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摘要:钢丝网聚乙烯复合管(SRTP)系列产品经过近几年的逐步完善及工程检验,在市政供水领域初步显现其较高的性价比优势;通过近几年的工程经验,在高压、长距离供水方面值得大力推广。
关键词:钢丝网骨架聚乙烯复合管 长距离供水 安装维护 高压
The Chosen and Maintenance of SRTP in High Service System
Xiong Rui
(Guangdong Liansu Technology Industrial CO.,LTD Guangdong Foshan 528318)
Abstract: After the engineering inspection and the perfection step by step these resent years, the steel wire reinforced thermoplastics (PE) composite pipe (SRTP) series shows its higher cost performance in the municipal water supply areas. by the experiences of these years, the steel wire reinforced thermoplastics (PE) composite pipe should be generalized with every efforts, especially in the area of high service system and water supply with long distance.
Keywords: Steel wire reinforced thermoplastics (PE) composite pipe; Water supply with long distance; Maintenance; High service system
市政供水管道种类繁多,目前使用量较大的有离心球墨铸铁管、钢管、普通预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、水泥管、玻璃钢系列管道、PVC-U(硬聚氯乙烯)给水管、PE(聚乙烯)给水管、塑料与金属复合管道[1];
在实际的工程应用方面,传统建材如金属管道虽然具备了高的承压性能、产品加工方便、有丰富的管道设计、施工应用经验等优势,但不耐腐蚀、结垢、磨损较快、后期管理维护费用大等缺点;普通预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、水泥管类产品,抗地基不均匀沉降能力差,管内壁粗糙系数大、不环保等弊端;氯乙烯类、乙烯类化学建材产品由于主体材质为塑料,在耐腐蚀、寿命、施工、接口渗漏、经济性、管理维护、国家政策及行业发展趋势等方面,存在优势,但达到相同的承压性能需要较厚的壁厚,大口径、高承压产品性价比优势不明显。
塑料与金属复合管道根据管材的主体材质的含量可分为钢塑管和塑钢管,钢塑管主体材料为金属,金属管道提供承压性能,塑钢复合管主体材料为塑料,塑料和金属的复合层提供了产品的承压性能。其中钢塑管道由于生产工艺、性价比等方面的限制,目前主要为小口径产品。
钢丝网骨架聚乙烯复合管作为复合管道中比较经典的品种,经过几年的工程推广,在各类给水工程中已经充分显现自身优势。
一、钢丝网骨架简介
钢丝网骨架聚乙烯复合管是以高强度钢丝倾角连续缠绕成型的增强骨架为芯层,用符合输送介质要求的聚乙烯专用料均匀挤出而形成整体管壁的复合结构壁管材[2]。钢丝网镶嵌复合在管壁中间,钢丝与塑料的接触面为网状接触面,表面积大,因而具有更优良的复合效果。使得钢丝网骨架聚乙烯复合管集钢、塑两种管材的优点于一体,具有十分优越的综合性能,承载能力强、耐腐蚀性好、耐磨性能优良等优势,钢丝网界面如下:(图1)
管材使用寿命可达50年,长期性能特点如下:
1.抗蠕变性能好,机械强度高 ;
由于塑料在应力作用下会发生蠕变,钢丝网骨架的复合,有效地约束塑料的蠕变,在正常的供水环境(0~40℃)内蠕变性能十分稳定。
2.耐环境应力开裂的性能,抗点荷载能力强;
环向缠绕钢丝网的存在使钢丝网骨架聚乙烯耐环境应力开裂的性能显著增强;同样钢丝网骨架的复合,产品抗点荷载能力强。
3.长期稳定性好;
德国Mannesmann Tubes公司对钢骨架塑料复合管体积膨胀进行了测试,表明钢骨架塑料复合管所具有的良好温强特性以及很低的线膨胀和环向膨胀性能,能有效的提高鋼骨架塑料复合管的抗蠕变能力,确保复合管在长期使用中不仅具有很高的承压能力,而且尺寸稳定,并可扩大复合管使用温度范围[2]。
在钢丝网骨架的约束下,膨胀系数只有聚乙烯管道的1/5,故埋地安装温度小于40℃的情况下,一般可不用安装热补偿装置,管材采用蜿蜒铺设即可起到吸收(或释放)热膨胀的作用,从而使安装成本降低[3]。
4.双面防腐,耐腐蚀能力强;内壁光滑,水力损失小,抗结垢能力强;耐磨性能好;自示踪性好。
二、设计注意事项
由于钢丝网骨架聚乙烯复合管为新型管材,设计、施工应根据其特点及综合性能,在设计过程中应注意以下问题:
(1)目前成熟的管材口径从dn50~dn500之间,有1.0Mpa、1.6Mpa两个公称压力(PN)等级,dn50~dn90管材有1.0Mpa、1.6Mpa、2.0MPa、2.5MPa四个公称压力等级;
(2)在考虑温度压力修正系数(K)的基础上,工作压力(F)=PN×K-0.5Mpa;
(3)设计介质温度不超过60℃,60℃以上热水管需要选择耐高温的材质(如:PE-RT)作为主体材质[4]; 三、管道连接
钢丝网骨架聚乙烯复合管主要以电熔连接,管件压力为1.6MPa,大于1.6MPa的需要定制;工作原理如下:(图2)
目前电熔管件根据生产工艺可分为先布线和后布线两种结构,分别如下:(图3)
其中不同生产工艺的焊接参数可能不同,有恒流和恒压两种焊接工艺,管道连接时一定要严格按照管件焊接参数焊接,或者直接通过条形码扫描焊接。
根据实际工程经验,保证接口焊接效果需要注意有以下几点[5]:
(1)連接通电加热时的电压和加热时间选择应符合电熔连接机具生产厂家的规定;
(2)由于电熔连接为面熔接,连接部位要干净,不得有污染,不得接触雨水或沟内积水,电熔管件只可在即将焊接前,才将包装的塑料袋拆去。
(3)由于管材长期裸露在外,连接时,对管材的连接端面需要进行刮削处理,以刮削掉表面氧化层,保证熔接效果,刮削厚度为0.1mm~0.2mm。
(4)管材管件定位要正确,插入至标记深度,管材管件轴线保持一致。
(5)焊接时,一定要保证焊机的工作状态,对质量合格出厂的电熔管件,其内部预电阻丝的电阻值是恒定。此时电阻丝的发热功率仅与熔接电源提供的电压有关,否则加热功率随之改变,熔接接口的质量由于受加热功率波动影响而改变。
(6)电熔连接冷却期间,不得移动连接件或在连接件上施加任何外力。
同时,施工时还应注意以下方面:
(1)现场临时截断的管道应采用专用的割刀及切管工具,切割断面应平整、光滑、无毛刺、清洁、且应垂直于管材轴线,同时还应采取封口的措施,一般采用热风焊接封口或者对接环封口,工程中较常见的采用热风焊枪封口,如图4:
(2)埋地管道在水平向或垂直向转弯处、变径处、三通、四通、端头和安装阀门部位,应根据管道设计内水压力计算管道轴向推力。当其轴向推力大于管道外部土的支承强度和管道纵向及四周土壤的摩擦力时,应在管道上相应部位浇筑混凝土止推墩;
例如dn500mm管,当设计内压力为1.0MPa时,90°弯头处产生的轴向推力超过22吨;而135°弯头的轴向推力约为12吨。管道端部缺乏止推措施,可能会在轴向推力作用下脱开[2]。
四、维修
(1)当管道出现破损时,当裂缝长度不大于5cm时,可采用专用的电熔封堵鞍形,采用电熔封堵焊接;
(2)当裂纹大于5cm时,需要采用截管焊接,下使用专用的截管工具,锯断管材,使用热风焊条封口,然后使用电熔套筒更换焊接。
五、结束语
钢丝网骨架聚乙烯复合管作为新型的市政供水管道化学建材,结合了金属管道和塑料管道的优点,在实际应用中表现出优异的综合性能,推动了新型塑料复合管道系统健康发展。
参考文献:
[1]中国塑料管业的发展概况和前景-- 2008调研报告北京塑料工业协会 2009
[2]单正宏.新型双面防腐压力管道—钢骨架塑料(PE)复合管《 化工设备与管道 》2002年第6期;
[3]CECS181:2005《给水钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管管道工程技术规程》 2005
[4]CJ/T 189-2007《钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管材及管件》
[5]TSG D2002-2006《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》
作者简介:熊睿,女,湖北,广东联塑科技实业有限公司工程技术部服务部
关键词:钢丝网骨架聚乙烯复合管 长距离供水 安装维护 高压
The Chosen and Maintenance of SRTP in High Service System
Xiong Rui
(Guangdong Liansu Technology Industrial CO.,LTD Guangdong Foshan 528318)
Abstract: After the engineering inspection and the perfection step by step these resent years, the steel wire reinforced thermoplastics (PE) composite pipe (SRTP) series shows its higher cost performance in the municipal water supply areas. by the experiences of these years, the steel wire reinforced thermoplastics (PE) composite pipe should be generalized with every efforts, especially in the area of high service system and water supply with long distance.
