样条曲线,分别用 ( x,z)坐标序列和 ( y,z) 坐标序列表示,分别为管道中心线在xoz平面和yoz平面上的投影,计算结果分别如图3和图4所示 ( 粗曲线部分) 。
将空间样条曲线在三个坐标平面上的投影坐标序列 ( x,y) 、 ( x,z) 和 ( y,z) ,交会到三维空间中,根据投影坐标的对应关系,即可得到空间样条曲线,即管道中心线的三维坐标序列 ( x,y,z) ,计算结果如图5所示 ( 粗曲线部分) 。
3构造管道曲面
本文所构造的管道中心线是由许多个离散点依次连接而成的空间样条曲线,在构造管道曲面时,可以在每个离散点处,构造一个以该离散点为圆心、该点切线方向为法线的空间圆,再由这些中心线上的空间圆构造空间管道的曲面,从而得到所求的管道曲面。
首先,确定空间圆的半径。对于连接管道的半径,要求从起始管道半径连续变化到结尾管道半径,因此,根据线性变化的原理确定空间圆半径。对于空间样条曲线的离散点坐标 ( x,y,z) ,可以求出相邻点之间的距离值di,将曲线上所有相邻距离值相加,可以得到这段曲线总的近似距离值D,由此,得到各个空间圆的半径ri的计算公式为:
其中,R1为起始管道的半径,R2为结尾管道的半径,dk为第k个散点与第( k - 1) 个散点间的直线距离。
根据起始管道半径R1= 48. 8mm,结尾管道半径R2= 58. 3mm,以及计算得到的空间样条曲线离散点坐标 ( x,y,z) ,代入公式 ( 2) ,即可求得各离散点处的半径值。其中,半径值R随着圆的编号K的变化情况如图6所示,可以看出空间圆半径大致是一个线性变化的趋势,满足管道半径连续变化的要求。
然后,确定空间圆的法线向量。空间圆的法线由空间样条曲线在该圆心点处的切线所确定,由此,可以根据相邻散点间的方向向量来表示空间圆的法线向量,其计算公式为:
特殊情况,在样条曲线的首末端点处,空间圆的法线向量分别取用起始 直线向量 和结尾直线向量。
最后,绘制空间圆,得到管道曲面。对于三维空间中的空间圆,当已知其圆心坐标 ( xi,yi,zi) 、半径ri和法线向量li后,就可以采用如下参数方程[5],唯一确定空间圆的位置。
其中,( x0,y0,z0) 为空间圆的圆心坐标,li= ( A,B,C) 为空间圆的法线向量,r为空间圆的半径。
特殊情况,当空间圆的位置位于平面z = z0上时,参数方程变为如下表达式:
根据计算求得的空间样条曲线离散点坐标 ( xi,yi,zi) 以及各离散点处的空间圆半径ri和法线向量li,代入公式 ( 4) 和 ( 5) ,即可求得管道上各空间圆的坐标数据,即为空间管道曲面的坐标数据,计算结果与起始管道、结尾管道的连接如图7所示。
4 3D打印实现
3D打印与传统的材料加工方法截然相反,是一种基于数字化模型数据,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过增加材料逐层制造的方式,直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方式[6]。
上文所求得的空间管道坐标数据仅为管道曲面数据,还没有实际的管道厚度,并非三维的实体模型,无法进行3D打印。此时,采用3D造型软件犀牛 ( Rhino) 进行管道的三维实体建模[7]。在Rhino中,导入管道曲面数据,选中管道网格面,选择“偏移网格”命令,在弹出的对话框中,输入偏移距离,即为管道厚度,再勾选 “实体”选项,点击确定,该软件即可构造出具有指定厚度的管道三维实体模型,如图8所示。
根据建模得到的管道三维实体模型,连接3D打印机,进行实体模型的3D打印,即可得到连接处管道的实物模型。将连接处管道实物模型与实际空间管道进行对接,如图9所示,该模型的对接误差在允许范围以内,满足实际生产需求,说明本文的计算方法能够运用到实际工程中。
5结语
