钢骨架复合管（共7篇）
钢骨架复合管 篇1
摘要：在管道施工实践中使用的钢骨架塑料复合管, 其骨架是由编制焊接成网的钢丝骨架或冲压成孔的钢板网组成;这种钢塑复合管在使用性能方面具有许多优势。本文主要针对施工工艺方面的特殊性能及施工过程中应注意的相关事项作总结性探讨。
关键词：钢骨架塑料复合管,工艺原理,电热熔连接,试压验收
1 钢骨架复合管的工艺原理及特性
由于钢骨架复合管是在骨架成型后外壁采用高密度聚乙烯材料, 内管壁采用超高分子量聚乙烯材料, 钢材和塑料共挤一次成型的工艺, 因此, 改进了传统技术上钢塑分离的技术难点, 它的耐压、抗冲击力等性能都比较先进而且良好, 这样就使已加固的金属丝或钢板网处于无缝的特殊保护中, 同时也可消除管内的压力或腐蚀性介质可能对管材造成的侵蚀或损坏, 这样不仅具备了纯钢材管的坚韧强硬特性, 而且也具备了耐磨损和耐腐蚀等良好的功能, 最终使管道不结垢、不污染、使用寿命长。这种管道在使用性能方面具有许多优势:如抗蠕变性能好、长期静压强度高, 同口径管材壁厚减薄, 压力等级提高;导热系数低, 冬季使用外壁不需保温, 夏季使用亦不结露, 节能性好, 耐温度性能高可达70℃;抗脆裂性能较PVC管大幅度提高;强度好、刚性好、抗冲击性好, 具有类似钢管的低线性膨胀系数, 抗蠕变性和防紫外线照射性, 耐磨性能是钢管的5~8倍;这种管材热膨胀系数小;在管内输送化学物质、危险品时安全系数大幅度提高;在非开挖敷设技术、定位示踪方面也有明显优势;通常条件下使用这种管材的工程综合造价随着管径增大优势就会体现的更明显;另一方面从防腐蚀、安装技术和使用寿命等因素考虑, 它的综合成本也较钢管低。
2 管道铺设应注意的要点
在沟槽内铺设管道时, 如设计未规定其它材料的基础, 应铺设在未经扰动的原状土上。管道穿越公路时应设钢或钢筋混凝土套管, 套管内径至少大于管材外径150mm。套管内有接头时, 则必须在试压合格后方可进行穿越。钢骨架塑料复合管在地面下铺设时, 最小管顶覆土厚度应符合下列规定:埋设在行车道下时, 不宜小于1m;埋设在非行车道下时, 不宜小于0.6m;在直管段埋设时宜随地形自然弯曲铺设, 直管段结束端应设置固定支墩, 以防止其变形压力传递到其他原件上并造成破坏。在地上安装时与阀门、缸体、水泵等相连时, 要采取固定支架, 直管段采取滑动支架。管道在穿越或在工程中断及每次施工收工后, 管口应封堵, 禁止杂物进入。
3 在连接管道时特别要注意的几个关键点
我们在施工实践中发现钢骨架塑料复合管的连接采用电熔连接和法兰连接两种方式比较好。其中埋在地下的管道一般不宜采用法兰连接, 主要与金属管道连接时应该采用法兰连接。电热熔连接法是将复合管插到电热熔管件中, 对预埋在管件内表面的电热丝通电使其发热。先使管件内表面熔化而产生熔体, 熔体膨胀并充满管材管件的间隙, 直至管材外表面也产生熔体, 两种熔体互相熔融在一起, 冷却成型后, 管材与管件紧密连接为一体。主要施工机具设备:热熔焊机、电熔焊机、焊枪、切割机、手动刮削机、打磨机等。电热熔连接的程序如下:在焊接前, 首先要用清水或汽油清洗掉焊接处的泥土沙尘、油渍污垢, 接下来再用95%以上的酒精或丙酮清洗, 确保焊接处表面的清洁光滑, 然后要对焊接表面即套筒内表面和宽封口外表面进行打磨, 去除氧化层, 这对保证熔焊质量极为重要。下一步再将扶正器夹在管线上, 把2个卡环调到恰当的位置, 并观察电源插孔与扶正器的相应位置, 拧到合适位置时扶正器卡环应抵住电熔接头。这时拧紧卡环螺栓, 用对角上两条拉杆轮换将待装管拉到位, 拧紧拉杆上的螺母准备焊接。在对接的两根管表面划上焊接区标记, 用锤子轻击电熔接头四周, 将电熔接头打入到标记处 (两管头各打入电熔接头长度的一半) 为止, 禁止敲击电源接线柱处。电热熔套管与管材配合过松时, 应对两者进行校合比较, 剔除不正常者, 过紧时应用手动刮削机具进行刮削。检查焊接电源线接触是否良好, 输送端插头是否变形、有油污泥沙或电氧化层, 检查管子 (或管件) 是否完好, 电熔接头中的铜线是否断线。焊接完毕后, 待电熔接头冷却后或扶正器螺丝自行松动后方可取下扶正器。在电熔接头没有完全冷却下来的时候, 不许强行拉动或弯曲管子。钢骨架塑料复合管焊接方法特殊, 焊接时对电压、电流、环境、温度、湿度等要求较高, 所以在焊接前要认真做试件, 严格按施工规范进行操作, 以防止出现未焊透现象。
4 对整体管道系统进行试压与验收的要点
在试压前必须对管道进行吹扫, 其吹扫压力可以根据现场的具体气源压力来规定或双方协商, 吹扫口应选择地形较高、人烟稀少的地方, 避免人员伤亡。吹扫和试压前应用符合要求的原土回填管道两侧并夯实, 管道下部与管底间的空隙必须填实, 直至回填到管顶以上0.2~0.5m处方可吹扫或试压。管道接口1m范围内不得回填。以便观察试压情况。管道试压的介质可用水或空气, 根据现场情况及环境条件确定。如果对管道试压采用水作介质时, 应注意慢慢地向管道内注水, 并把管道内的空气排出。注意试验压力的强度应为实际使用压力的1.5倍, 保持压力1h。其管道严密性试验压力应为管道实际使用压力的1.25倍, 保压8h。如果管道试压采用气作介质时, 在试验过程要用肥皂水反复涂抹连接处检查。对钢骨架塑料复合管的试压可采取全管线试压或分段试压两种方式进行, 试压管段的长度可根据实际情况而定。对于没有节点连接的管道, 试压管段长度不应该超过1.5km;对于有节点连接的管道, 其试压管道长度不宜大于1km。