Keywords: Steel wire reinforced thermoplastics (PE) composite pipe; Water supply with long distance; Maintenance; High service system
市政供水管道种类繁多,目前使用量较大的有离心球墨铸铁管、钢管、普通预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、水泥管、玻璃钢系列管道、PVC-U(硬聚氯乙烯)给水管、PE(聚乙烯)给水管、塑料与金属复合管道[1];
在实际的工程应用方面,传统建材如金属管道虽然具备了高的承压性能、产品加工方便、有丰富的管道设计、施工应用经验等优势,但不耐腐蚀、结垢、磨损较快、后期管理维护费用大等缺点;普通预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、水泥管类产品,抗地基不均匀沉降能力差,管内壁粗糙系数大、不环保等弊端;氯乙烯类、乙烯类化学建材产品由于主体材质为塑料,在耐腐蚀、寿命、施工、接口渗漏、经济性、管理维护、国家政策及行业发展趋势等方面,存在优势,但达到相同的承压性能需要较厚的壁厚,大口径、高承压产品性价比优势不明显。
塑料与金属复合管道根据管材的主体材质的含量可分为钢塑管和塑钢管,钢塑管主体材料为金属,金属管道提供承压性能,塑钢复合管主体材料为塑料,塑料和金属的复合层提供了产品的承压性能。其中钢塑管道由于生产工艺、性价比等方面的限制,目前主要为小口径产品。
钢丝网骨架聚乙烯复合管作为复合管道中比较经典的品种,经过几年的工程推广,在各类给水工程中已经充分显现自身优势。
一、钢丝网骨架简介
钢丝网骨架聚乙烯复合管是以高强度钢丝倾角连续缠绕成型的增强骨架为芯层,用符合输送介质要求的聚乙烯专用料均匀挤出而形成整体管壁的复合结构壁管材[2]。钢丝网镶嵌复合在管壁中间,钢丝与塑料的接触面为网状接触面,表面积大,因而具有更优良的复合效果。使得钢丝网骨架聚乙烯复合管集钢、塑两种管材的优点于一体,具有十分优越的综合性能,承载能力强、耐腐蚀性好、耐磨性能优良等优势,钢丝网界面如下:(图1)
管材使用寿命可达50年,长期性能特点如下:
1.抗蠕变性能好,机械强度高 ;
由于塑料在应力作用下会发生蠕变,钢丝网骨架的复合,有效地约束塑料的蠕变,在正常的供水环境(0~40℃)内蠕变性能十分稳定。
2.耐环境应力开裂的性能,抗点荷载能力强;
环向缠绕钢丝网的存在使钢丝网骨架聚乙烯耐环境应力开裂的性能显著增强;同样钢丝网骨架的复合,产品抗点荷载能力强。
3.长期稳定性好;
德国Mannesmann Tubes公司对钢骨架塑料复合管体积膨胀进行了测试,表明钢骨架塑料复合管所具有的良好温强特性以及很低的线膨胀和环向膨胀性能,能有效的提高鋼骨架塑料复合管的抗蠕变能力,确保复合管在长期使用中不仅具有很高的承压能力,而且尺寸稳定,并可扩大复合管使用温度范围[2]。
在钢丝网骨架的约束下,膨胀系数只有聚乙烯管道的1/5,故埋地安装温度小于40℃的情况下,一般可不用安装热补偿装置,管材采用蜿蜒铺设即可起到吸收(或释放)热膨胀的作用,从而使安装成本降低[3]。
4.双面防腐,耐腐蚀能力强;内壁光滑,水力损失小,抗结垢能力强;耐磨性能好;自示踪性好。
二、设计注意事项
由于钢丝网骨架聚乙烯复合管为新型管材,设计、施工应根据其特点及综合性能,在设计过程中应注意以下问题:
(1)目前成熟的管材口径从dn50~dn500之间,有1.0Mpa、1.6Mpa两个公称压力(PN)等级,dn50~dn90管材有1.0Mpa、1.6Mpa、2.0MPa、2.5MPa四个公称压力等级;