本文中,管道建模的误差来源主要有两个方面,首先是管道口采样点坐标测量的误差,其次是管道建模时管道厚度的误差。本文计算求得的是管道曲面的坐标数据,而在对管道口采样点进行坐标测量时,由于管道口具有一定厚度,使用全站仪则无法直接测得管道口管道曲面上的点位坐标,因此,将会产生测量数据与建模数据的误差,若采用三维激光扫描仪这类直接测量管道曲面数据的仪器时,这个误差将得到改善。在进行管道建模时,由于管道模型的厚度很小,约为2mm,而本文是在管道曲面数据的基础上直接增加管道厚度,所以该厚度将会导致管道尺寸产生一定误差。
虽然本文的管道建模会产生上述两个误差,但总体误差的值是很小的,能够控制在1mm以内。经上述实验数据和3D打印产品的验证,该方法满足生产实际的要求,能够运用 到实际的 工程实践中。
摘要：对于空间管道,在对其进行连接建模时,需要同时解决管道中心线连续变化和半径连续变化的问题。本文采用样条曲线构造管道连接处的中心线,采用线性变化的方法来处理半径连续变化的问题,通过计算,求得连接处管道的中心线数据以及管道各处的半径数据,以此求得管道曲面上的点位坐标数据,由此连接画图软件,建模得到连接处的管道模型,最后,采用3D打印技术,得到连接处的管道实物模型,并用于实际的安装应用,验证了本文计算方法的可行性。
管道连接处理 篇5
为了保障人们在燃气使用时的安全, 就要保证燃气管道没有缝隙以防泄露。所以在室外条件下的燃气管道连接需要检测和分析, 以确保其安全性。燃气管道连接安全和其连接方式、具体步骤以及管道连接质量都有着密不可分的关系。文章以上文谈及到的几个方面对室外条件下燃气施工管道联系技术进行了详细分析。
1 室外燃气管道连接现状分析
目前主要用于连接燃气管道的材料分别有钢管和铸铁管, 由于用途的区别, 管材也被分为大口径和小口径。管道之间的连接也不仅仅是指管道与管道, 也包括管道和阀门或其他部件之间的连接。所以文章会以这两种典型的安装方式进行分析。
小口径的规定标准是半径在40mm以下, 而小口径管道的连接方式大多数都选择的是焊接钢管。而大口径的管道和架空管道都会选择使用螺旋卷管进行连接, 这也是通过焊接的方式连接。如果要保证钢管的焊接有足够的质量保证, 一是要保证焊条的来源必须是通过正规的途径购买, 并且需要配有质量说明书以确保其正规性。除此之外, 焊工也应该按照规定的焊接方式来进行焊接。
焊缝以及坡口都应该完全符合国家相关规定。焊件内壁一定要保证齐平, 而焊缝内壁的错边量分为两种大小, 如果是I级或II级的焊缝内壁, 其错边量需要小于1mm;如果是VI级的焊缝, 其内壁错边量需要小于2mm。在连接管子以及管件时, 坡口上不应该有任何的缺陷如裂纹等。坡口及两边的所有污染物都需要马上清理, 在清理后检查是否符合质量规定后再进行施工。
在焊缝完成后, 需要对焊缝的质量进行进一步的检查, 步骤如下:
首先, 在管道焊接完成后, 需要立即清理其外观上的杂物例如渣皮以及施工时的飞溅残留物等, 按照焊缝标准对施工完成的焊缝表面进行质量检查, 而焊缝的内部质量同样也需要检查是否达到了III级焊缝质量标准。
随即需要对其进行强度、气密性进行深度检测, 以及无损形式的探伤过程。设计规定需要检查焊缝总数的百分之十五以上的焊缝数量的探伤测试, 如果管道会经过城市的主要道路或是人口密集的地区亦或是河流流域时, 必须对所有的焊缝进行无损探伤。而在选择的焊缝检测时有三分之一或以上未达到标准, 需要进行加倍探伤。如果加倍探伤仍旧不符合标准就需要进行百分之百全部探伤。在无损探伤时发现有不符合标准的焊缝需立即返修, 而返修后的焊缝仍需再次进行探伤检测。
当选择管道连接阀门时的设备时, 通常可以选用法兰连接或是螺纹连接。如果选用的是螺纹连接时, 其填充材料不能采用麻丝而必须要采用白漆或是甘油等其他材料。如果选用的是法兰连接时, 分为两种情况:当法兰表面光滑平整时, 就会被用于中低压管道中使用;而法兰表面较为凹凸时, 会被用于对密封要求较高的管道连接中使用。而法兰接口不应该深入途中, 应尽量设置在地下或是井内更加合适。如果一定要埋到土中的情况下, 也需要采取有效的措施防止其腐烂。