5 在施工过程中应考虑的重要技术问题
在使用电熔法焊接钢骨架塑料复合管时, 首先要对接口进行必要的处理, 一般情况是将插口处打磨、倒角, 并在插口处画出插入深度标示线, 打磨厚度要适当, 一般使用木锤轻轻敲入即可。然后再将打磨后的插口用塑料袋包好, 防止下管时把接口弄脏。管道基础一定要平整、稳定, 至于有水地段必须处理好后才可下管。管道接口前首先要检查接口处是否干净、看有没有水污, 如此检验合格后方可进行对接。埋地制配件可采用沥青玻璃丝布加强防腐。一定要严禁酮类物质和钢骨架塑料复合管道、管件的接触, 避免损坏管道。在管道电熔连接冷却期间不能移动管材、管件或者对其施加任何外力。在进行管道切割时, 注意截割面必须和管材轴线垂直, 然后用500~2 000 W塑料焊枪进行手工塑料堆焊, 把管材两端露出的金属骨架遮盖, 焊接平整均匀、千万注意不要用断面外露骨架管材。焊接参数选择:热空气温度一般为230~270℃为宜;喷嘴选用必须与焊条直径适合;焊接速度一般根据焊条和喷嘴的直径来选择, 一般以150~250mm/min为宜;焊条一般用力送进, 与熔池呈粘稠状态, 但不熔化, 焊条在焊口上清晰可见;焊条搭接前应削成斜坡形, 焊条不宜面摆动;焊条焊接接头严禁水冷或空冷。在管道使用电熔连接时, 必须控制电熔套筒观察孔内塑料的熔融态, 当塑料已充满观察孔并突出孔外高3 mm以上可认为焊接完成, 当观察孔内的塑料还没有露出时, 一般可根据管道直径的大小、气温的高低分3~5个时段进行焊接, 并保持每个时段5~8 min, 直到最终焊好为止。
参考文献
[1]钢丝网骨架塑料 (聚乙烯) 复合管 (CJ/T189-2004) .
[2]钢丝网骨架塑料 (聚乙烯) 复合管 (Q/WHSO9-2004) .
[3]给水排水管道工程施工及验收规范 (GB50268-97) .
钢骨架复合管 篇2
1 钢骨架聚乙烯管比其他管材具有的优点
1)具有超过塑料管强度的较高强度、刚性、抗冲击性、双面防腐,具有与塑料管相同的防腐性能,而且耐腐蚀。2)使用温度提高。3)管道连接采用电热熔连接,技术成熟。4)管件规格品种多,重量轻,运输及施工方便。5)管材总体可靠性高,在正常条件下,使用寿命可达50年。6)成本低廉,卫生无毒,是球墨铸铁管、钢管、镀锌管的最佳替代品。7)电热熔接头抗轴向拉力能力强,通过空隙,电热熔管件与管材内壁和外壁实际上连为一体,与增强骨架也为一体。8)产品适用范围广。
2 钢骨架聚乙烯管实际安装工艺
2.1 材料选用
1)采用网状钢骨架聚乙烯塑料复合管,其管材的规格尺寸及主要性能指标应符合ISO 4427-1996,GB/T 13663-2000的规定,管件应符合EN 12201-3-1999的规定。管材和管件具有质量检验部门的产品质量检验证和GF的产品合格证,有关主管部门的销售许可证。管材和管件上应标明规格、公称压力、执行标准、生产厂名或商标,包装上应标有批号、数量、生产日期和检验代号。
2)SPE管采用电熔连接,由生产厂提供专用配套的电熔焊接机进行电熔连接,严格按照使用说明书操作。电熔管件的强度与水密性试验压力必须符合设计及规范的规定。电熔焊接机应安全可靠,便于操作,并附有产品合格证书和使用说明书。
2.2 贮运
1)搬运管材和管件时,小心轻放,避免油污,严禁剧烈撞击、与尖锐物品碰触和抛、摔、滚、拖。2)管材和管件应存放在通风良好的库房或简易棚内,不得露天存放,防止阳光直射,注意防火安全,距离热源不得小于1 m。3)管材应水平堆放在平整的地上,避免管材受弯曲,堆高不得超过1.5 m。管件装在纸箱内逐层码堆。
2.3 管道敷设
1)根据图纸的位置在现场进行实际的测量,定位,管沟的挖掘长度应根据具体情况,管道安装时,不得有轴向扭曲,不宜强制校正。与其他金属管道平行敷设时,应有一定的保护距离,净距离不宜小于100 mm,且SPE管宜在金属管道的内侧。2)管沟底应平整,不得有凸出的尖硬物体。土壤的颗粒粒径不宜大于12 mm,必要时可铺100 mm厚的砂垫层,放管前应检查管件是否有破损,回填时,管周围的回填土不得夹杂尖硬物体,管道出地坪处,应设置保护套管,其高度应高出地坪100 mm。3)管道在穿越基础墙处,应设置金属套管。套管顶与基础墙预留了孔的孔顶之间的净空高度,应按建筑物的沉降量确定,但不应小于0.1 m;在穿越车行道时,覆土深度不应小于0.7 m。
2.4 管道连接