(2)在考虑温度压力修正系数(K)的基础上,工作压力(F)=PN×K-0.5Mpa;
(3)设计介质温度不超过60℃,60℃以上热水管需要选择耐高温的材质(如:PE-RT)作为主体材质[4]; 三、管道连接
钢丝网骨架聚乙烯复合管主要以电熔连接,管件压力为1.6MPa,大于1.6MPa的需要定制;工作原理如下:(图2)
目前电熔管件根据生产工艺可分为先布线和后布线两种结构,分别如下:(图3)
其中不同生产工艺的焊接参数可能不同,有恒流和恒压两种焊接工艺,管道连接时一定要严格按照管件焊接参数焊接,或者直接通过条形码扫描焊接。
根据实际工程经验,保证接口焊接效果需要注意有以下几点[5]:
(1)連接通电加热时的电压和加热时间选择应符合电熔连接机具生产厂家的规定;
(2)由于电熔连接为面熔接,连接部位要干净,不得有污染,不得接触雨水或沟内积水,电熔管件只可在即将焊接前,才将包装的塑料袋拆去。
(3)由于管材长期裸露在外,连接时,对管材的连接端面需要进行刮削处理,以刮削掉表面氧化层,保证熔接效果,刮削厚度为0.1mm~0.2mm。
(4)管材管件定位要正确,插入至标记深度,管材管件轴线保持一致。
(5)焊接时,一定要保证焊机的工作状态,对质量合格出厂的电熔管件,其内部预电阻丝的电阻值是恒定。此时电阻丝的发热功率仅与熔接电源提供的电压有关,否则加热功率随之改变,熔接接口的质量由于受加热功率波动影响而改变。
(6)电熔连接冷却期间,不得移动连接件或在连接件上施加任何外力。
同时,施工时还应注意以下方面:
(1)现场临时截断的管道应采用专用的割刀及切管工具,切割断面应平整、光滑、无毛刺、清洁、且应垂直于管材轴线,同时还应采取封口的措施,一般采用热风焊接封口或者对接环封口,工程中较常见的采用热风焊枪封口,如图4:
(2)埋地管道在水平向或垂直向转弯处、变径处、三通、四通、端头和安装阀门部位,应根据管道设计内水压力计算管道轴向推力。当其轴向推力大于管道外部土的支承强度和管道纵向及四周土壤的摩擦力时,应在管道上相应部位浇筑混凝土止推墩;
例如dn500mm管,当设计内压力为1.0MPa时,90°弯头处产生的轴向推力超过22吨;而135°弯头的轴向推力约为12吨。管道端部缺乏止推措施,可能会在轴向推力作用下脱开[2]。
四、维修
(1)当管道出现破损时,当裂缝长度不大于5cm时,可采用专用的电熔封堵鞍形,采用电熔封堵焊接;
(2)当裂纹大于5cm时,需要采用截管焊接,下使用专用的截管工具,锯断管材,使用热风焊条封口,然后使用电熔套筒更换焊接。
五、结束语
钢丝网骨架聚乙烯复合管作为新型的市政供水管道化学建材,结合了金属管道和塑料管道的优点,在实际应用中表现出优异的综合性能,推动了新型塑料复合管道系统健康发展。
参考文献:
[1]中国塑料管业的发展概况和前景-- 2008调研报告北京塑料工业协会 2009
[2]单正宏.新型双面防腐压力管道—钢骨架塑料(PE)复合管《 化工设备与管道 》2002年第6期;
[3]CECS181:2005《给水钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管管道工程技术规程》 2005
[4]CJ/T 189-2007《钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管材及管件》
[5]TSG D2002-2006《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》
作者简介:熊睿,女,湖北,广东联塑科技实业有限公司工程技术部服务部