2 燃气管道连接施工工程存在的问题
施工工程是一个复杂的环境, 燃气管道的连接质量与许多因素都息息相关。最基础的是施工材料的选择以及对施工过程的规划, 这两点直接的影响到工程能否顺利进行, 而施工时所挑选的设备也会很大程度的影响工程的进度。施工期间的自然环境以及条件同样也会直接地会影响工程的进行, 例如工程施行时遇到下雨天, 施工的进度和质量完成一定会受到很大的影响。而施工人员的职业素质也会影响到施工的质量, 如果不能保证其施工的工艺达标, 那么工程就会存在隐患。
如上文所提到, 施工的过程容易受到多方面的影响, 而建设过程中会直接受到自然条件的影响或是施工环境的变化, 这任何一个因素的微小变化都会对施工工程的最终质量引起很大的波动以及变故。影响工程质量的因素多是一个方面, 而任何一个微小的因素的改变都会使得工程出现很大的变故。所以任何一个细小的环节不如预期所设想, 那么工程的质量也会受到很大的波动。
而燃气管道的连接工程属于隐蔽类型的工程, 其施工的地理位置以及环境都较为隐蔽, 所以如果出现了问题并且没有及时的排查出来, 那么将会无形的成为管道连接事故的导火索。如果隐蔽性的问题无法及时被施工人员发现, 那么这些隐患将会对施工的质量造成很大程度的影响, 这样的问题也很有可能会造成燃气事故的发生。
由于工程的进行较为隐蔽, 所以检查的过程也相当艰难, 并且在施工完成后并不能够通过外观的检查了解其质量问题的, 而且工程完成的质量也无法通过简单的外观排查进行判断, 所以对工程最终的检查也并不能完全保证工程的质量。
现在在工程的准备过程中, 对施工单位施工人员的具体技术能力并没有进行了解, 由于不同施工人员技术水平有所差异, 所以工程的最终质量也会存在差异。而且大多数的工程都仅仅注重焊接人员的个人能力, 却并没有对其他环节的工人的施工能力进行检测。这些工人没有受到专业的排查, 就缺少专业的技能训练, 所以无法确保其工程的完成是否能够达到标准。而且在工程的进行过程中, 这些施工人员并不能悉心耐心地进行好每一项细节工作。如果一个小细节被忽略, 那么将会造成工程很大的损失并且使得燃气管道存在安全问题, 从而对市民的安全问题造成威胁。
3 施工过程出现问题的解决措施
在政府进行燃气工程的招标环节时, 需要对招标的施工单位进行更加深入并且严格的考核, 除了其施工经验还要严格考核施工人员内的个人能力。只要保证每个参与施工的人员都具有合格的施工能力才能够保证施工过程的顺利完成。除此之外, 还需要设立工程的监督机构, 在工程进行过程中, 时刻地对每个环节进行及时的检查, 不仅是保证工程的完成质量也能够对施工人员给以压力, 使其更标准化的进行施工。
在燃气工程的施工过程中, 需要完全按照规定的施工规范来进行。加强施工过程的管理以及监督, 能够保证其使用符合标准的施工材料和施工设备。例如上文中所提到的钢管焊接过程中, 对焊接缝的需及时进行无伤探查, 并且做好防腐蚀的措施。并且对施工单位的工人进行严格的监督, 对每一个环节进行检查并且及时处理出现的问题。
对工程实施提前进行实地勘察, 避免实地的情况和预想不同从而导致工程的进行受到影响。通过实地勘察后, 再制定出相应的施工方案, 这样能够在提高施工的效率同时降低施工的隐患发生。
4 结束语
燃气管道是一项生活中必不可缺的基础设施, 所以燃气管道的安全质量需要受到高度重视。为了保障市民的人身安全, 燃气管道的连接过程需要得到高度质量把关以降低燃气事故发生, 无论是从材料、设备的选择还是施工单位施工质量和施工人员个人能力或是工程每个细节的完成, 都需要得到严格的监督以确保燃气管道连接工程的质量得到保障。
参考文献
[1]潘晋峰.浅谈燃气管道工程的施工管理[J].山西建筑, 2010, 33:221-222.
[2]冷曼希, 冉飞.浅谈燃气管道工程的项目施工管理[J].太原城市职业技术学院学报, 2012, 04:153-154.