1)管道在连接前应检查管材、管件质量,端部清洁无损,断口平整光滑无刺。2)采用热熔连接或电熔连接,熔接时应使用专用的热熔或电熔焊接机具。3)热熔连接应按下列要求进行:热熔工具接通电源,等到工作温度指示灯亮后,方能开始操作;管材切割前,必须正确丈量和计算好所需长度,用合适的笔在管表面画出切割线和热熔连接深度线,连接深度应符合要求;切割管材,必须使端面垂直于管轴线。管材切割应使用管子剪或管道切割机;管材与管件的连接端面和熔接面必须清洁、干燥、无油;熔接弯头或三通时,应注意管线的走向宜先进行预装,校正好走向后,用笔画出轴向定位线;加热:管材应无旋转地将管端导入加热套内,插入到所标志的连接深度,同时,无旋转地把管件推到加热头上,并达到规定深度标志处。4)电熔连接应按下列步骤进行:按步骤做好连接准备工作;按设计图将管材插入管件,并达到规定深度,校正好方位;将电熔焊接机的输出接头与管件上的电阻丝接头夹好,开机通电加热至规定时间后断电;冷却至规定时间。5)当采用法兰连接时,应符合下列规定:法兰盘套在管道上。过渡接头与管道热熔连接步骤应符合要求。校直两对应的连接件,使连接的两片法兰垂直于管道中心线,表面相互平行。法兰的衬垫,应采用耐热无毒橡胶圈。应使用相同规格的螺栓,安装方向一致。螺栓应对称紧固。紧固好的螺栓应露出螺母之外,宜齐平。
2.5 试压
1)管线完成后须做静水压试验,压力应为管道系统设计工作压力的1.5倍,但不得小于1.0 MPa。2)管道水压试验应符合下列规定:热(电)熔连接的管道,应在接口完成超过24 h以后才能进行水压试验。水压试验之前,管道应固定牢固,接头须明露,除阀门外,支管端封闭;加压宜用手压泵,泵和测量压力的压力表应装设在管道系统的底部最低点(不在最低点时应折算几何高差的压力值),压力表精度为0.011 MPa;管道注满水后,排出管内空气,封堵各排气出口,进行水密性检查;缓慢升压,升压时间不应少于10 min,升至规定试验压力(在30 min内,允许二次补压至试验压力),稳压1 h,检验应无渗漏,压力降不得超过0.06 MPa;在设计工作压力的1.5倍状态下,稳压2 h,压力降不得超过0.03 MPa,同时检查未发现渗漏,水压试验为合格。3)埋在地坪面层和墙体内的管道,可分支管或分楼层进行水压试验,试压合格后土建即可继续施工。
2.6 清洗、消毒
1)给水管道系统在验收前应进行通水冲洗,冲洗水总流量可按系统进水口处的管内流速为2 m/s计,从进水阀进行放水冲洗,放水时间不少于1 min,同时放水的龙头或进水阀的计划当量不应大于该管段的计算当量的1/4。放水冲洗后切断进水,打开系统最低点的排水口将管道内的水放空(注:冲洗水水质应符合《生活饮用水卫生标准》)。2)管道冲洗后,用含20 mg/L～30 mg/L的游离氯的水灌满管道,对管道进行消毒。消毒水滞留24 h后排空。
3 实际应用效果
自2008年7月份对长平矿主管路进行改造后,至今未发生一次主管路漏水现象。这样,不仅大大降低了维修费用,节约了人力、物力,而且减少了水资源的浪费,还可为公司每年节约大修成本费、日常维修费约20万元。社会效益主要表现在:1)减少管网漏水现象情况的发生,可节约水资源;2)减少维修费用,人力、材料、电能得到节能,减少因电焊等产生废气对空气的污染。
4 钢骨架聚乙烯管推广应用
钢骨架聚乙烯管应用广泛,可推广应用的领域有:建筑给排水、饮用水,通风、抽放瓦斯和喷浆、废渣输送、其他埋地排水管、电缆输导管、输送腐蚀性介质的工艺配管及排放管。现集团公司所属各单位的管路改造工程大部分已使用此材料进行安装。目前,长平公司釜山工业场地、洗煤厂主上水管网、排水系统已全部使用钢骨架聚乙烯管材进行敷设。
5 结语
钢骨架复合管 篇3
关键词：钢骨架塑料复合管,结构特点,连接方式,管道安装,材料特性
管道输送是一种经济、安全的运输方式, 在城市供水等各领域都得到广泛的应用。一般我们选择管材的传统方式有金属管材和非金属管材这两种, 它们各有其优点。而钢骨架塑料复合管兼具了金属管和非金属管的优点。钢骨架塑料复合管是建设部科技成果重点推广的一种新型管材。
本文以佛山市禅城区城市给水管道工程为例对首次采用“钢骨架塑料复合管”对此新型管材及其在城市供水管道工程中的应用结合理论与实际进行分析。
1 钢骨架塑料复合管的结构特点
钢骨架塑料复合管是一种新型的复合管材。目前, 钢骨架塑料复合管根据材质与加工工艺的不同, 主要有以下两种形式:钢丝网骨架增强塑料复合管及钢板网骨架增强塑料复合管。
1.1 钢丝网骨架增强塑料复合管
钢丝网骨架增强塑料复合管是以优质低碳钢丝为增强相, 通过对钢丝点焊成网与塑料挤出填注同步进行, 生产线上连续拉膜成型。
1.2 钢板网骨架增强塑料复合管
钢板网骨架增强塑料复合管是以低碳冷轧带钢, 借助氩弧对接焊成型或等离子螺旋焊接成型的多孔薄壁钢管为增强相, 与热塑性塑料符合而成。
钢丝网骨架复合管和孔网钢带复合管虽然在增强骨架的形式上不同, 但是在管道结构的原理上是相同的, 在城市供水领域应用上也是基本相似的, 文中以工程实际采用的钢丝网为骨架的钢骨架管来讨论。
钢骨架塑料复合管是以优质低碳钢丝网为增强相, 进口高密度聚乙烯为基体, 在挤出生产线上连续成型的双面防腐压力管道 (图1) 。
2 钢骨架塑料复合管的连接形式
城市供水用钢骨架塑料复合管的连接型式有;法兰连接式和电熔连接式。
⑴法兰连接式。两管接头用钢法兰和连接螺栓连接固定, 管头两端面用“0”型耐油胶圈密封 (图2) 。以下几种情况一般我们都采用法兰的形式:施工现场地形复杂需转换其它管材如:钢骨架塑料复合管与其他金属、纯PE管道连接;另外安装阀门和计量表等也采用法兰连接。
⑵电熔连接式。两管接头用熔焊套管连接固定, 并将管接头与熔焊套管接触面熔化焊接为一体 (图3) 。直管连接和管道与管件连接均采用扶正器进行组对, 两管口端面间应无间隙, 由于电熔连接这种工艺的特殊性, 在地下水丰富等的施工场地需要隔离水等物质才能进行连接。在施工条件允许情况下我们都采用电熔连接, 电熔连接的经济性和安全性较好。
3 钢骨架塑料复合管的施工方法及经验
3.1 沟槽开挖和管道基础
⑴在沟槽开挖时注意管道基础不要超挖, 严格控制标高和中线, 如局部超挖, 则应用相同的砂土或细砂回填, 并并夯实到天然密实度。
⑵管基要平整、稳定, 对于有水地段应处理好后才可下管。
⑶管道基础在管道就位前应在管沟底部敷设中沙垫层, 垫层厚度为100mm, 垫层宽度为管外径+2×250mm。
⑷管道直管在管沟底部组对时, 应在电热熔接头处挖工作坑, 工作坑深度和长度分别为不小于500mm和不小于1000mm, 以便在组对时使用扶正器校正管道的弯曲度。
3.2 管道安装
此项目一般需要专业培训的钢骨架管道施工队伍, 一般可邀请厂家派专业技术人员现场指导作业, 或请厂家派专业技术人员给施工队伍讲授技术要领和操作规程。
3.2.1 管道与管件
钢骨架塑料复合管道通经为DN50~DN500, 与之相配的管件种类有双承接、9O°和45°弯头、三通以及各种形式的异径管件。
3.2.2 装配
一般情况下, 工程中可采用选配与修磨管材接头处的方式使其相配。组装前须用棉纱清洁管材与管件相互配合的连接面, 保证管道承插面清洁, 如果沾有油污等, 可用95%乙醇清洗。装配时注意将管件与管件的分模线对正插入, 不得旋转, 以防热熔丝位移而短路。较大通径管道装配时, 需使用内部垫有胶皮的固定卡具, 卡紧管道与管件, 用牵引螺杆保证管道插入至管件最底端。
3.2.3 熔焊
钢骨架塑料复合管埋地管采用电热熔焊接, 需用电熔焊控制设备。管F1与电热熔接头的组对、焊接是钢骨架塑料复合管安装质量的关键, 一定要严格按工艺要求进行, 工艺要点为:
⑴焊接时应保持接点和安装点之间的安全距离, DN200及以上的管道其安全距离必须保持在20~30m以上。
⑵注意从电热熔接头观察孔观察接头变形及表面温度变化是否正常, 以及有无异常声音。
⑶焊接完毕后, 应保持接头在冷却过程中不受外力的冲击和扭曲。
⑷冷却可采用自然冷却和人工冷却两种方法, 时间不少于1h。
⑸焊接结束后不得马上拆除扶正器, 因管道在焊接和冷却过程中会产生热胀冷缩现象, 所以必须待管道焊接部位完全冷却至扶正器拉紧螺杆完全松动后, 方可拆除扶正器。
3.3 回填
⑴回填土时管面应先回填砂保护管面, 以上部分可回填原土, 不得将土直接抛掷到管道上, 管道下部与管底间的空隙必须填实分层夯实。回填土不得含角石、砖等硬块, 不得损坏管道。
⑵管道试压前, 管顶以上回填高度一般以0.5~0.6m为宜, 以防试压时管道移动。
3.4 管道试压
⑴根据连续施工的特点和施工现场的实际情况, 施工到一定长度后先对该管段进行试压, 待全部施工结束后再进行整体试压以检查其焊接质量。
⑵压力上升到试验压力的2/3时, 要对管线检漏, 若未发现泄漏, 继续升压至试验压力 (工作压力的1.25倍) , 稳压30min后开始计时。
⑶如发生泄漏, 直管段上的漏点可用焊枪补焊, 接头泄漏应采取换管的方式, 短管长度以方便连接为宜。
4 钢骨架塑料复合管的特性和局限性
4.1 钢骨架塑料复合管的特性
⑴内壁光滑, 输送阻力小, 内壁不易结垢;
⑵具有良好的抗冲击强度, 拉伸强度, 耐腐性和适中的柔韧性;
⑶可示踪性:由于金属网的存在, 决定了钢骨架塑料复合管可用磁性金属探测器进行寻踪, 为城市供水安全运行及抢险和维护提供了极大的便利条件;
⑷施工方便, 管道质量轻, 装卸、储运方便, 经济;
⑸使用寿命长:钢骨架被完全复合在塑料中, 两种材料浑然一体, 长期使用不会出现界面脱层现象, 使用寿命长, 经济适用性能良好。
4.2 钢骨架塑料复合管的局限性
⑴由于采用电熔连接, 必须保证连接处没有水等液体和杂物, 则对于供水管道日后的维修有一定的局限性, 因为城市管网经过多年的运行难以保证所有阀门都可以关闭到一滴水都没有;
⑵城市供水管网经常需要在主管上开叉预留或连接新的用水点, 而钢骨架的结构和目前的技术在这方面难以满足城市供水的需求;
⑶管材的价格影响工程的造价, 作为新型管材, 它的价格并不比其它管材 (如:PE管、钢管等) 便宜。
5 结语
钢骨架塑料复合管作为一个新型的国家科技成果推广项目管材, 具备钢管和塑料管的综合优势和性能, 总体而言在工程实际中运行良好。若应用于大转输流量的长距离输送时, 具有更好的性价比。
随着钢骨架塑料复合管管材技术的进一步创新, 逐步完善管件规格、降低造价、实现临时开口、普及施工规程, 钢骨架塑料复合管在城市供水管网中也会有很好的应用前景。
参考文献
[1]兰叙明.网孔钢塑复合管在给水工程中的应用[J].化工建设工程, 2002, 24 (4) :40-41
[2]刘灿生.给水排水工程施工手册[M].中国建筑工业出版社, 2002:353-357.