管道连接处理 篇6
关键词：高压加热器,疏水系统,管道连接结构,热效率,供电煤耗
0 引言
给水回热系统是火电厂热力系统中的重要组成部分, 其作用是为了提升汽轮机组的循环热效率, 可以有效地降低热损失, 对整个火电厂的经济运行起到了关键性的作用。对给水回热系统进行优化改进, 能够显著提高燃煤发电机组的运行效率, 减少燃煤消耗。随着近几年火电企业“上大压小”“竞价上网”的逐步开展, 300 MW机组由于煤耗大、经济性差等原因年利用小时数越来越低, 具备调峰能力的300 MW机组已经由原有的主力大机组逐步沦为调峰机组。本文所涉及的机组由于建设比较早, 受设备特性及建设工艺的限制, 回热系统设计、安装存在某些不尽合理的地方, 本文通过对回热系统进行挖潜改造以达到低负荷时降低热耗, 减少供电煤耗以适应火电企业日趋激烈的市场竞争变化。
1 给水回热系统原理简介
回热加热器是指从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽来加热凝结水或锅炉给水, 以提高热经济性的换热设备。按传热方式的不同, 回热加热器可分为混合式和表面式两种。混合式加热器通过汽水直接混合来传递热量; 表面式加热器则通过金属受热面来实现热量传递。
在整个回热系统中, 按给水压力分, 一般将除氧器之后经给水泵升压后的回热加热气称为高压加热器, 这些加热器要承受很高的给水压力; 而将除氧器之前仅受凝结水泵较低压力的回热加热气称为低压加热器; 此外还有回收主汽门、调速汽门门杆溢汽及轴封漏汽来加热凝结水的加热器, 称为轴封加热器。
汽轮机抽汽在加热器中与给水进行热量交换并在汽室中凝结成热的水, 一般称之为疏水。表面式加热器的疏水排出方式: (1) 疏水逐级自流法的连接系统。 (2) 疏水泵排出法的连接系统。 (3) 两种疏水排出的综合系统。 (4) 另有采用外置式疏水冷却器的连接系统。
高压加热器为表面式加热器, 其疏水系统一般采用逐级自流的方式, 即利用高压加热器的压力差, 使疏水逐级自流入相邻的压力较低的加热器的汽室, 1#高压加热器中的疏水流至2#高压加热器, 2#高压加热器的疏水流至3#高压加热器, 3#高压加热器的疏水流至除氧器。采用逐级自流方式, 能充分利用上级高压加热器的疏水加热本级的给水, 提高了机组的效率。
2 提出改造方案原因
某厂300 MW机组给水回热系统改造前如图1 所示 ( 除虚线框内) , 高加疏水采用逐级自流方式, 每台高加疏水均设有正常疏水和危急疏水两路。高加正常运行时通过正常疏水调节阀调节高加水位在正常范围内, 保持给水回热系统具有较高的经济性, 此时高加疏水采用逐级自流的方式将疏水疏至除氧器, 减少了冷源损失, 机组循环效率较高。当高加水位高到一定数值时, 高加危急疏水调门动作, 与正常疏水门共同调节高加水位至正常范围, 此时高加疏水部分或全部疏至凝汽器, 由于疏水温度较高, 增加了冷源损失, 机组循环效率下降。
由于该厂3#高压加热器设置在3 m层, 除氧器设置在43 m, 当机组负荷较低时 ( 200 MW) , 3#高压加热器的汽室压力与除氧器内压力的压差变小, 导致3#高压加热器正常疏水无法输送至除氧器, 造成3#高压加热器水位变高, 只能通过危急疏水管道输送至凝汽器, 造成热量的损失 ( 每度电供电煤耗上升约20 g) , 极大的降低了机组的循环效率。
该厂300 MW机组为调峰机组, 夜间负荷低谷时, 机组负荷在200 MW以下或附近波动, 为减少冷源损失, 提高低负荷时机组的经济效益, 特提出制定此改造方案。
3 改造方案及调节方式