钢骨架复合管 篇4
某燃气发电厂位于东南沿海港口,厂区属于淤积型泥质海岸地貌,土壤含盐量较高,腐蚀性强。若以钢管埋地则要求提高外防腐等级。通过综合分析认为钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管作为给水管道是经济可行的。
1 设计思路
1.1 管道系统的伸缩节、阀门
根据现场情况,原水温度为0 ℃～36 ℃,在这一温度下可计算出管材的变形量为0.42 mm/m,如此的热胀冷缩变形量只需管材自身的变形即可完全吸收,不会在管体内部产生较大的应力;同时,由于管材具有优良的柔性,可以吸收大部分因管线热胀冷缩或地形沉降引起的变形,所以在管线上不必设置伸缩节。
考虑到管材的壁厚,管道系统阀门宜选用法兰式蝶阀,便于开启、关闭与更换。
1.2 流量水头损失
钢管与钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合给水管的流量水头损失比较见表1。
注:钢管的水头损失计算采用公式:i=0.001 07v2/d1.3j;塑料复合给水管的水头损失计算采用公式:i=0.000 915 Q1.774/d4.774j,Q以m3/s计,dj以m计,v以m/s计
1.3 保护套管
1)管道覆土深度小于1.2m时穿越道路和地下构筑物需加保护套管。工程中相应规格管材对应的钢套管规格见表2。
2)如果管道覆土深度不小于1.2m,可不加设套管。根据现场环境地质条件,管沟不做特别处理,只做整平、夯实即可。只需对弯头、三通、阀门等管件以及消火栓下的基础做素混凝土垫层。
2 现场施工的控制要点
2.1 连接原理
钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管的连接采用电热熔连接和法兰连接两种方式。电热熔连接是将复合管承插到电热熔管件中,对预埋在管件内表面的电热丝通电使其发热。先使管件内表面熔化而产生熔体,熔体膨胀并充满管材管件的间隙,直至管材外表面也产生熔体,两种熔体互相熔融在一起,冷却成型后,管材与管件紧密连接为一体。
2.2 电热熔连接工艺
1)电热熔连接要素。温度、加热时间和冷却时间是电热熔连接的三个参数,是保证电热熔质量的重要因素。从电热熔原理上看,设置正确的热熔参数,实质上就是给电热熔区域提供恰到好处的热量(电能转化为热能)。2)管材、管件的检查。管材重点检查管体表面是否有过深的划痕,管材内外表面是否有不可恢复的凸起或凹坑,管材端口封口环是否有裂纹或脱落;对管件重点检查铜线圈是否通电、是否有过深的划痕损伤到铜线圈等。3)刮削氧化层。用刮刀将管材焊接面的表皮刮削于净,一般刮削深度为0.2 mm～0.5 mm,如果管材管件在装配时太紧不易承插时,可适当增加刮削量;用砂纸磨头将管件的内表面焊接区打磨一遍,打磨深度以不伤及铜线圈为宜。4)标记承插深度、清洁焊接面。根据管件承插长度要求用标识笔标好管材上的承插深度标识线,用毛巾清洗焊接表面的灰尘或杂物,并用95%以上的酒精清洗一遍管材管件焊接面(以防焊接表面附有有机污渍)。清洁后的焊接面端部用塑料袋套好,避免被污染。5)检测管件线圈、装配管件。装配管件前用万用表检测管件的铜线圈是否通路,如果铜线圈通路正常,则将管材装入电熔管件适当深度,用锤均匀敲击电熔管件四周,直到管件边缘与承插深度标识线重合为止,禁止敲击接线柱位置。6)检查配合。检查管材管件的配合间隙是否均匀,单边最大配合间隙小于1 mm为宜。7)固定连接处。管线装配好之后,固定好接头位置,有直通和大小头要求管件两侧的管材同轴,三通和弯头要求各连接口的管材同面,有扶正器的须用扶正器固定,无扶正器的须用临时支架或支墩固定保护接头,以保证焊接管件时接头上下不受任何外力因素的影响。8)参数修正。检查电源电压和电源连接电缆是否符合焊机正常工作要求,符合则将焊机接上,并插好焊接插头。电热熔参数会因时(季节)、因地(不同地区)、因环境气象条件变化和地质状况的不同作适当的调整,根据管件焊接参数将焊接的参数调节校正。电热熔参数一经确定,决不允许随意改动,必须严格遵守,若电熔机具有温度自动补偿功能,则不需调整加热时间。9)焊接。在确认以上各环节正确无误后,启动焊机进行焊接,并随时监测焊接过程中的参数显示是否正常。10)冷却、局部回填。在电热熔及冷却过程中,不得移动、转动电熔管件和熔合的管道,不得在连接件上施加任何压力。安装管线全部冷却后,埋地管道应进行局部回填(管件连接处暂时不回填),地面以上的管线应进行支架固定检查,才能进行水压试验。
3 施工注意事项
1)管材贮存时,应远离热源、油污和化学品污染,夏季施工时应避免管道长期露天暴晒。2)安装时若现场存在切割的情况,应确保及时重新进行封口,避免钢丝裸露影响管线使用寿命。若现场无法用大型的封口设备,可使用厂家提供的热熔胶条,用热风机吹热使其覆盖切割部分。3)管材装卸和下放管沟底时,应用非金属软带吊装,不得抛摔和受到剧烈的撞击。4)管线装配好之后,接头接合部分应保持相对稳定,确保焊接时管与管件不会因外力出现移位。5)焊接过程,施工操作人员不得中途离开,避免出现管件长时间加热而燃烧的情况。6)焊接后的管件应确保完全冷却方可以外力移动,冷却的时间一般为45 min～90 min。7)清洁后的焊接面端部应确保清洁,不得受到污染。8)管材和管件的承插深度应符合要求。9)管道暂时停止施工时,两端要采取临时封堵措施。10)管线安装完成水压试验前,除管件连接位置外,管线的其他位置均应回填至管顶300 mm～500 mm,才能进行管线水压试验。
4 结语
近几年,钢骨架增强聚乙烯塑料复合给水管应用范围越来越广泛,它具有其他一些管材无法比拟的优越性,如管道内壁光滑、阻力损失小、对水质无任何污染、施工速度约是碳钢管材的1/3等,但在工程实践中,管材和管件规格系列不全等因素也给管材的推广使用带来了一些不利影响。
摘要：以钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管用作盐碱土壤地区消防埋地管道为例,介绍了该管材在设计、施工控制、验收等方面的注意事项,归纳了钢丝网骨架塑料复合管的优越性,以推广该管材的应用。
关键词：钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管,设计,施工
参考文献
[1]CJ/T 189-2007,钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管管材及管件行业标准[S].
钢骨架复合管 篇5
钢丝网骨架塑料复合管是一过改良的新型的钢骨架塑料复合管, 又称SRTP管。这种复合管克服了钢管和塑料管各自的缺点, 而又保持了钢管和塑料管各自的优点。越南汪秘电厂项目的厂区地下复用水管道有我公司负责承包施工, 包括不锈钢管、镀锌管等。其中PE复合管安装长度约3000左右, 焊接质量对安装起决定性作用。本文结合该工程实际, 介绍钢丝骨架PE复合管的电熔焊接工艺。
1 钢丝骨架PE复合管的应用范围
钢丝网骨架PE复合管道是一种已经广泛应用于石油、电厂、市政等领域的性能优良的新型管道。其焊接技术相比普通金属管道焊接, 更为先进) 。随着科技的进步, 因为钢骨架PE管的经济性和可靠性, 逐渐取代金属管道和纯PE管道, 在绿色管道行业处于主导地位。钢丝网骨架塑料 (聚乙烯) 复合管材及管件标准:《中华人民共和国城镇建设行业标准》 (CJ/T189-2007) 。
2 钢丝骨架PE复合管的焊接原理及优点
铜丝网骨架塑料复合管的连接采用电热熔连接方式和法兰连接两种方式, 其中电热熔连接是最主要的连接方式。电热熔连接是将复合管插到电热熔管件中, 对预埋在管件内表面的电热丝通电使其发热。先使管件内表融化而产生熔体, 熔体膨胀并充满管件的的间隙, 直至管材外表面也产生熔体, 两种熔体相互熔融在一起, 冷却成型后, 管材与管件紧密连接为一体 (图1) 。
电热熔焊接的优点:
(1) 电热熔焊接技术施工方便、迅速, 可以连续的安装组对, 再进行统一焊接。
(2) 焊接可靠性良好, 与其他焊接方式相比, 密封性和强度都很好。
(3) 没有药皮、焊渣, 管道内壁光滑, 清洁, 不容易造成管道堵塞。
(4) 焊接工艺容易掌握。
3 管材准备
现场项目开始时, 对当天领取的管材/管件进行检验, 是否符合标准的要求, 如外观、尺寸及其他要求, 不符合不能投入使用。
3.1 封口
管子切断后复合管必须进行封口作业, 严禁不封口进行连接装配。管子下料后, 端面修磨平整, 加热板的温度应控制在220℃, (不应超过220℃) 先放封口环, 使其熔化1mm, 再同时加热管子。当封口环熔化翻边3mm, 管子均匀翻1~2mm时迅速拿开加热板, 将封口环与管口粘合。再用7成力挤压翻边, 冷却后修边即可。De50~D200的管材使用封口环封, 熔接面应无气孔、裂纹和缺口。不能有钢板外露, 如有以上原因必须重封。
3.2 去氧化层
为了提高焊接性能, 应对管材的表面进行预处理。使用砂轮片将表面打毛, 现场采用手刮刀 (玻璃片) 将熔接面去掉氧化层, 露出新鲜焊接表面。然后打磨圆滑、均匀, 这样处理后保证有比较紧密的配合尺寸。由于小管径管壁较薄, 所以只需要轻轻稍微刮削。大于De250的管材因为管径较大, 面积大, 应进行精细打磨处理, 提高焊接效率。去氧化层时, 应均匀刮整个周边, 覆盖整个圆周, 不能漏刮。刮削长度大于管件的承插深度30mm。管件内壁也采用手工刮去氧化层处理, 用内磨机处理时, 应采用软磨头, 避免铜丝外露。
3.3 清洗与晾干
刮好后用干净抹布或者是棉纱去除管材焊接部位的泥、泊、沙及其他脏物, 必要时用清水清洗干净。然后要用带酒精 (纯度95%以上) 或丙酮的清洁抹布做好管件内外径表面的清洁。清洁完成后, 晾干, 保证管件, 管件端口干燥, 不允许带有水迹进行装配 (必要时用吹风机吹干) 。如果未晾干就进行焊接, 则容易产生气泡, 影响熔接面的粘合。
4 管材、管件组装
4.1 作标记
在管材的端口做好承插深度的标记, 记号尺寸等于管件的承插深度, 一般在距离管口150mm处用白色记号笔在管道上均匀画上标记, 以确保管材承插到位。记号必须明显、清晰。如果承插不到位, 加热部分露空, 熔融接面积减少, 承压能力大大降低, 且焊接时管件内将会塑料塌陷, 造成管件焊穿, 造成质量事故。
4.2 安装扶正器
De大于≥315以上的管材要安装扶正器。安装时, 将扶正器的两个卡环调到管材合适的位置, 但必须是在所做记号之后, 以免影响承插。再拧紧扶正器的卡环螺母, 使其卡紧在管材上。注意观察螺口方向, 避免装不上扶正螺杆。扶正器作用为: (1) 拉紧承插件, 焊接时不易外移; (2) 扶正管件与管材的配合间隙; (3) 校正管材圆周。
4.3 承插到位及调整
承插先将管件套在管材的一端, 稍紧后采用榔头轻轻敲打而进。另一边分两种规格: (1) De50~De250也采用榔头敲打管材末端至到承插到位; (2) De315~De500的大管径管材使用扶正器和手动葫芦辅助承插到位。承插记号要刚好外露在管件边缘, 确保要承插到位。承插完成后, 将管件和管材调到同一个水平度, 同心度上, 管件处不能出现Y字形, 一般角度不超过15°, 做到横平竖直。
5 焊接工艺流程
5.1 材料与设备
(1) 工地现场使用电源必须满足220±10V, 380±10V的要求, 否则需配备15k W的发电机一台。所使用的电缆规格为3×6mm×100m, 如果输送距离过长, 电缆线可适当加粗, 减少线损。
(2) 管材和管件为厂家提供, 现场准备所需工器具。如:手提式切割机、角磨机、大锤、记号笔、卷尺等。