为克服上述现有技术中的问题, 本文采用一种全新型用于高压加热器与除氧器之间的正常疏水管道连接结构。包括1#高压加热器、2#高压加热器、3#高压加热器、除氧器以及3#高压加热器至除氧器的正常疏水管, 从3#高压加热器的抽汽管道上设置一个连接管道连接至3#高压加热器至除氧器的正常输水管。该连接管道从3#高压加热器抽汽管道的电动门之后的管道上引出, 并连接至3#高压加热器正常输水管电动门与高加疏水调节门之间的管道上。该连接管道上设置有调节阀, 调节阀为电动调节阀、气动调节阀或液压调节阀。如图1 ( 虚线框内) 所示, 下面做进一步的解释和说明。
当机组负荷下降到某负荷段时, 3#高压加热器的汽室压力与除氧器压力的压差变小, 其压差动力克服不了两设备之间因位置高度造成的重力势能, 从而造成其正常疏水不畅, 疏水水位升高, 事故疏水阀动作。为了不让3#高压加热器事故疏水阀动作, 我们开启该连接管道上的调节阀, 引入少部分3#级抽汽对3#高压加热器的正常疏水管的后段疏水进行再加热, 使其汽化或部分汽化, 进而使整个上升管流动阻力减小。同时, 由于这少部分的抽汽未经过3#加热器的凝结放热, 3#加热器的疏水量也相应减少, 进而也减轻了疏水负担。
注: 考虑到热力管道在投运前应进行暖管疏水, 且高加水位始终维持动态平衡, 当负荷降低时3#高加水位上升后再暖管疏水来不及, 所以增加了该调节门的旁路。该旁路由节流孔板及前后手动隔离阀组成, 机组正常运行期间始终保持该路管道中有微量蒸汽通过。
4 改造后成果验证
经该厂实际运行情况检测, 高加疏水系统经过如上改造, 可以保证该机组在170 MW ~ 200 MW之间3#高压加热器的疏水能顺畅输送至除氧器, 基本上能满足该机组在调峰全负荷段内高加疏水至始至终输送到除氧器, 减少了低负荷段的冷源损失, 提高了机组效率, 降低了供电煤耗。另一方面还可有效避免机组在低谷负荷段, 特别是负荷在200 MW附近晃动时疏水两路来回切换, 减少了运行人员操作量, 降低了机组安全运行风险。
5 结语
随着电力体制改革的进一步发展, 竞价上网的进一步完善, 对于能耗高、效率低的300 MW火电机组, 为了增强市场竞争力, 必须从自身实际出发进行挖潜增效, 不断的对热力系统进行改进和完善。本文所选优化方案就是将理论联系实际, 紧紧结合该电厂300 MW机组给水回热系统在不同负荷工况下的运行情况, 有针对性的提出改造方案, 提升燃煤发电机组的效率, 进一步降低机组能耗。
参考文献
[1]叶涛.热力发电厂 (第三版) [M].北京:中国电力出版社, 2009.
管道连接处理 篇7
随着聚乙烯管材的大量使用, 其规模逐渐增大导致其使用方式也日益多样化。因此, 在实际应用中需要对聚乙烯管材进行焊接以满足不同的工业需求。目前聚乙烯管道的焊接主要采用热熔承插连接和热熔对接连接两种方式, 通过准确采用这两种方式的连接能够使管道牢固的连接在一起, 从而达到满足工业需求的目的。
1热熔焊接原理分析
热熔焊接是指通过加热工具将需要焊接的材料加热到厂家提供的加热温度, 并在此温度下持续一段时间, 当焊接面料两端在加热的过程中进行相互融合直到达到焊接标准要求的焊接头。在聚乙烯管道焊接过程中, 由于聚乙烯管道材料具有多样性, 使得其焊接温度存在一定的差异, 因此在焊接过程中, 应该根据聚乙烯管道材料的不同合理设置焊接温度, 以保障焊接能够成功。
聚乙烯管道系统的热熔焊接方式通常有两种。一种是热熔承插连接方式, 这种方式是通过对芯棒进行加热的同时对热承插管内壁和管材的外壁进行加热, 待加热到适宜温度后将管材插入到管件当中, 这种连接方式通常适用于小管径的钢材;另一种方式是热熔对接方式, 这种方式需要采用加热板进行加热, 等到热熔后进行相互的焊接, 冷却后能够固定的连接在一起, 这种连接方式通常适宜用于直接较大的管材管件中, 比如管道施工中。在聚乙烯管道焊接过程中, 若采用热熔连接方式, 难以检测到其连接的质量, 因此在连接过程中需要按照相应的操作规程进行操作, 以保障热熔连接的质量。
2热熔连接在聚乙烯管道施工中的施工方法
2.1热熔连接前的材料验收
合格的材料是保障热熔连接成功与否的重要前提, 因此应该按照要求选择适宜管件材料焊接的部件, 在进行热熔焊接过程中, 应该确保材料具有相同的牌号和材质, 如果采用不同的材质需要提前进行实验验证, 以保障热熔质量。
在此基本要求前提下, 在热熔连接前需要准备的材料与注意事项包括:一是需要专用的热熔焊接机;二是符合管道施工要求的聚乙烯管材;三是要充分考虑施工现场的环境, 可能出现的不确定因素;四是热熔焊接人员需要进行严格的专门培训, 且具有一定的工作经验;五需要认真检查焊接机接线是否准确、可靠;六是需要认真检验液压箱内液压油量, 如果不满足施工要求要及时进行补充, 以保障施工能够顺利进行;七是要认真阅读聚乙烯管材的相关参数, 特别是其加热温度, 以便于后期的加热焊接头。
2.2热熔连接的具体步骤
为了保障热熔连接能够准确的进行, 且能够保障热熔焊接的质量, 热熔连接必须严格遵守相关的热熔连接步骤。具体包括以下三个步骤:
一是连接端部铣平及同轴度的校对。具体来讲, 第一是清理干净聚乙烯管材两端端部的污染物, 并保证其两端在机架卡瓦中伸出相同的长度, 在工程实际施工过程中, 需要减少伸出长度, 一般将其控制在25到30毫米之间;第二是通过托起支撑架的方式使得管材轴线的中心线能够在高度上保持一致, 并利用工具卡瓦将其固定;第三是采用铣刀在聚乙烯管材两端产生切屑, 并严格控制其厚度在0.5到1.0毫米之间;第四是将管材两端进行合拢, 并检查两端是否对齐, 如果没有对齐需要通过采用微调的方式进行一点点的校正直至满足条件, 否则重新进行切屑操作。
二是拖拉力的测量。拖拉力的测量主要是由于施工环境的差异导致聚乙烯管材在施工过程中的摩擦力不同。在施工过程中应该严格充分的考虑摩擦力对其热熔连接的影响, 关键在于摩擦力的测量, 在操作中通过以下方法实现:通过使用夹具将管材夹好后, 然后移动夹具, 其力就为拖拉力。
三是可控压力下聚乙烯管材的焊接。其焊接大致可以分成以下五个步骤:第一步是打开加热板加热大约20分钟达到聚乙烯管材热熔连接预热设定温度;第二步, 在第一步达到预热温度后, 通过放入机架, 将施加压力从Pa1降到Pa2后进行吸热;第三步, 在第二步完成后, 通过推开活动架的方式快速且不碰撞地取走加热板进行聚乙烯管材的合拢, 如果在此过程中发生碰撞, 应该等到冷却后, 从步骤1重新进行热熔连接操作;步骤4, 在规定的时间内快速的调节熔接压力的方式进行闭合夹具, 并在此时开始记录管材冷却的时间, 在此步骤中应该尽量避免虚焊、假焊的发生;第五步是等到冷却时间后, 进行卸压操作, 对已经焊接的管材进行标记, 为下一接口的焊接做好准备, 在此步中应该注意接头的防尘工作, 以避免热熔连接失败。
3热熔连接的质量控制措施
热熔连接的质量直接影响聚乙烯管材施工的质量, 因此在热熔连接中应该采取相应的措施以保障热熔连接的成功。具体措施包括以下几个方面:
一是施工人员要严格的按照热熔连接的相关章程进行热熔操作, 以保障热熔质量;二是严格把控材料关, 保障聚乙烯管道施工过程中的所有材料满足施工要求, 需要施工各部门严格配合, 掌控材料质量符合要求;三是严格掌控材料的流动;四是要对施工人员进行严格的培训, 必须达到施工要求的技术人员进行施工;五是需要对图纸进行严格审阅, 保障源头准确。
4结束语
热熔连接的质量直接影响到聚乙烯管道的质量, 因此在热熔连接过程中需要严格执行相关的热熔连接程序以保障热熔质量。首先进行热熔前的准备工作, 然后严格执行聚乙烯管道热熔连接程序, 并注意热熔过程中可能出现的问题, 以保障热熔连接的质量。通过准确的施工方法, 并进行严格的热熔连接把关能够保障聚乙烯管材管道的施工质量。
参考文献
[1]陈培苗.PP-R管在施工中的应用[J].西部探矿工程, 2006 (7) .
[2]庞明军.冷热水用聚丙烯管的热熔连接和安装技术[J].山西科技, 2005 (2) .