(3) 焊机现场使用的是3台型号为LED11k W-03的电热熔焊机 (厂家提供) , 3台修边机, 3块加热板。
5.2 焊接过程
(1) 开始焊接时将输出端插头插入电熔接头插孔, 必须插实。保持良好的性能。如有松动, 将会出现焊接不连续性, 导致时熔时凝, 影响管道的焊接质量。连接接完成后要对对焊机进行调试。焊接按“启动”按钮前, 电流、电压“调节器”必须回到零位置。启动后, 调整电流、电压“调节器”使其值到指定的参数值, 调节不能过快, 应缓慢进行, 一般以电压逐渐升高为准。由于地域和气候的差异, 厂家提供的焊接参数不一定适用于当地项目, 应在由厂家进行培训试验时, 根据实际确定最适合的参数, 确定后一般不再更改。如现场出现焊接异常情况, 必须对参数做出暂停、延长、缩短等调整, 从而保证焊接质量。
(2) 焊接参数即电流 (A) 、电压 (V) 、时间 (s) 需要多段控制。钢骨架PE复合管因其中夹有钢丝的影响, 往往分三四段焊接效果更佳。这样做的目的, 使PE升温减缓, 热量损失减少, 充分塑化并保持合适的熔体压力, 避免冒料和冒烟现象发生。完成一组管材焊接, 要记录参数, 以便对焊接施工质量跟踪分析, 焊接参数必须记录好后由工程技术部门记录归档。表1举例说明管径De为225mm的管材焊接参数。
(3) 焊接完毕后, 卸除电源线与管件的连接, 观察管件的温度是否正常, 左右前后温度有无较大差异, 观察孔有无变化, 冒料是否合格, 如有不正常的现象给予切除处理。在越南这种经常有台风光顾的地区, 应搭建防风棚, 未搭建不能施工, 并且在坑道作业时, 要有人监护, 要有专门的应急措施。
(4) 焊接完成后让焊接接头处于自然环境中冷却, 且冷却过程中不受任何外力作用, 不得移动、转动接头部位及两侧管道。冷却时间根据当地气候决定, 但不应少于焊接时间的十倍。
(5) 安装大概1000m左右, 并在管道连续完成冷却24h后应进行水压试验, 测试管道安装的强度和严密性。整个系统完成后, 也要进行试压, 以便检查管道的连接质量。
5.3 焊接注意事项
(1) 现场应根据不同的管径正确设置参数, 启动前需再次确认。
(2) 每个管件必须先检查承插线是否牢靠、管件受力情况、缝隙是否均匀等, 符合条件后才开始焊接。
(3) 禁止非专业焊机操作人员操作以及焊接中途焊接离人。
(4) 焊接途中应仔细观察参数变化, 如有情况及时发现处理。
(5) 当天未焊接完的管件与管材要用粘胶带密封。
6 技术总结
电熔焊接的关键因素是对焊接温度及PE熔体压力进行严格的控制, 通过对工作电压、电流及焊接时间的优化控制线能量的输入, 使熔体在焊接部位保持住并形成一定的内压力。焊接的内压力来自PE熔体受热过程中的膨胀。电熔管件的两端未缠绕发热电热丝, 在管材管件配合间隙均匀的情况下其两端的温度相对很低, 限制熔体的向外流动及其产生的发热丝的移动, 使焊接部位保持了一定的内压力, 从而保证了焊接效果。
还有一点就是管材与管件的配合的均匀性也对焊接的效果产生很大的影响。两者配合的越均匀, 意味着焊接部位的圆周上的温度是在均匀提高, 在同一时间达到熔化温度;反之, 配合不均匀的情况下, 间隙小的焊接部位温度升高很快, 先达到熔化温度, 而间隙大的温度上升缓慢, 到达熔化温度滞后, 两个区域无法同时到达熔化温度, 使得焊接不均匀, 焊接接头质量不良。
7 运用实例总结
电厂建设项目一般使用的管材为耐热钢, 对PE材料的管材接触较少, 所以普遍对电热熔的焊接机理了解不深入。越南由于地处海边, 管道线路远, 地理复杂, 为了便于管道的敷设和安装, 采用了最适合的钢骨架PE复合管。我公司并无特定的焊接人员, 这种缺乏相关的操作规范和经验总结就容易造成遇到此等材料时往往操作不准确, 不熟练。但钢骨架PE复合管的焊接并不是一项技术很复杂的工作, 关键是施工人员的素质和工作态度。所以工程项目应加强对施工人员的管理, 所有PE复合管操作人员必须参加培训并持证上岗。在越南项目, 我公司技术人员和操作工人连同陕西电建一起参加了一周的理论培训和现场实作, 并由厂家技术人员在开工前进行技术交底。同时根据厂家提供的数据在项目开工之前做1-2个破坏性管件焊接实验 (切片实验) , 观察实验结果, 然后结合越南当地的实际情况, 调节参数, 最后记录相关数据应用到工程, 确保现场的质量控制。由于主要机具设备由厂家提供, 我公司只投入了5名技术工人, 2名辅助工人, 就完成全长3千多米的管道安装, 比无缝钢管安装节省了大量的人机材, 而且卫生环保, 不排放有毒气体。钢骨架PE复合管的使用越来越广, 电热熔焊接技术也将带来巨大的经济效益。
摘要：钢丝网骨架PE复合管道是一种已经广泛应用于石油、电厂、市政等领域的性能优良的新型管道。其焊接技术相比普通金属管道焊接, 更为先进) 。越南电厂项目临近海边, 气候潮湿, 地形复杂, 故厂区地下复用水管道主要采用此种管材。电建企业掌握本材料的焊接技术, 节约大量的人机材。
关键词：钢丝骨架PE复合管,电热熔,防腐,焊接参数
参考文献
[1]《给水钢丝骨架塑料 (聚乙烯) 复合管道工程技术规范》 (CECS181:2005) .
[2]胡一春.钢骨架增强塑料复合管的连接与施工.温州煌盛管道工程有限公司.
复合材料天线骨架结构设计 篇6
球载雷达是一种空中平台监视系统。该系统利用系留气球作为平台, 搭载专门研制的雷达升空, 用以实现对远距离低空小目标的探测。为了尽可能增加气球的剩余浮力, 提高气球空中工作的稳定性, 结构总体设计时应贯彻轻量化设计原则, 其中采用轻质复合材料设计制造球上设备是一种行之有效的方法。本文根据雷达系统的总体要求, 结构设计时充分考虑质量、布局、体积等条件的约束, 进行综合优化设计, 最终采用复合材料设计制造天线骨架。
2 天线骨架结构设计
该雷达系统球上设备主要包括通侦设备、雷达设备、稳定平台以及作为承载结构的天线骨架。球上设备安装在气球整流罩内, 通过稳定平台悬挂于气球的设备挂架。各天线设备则通过天线骨架悬挂在稳定平台下方。天线骨架作为系统的主承力结构及安装平面, 要求其具有较好的刚度和强度。
根据系统设计要求, 天线骨架为矩形平板结构, 尺寸约为3000mm×1250mm, 天线骨架正面安装通侦设备及雷达设备的天线阵面, 同时天线骨架背面安装射频前端等其他设备。球上天线设备总重超过75kg, 且总体重量 (不包括稳定平台) 要求小于110kg。综合分析以上需求, 确定天线骨架选择复合材料进行设计, 同时为了验证其可靠性, 对其进行力学分析。
以天线骨架结构力学分析为设计依据, 考虑现有材料的性能以及天线结构形式本身的特点, 天线骨架的材料选择铝蒙皮-碳纤维/泡沫-蜂窝夹层结构, 以提高天线骨架的整体刚度及稳定性, 同时满足使用的需求。天线骨架的主体结构包括碳纤维/泡沫结构承力梁, 铝蜂窝中间夹层以及覆盖在两者外表面的薄铝蒙皮, 如图1所示。
碳纤维/泡沫结构作为天线骨架的主承力梁, 对整体的刚强度及稳定性起到了至关重要的作用。梁结构内部为泡沫F50-50胶结而成的泡沫框架, 框架外部缠绕5层厚度为0.2mm的碳纤维布, 框架内部相应位置预埋预制的铝件作为稳定平台的安装接口。框架中间拼接厚度为50mm的铝蜂窝夹层, 夹层内部同样通过预埋预制铝件的方式作为天线其他设备的安装接口。拼装完成后, 在天线骨架的正反两面安装薄铝蒙皮, 稳定平台与天线骨架的安装点通过厚铝件进行加固处理。
3 天线骨架力学分析
天线骨架的有限元建模首先采用CAD软件PRO/E建立详细的几何模型, 然后使用Hypermesh对几何模型进行网格划分和网格优化, 然后导入ABAQUS求解器进行求解。复合材料各组分的力学参数如表1、表2所示。
计算过程中, 模拟天线系统实际使用条件, 稳定平台在最上端与天线骨架上相应的安装接口相连, 计算时约束稳定平台最上端节点上所有自由度。有限元模型共1437865个节点, 划分为1662341个单元, 如图2所示。坐标原点取稳定平台转轴的最上端点, Z向为由天线阵面指向天线阵面背面方向, Y向为竖直向上方向, X向由右手定则确定。
由计算结果可知, 天线骨架在工作状态沿OX轴横滚23°且受到法向 (Z向) 5m/s2过载时, 结构发生最大变形, 最大变形为5.3mm, 最大变形位置出现在天线骨架底部;天线骨架在工作状态沿OX轴横滚23°且受到法向 (X向) 3m/s2过载时, 结构产生最大应力, 最大应力为34.1MPa。取安全系数1.5, 则最小剩余安全裕度为1.5>0, 满足强度设计要求。
4 结论
(1) 经过力学分析, 可以看出设计的复合材料天线骨架力学性能满足设计指标的要求, 工作状态下结构的应力水平远小于材料的许用应力, 最小剩余安全裕度较高, 同时结构变形也可以满足使用要求。 (2) 通过实测可知, 复合材料天线骨架总重量约为32kg, 满足总体的重量要求, 较金属铝合金制造的天线骨架减重超过40%, 较好地达到了轻量化的设计目的。 (3) 在设计各个阶段充分运用经验分析、理论计算、试验测试等设计手段, 不仅保证了整个设计过程沿着正确的方向进行, 避免造成设计反复、浪费人力和物力, 而且现代设计手段的应用有效提高了设计水平, 很好地解决了该复合材料天线骨架结构设计中的各种难点。
摘要：球载雷达对球上设备的重量要求严格, 因此结构设计时应贯彻轻量化设计原则。为了达到设计要求, 天线骨架采用轻质维复合材料以减轻重量。同时, 利用有限元软件对天线骨架进行力学分析, 在力学分析的基础上, 充分利用复合材料的可设计性, 设计并研制出符合要求的复合材料天线骨架结构。
关键词：球载雷达,复合材料,天线骨架
参考文献
[1]彭天杰.复合材料在雷达天馈系统结构设计中的应用[J].纤维复合材料, 2008, (2) :18-19.
[2]万录明.雷达天馈系统轻量化技术[A]//第九届机械加工技术学术年会论文集[C].2004.
钢骨架复合管 篇7
长期以来, 管道输送主要使用的是钢管。钢管强度高, 易焊接, 优势很多。但由于石油、天然气中常含有H2S、CO2、Cl-等腐蚀介质, 管道失效事故频发, 损失十分严重。近几十年来, 人们不断在寻求各种非金属管材替代易腐蚀的钢管, 取得了很好的成绩, 有些品种已逐步在石油行业推广。
一个民营企业, 涉足超高分子聚乙烯复合管道这一个高科技、高难度产业, 是一件了不起的事, 要有很大的气魄和胆识。
超高分子聚乙烯是一种性能优异的材料, 它的化学稳定性高, 在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质及有机溶剂的侵蚀;它的摩阻系数低而且抗粘附能力强;它的抗冲击强度、特别是低温抗冲击强度高, 即使在-70℃时仍有相当高的冲击强度。这种材料特性, 对高粘高蜡原油和高含H2S、CO2、Cl-的石油、天然气的输送具有特殊意义, 可以显著地提高管道的防腐能力和抗冲击能力, 有效提高管道的输送能力, 降低管道建设与维护成本。
申视塑料有限公司坚持与高校院所合作, 走科技创新之路, 攻克了一系列技术难关, 实现了超高分子量聚乙烯钢骨架复合管的产业化, 形成年产2万吨的生产能力。现在已经能生产0～8MPa各种压力级和Φ75～1000各种规格的复合管, 在吐哈、青海、塔里木、大庆等油田替代钢管用于油气集输管道, 可喜可贺。希望申视塑料有限公司要在现有基础上, 加大研发经费投入、加大人才引进力度、加快建设研发平台, 继续走自主创新和产学研合作创新之路, 不断研制开发出性能优越的特种管道, 在抗腐蚀、高强度非金属管道上形成我们自己的民族品牌。