聚乙烯管在內(nèi)襯防腐中的應(yīng)用

1、聚乙烯管在內(nèi)襯防腐中的應(yīng)用聯(lián)益燃?xì)馀涮坠こ坦?吳金哲 王鑫才一、前言： 隨著城市的快速發(fā)展，燃?xì)廨敋夤芫W(wǎng)的鋪設(shè)已成為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。但象我們天津這樣的大型城市，城市的輸氣管網(wǎng)遍布全市各個(gè)角落，尤其是舊管網(wǎng)因?yàn)槟昃檬蓿g嚴(yán)重及外力破壞較多，滲漏嚴(yán)重，直接影響了社會(huì)公共安全，更嚴(yán)重時(shí)威脅了人身財(cái)產(chǎn)安全，因此有必要對(duì)占全市管網(wǎng)1/3以上的舊管網(wǎng)進(jìn)行更新改造。但在改造工程中，由城市道路尤其主干道路不允許斷交明開施工，這使許多老管網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)改造。近年來，聚乙烯內(nèi)襯管廣泛應(yīng)用于修復(fù)舊管網(wǎng)，已使我們看到非開挖工藝內(nèi)襯修復(fù)在舊管網(wǎng)改造中具有廣闊的發(fā)展前景，它能有效克服主干道路破路難、協(xié)調(diào)難度

2、大等問題。下面就聚乙烯內(nèi)襯管的特點(diǎn)、施工、應(yīng)用等方面做簡(jiǎn)單介紹。二、聚乙烯內(nèi)襯管材在內(nèi)襯防腐中的特點(diǎn)目前廣泛應(yīng)用的聚乙烯內(nèi)襯方法為典型的冷軋縮徑法和“U”型內(nèi)襯法。其中“U”型內(nèi)襯法具有穿插阻力小，焊口不用削平，因此焊口強(qiáng)度高等特點(diǎn)。這種方法利用了聚乙烯韌性好的優(yōu)點(diǎn)，可使聚乙烯管道較好的與舊管道緊密貼合，尤其使用薄壁聚乙烯內(nèi)襯管對(duì)管道內(nèi)襯后，管道截面僅發(fā)生很小的變化，加上聚乙烯優(yōu)異的低磨阻性能，流體輸送的流量及壓力損失可降到很小的程度，降低了管道的改造成本，提高了管道的運(yùn)行效率和運(yùn)行壽命。聚乙烯管內(nèi)襯管具有其他管道內(nèi)防腐材料無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1） 良好的物理性能 a) 密度小、重量輕、運(yùn)輸、安

3、裝方便;b) 使用溫度范圍廣，低溫性能優(yōu)良，特別適用于高寒地區(qū)及各種惡劣環(huán)境；c) 彈性模量小，當(dāng)溫度波動(dòng)時(shí)其內(nèi)應(yīng)力較小，可有效地保證管道和安全使用；d) 導(dǎo)熱系數(shù)低，僅有0.42W/m.k,可以起到良好的保溫作用；e) 具有良好的電性能；（2） 有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕性能好 由于HDEP分子無極性，在一般環(huán)境中不受土壤、電力、酸、堿等因素的腐蝕。 （3） 低摩阻，防止結(jié)垢。（4） 具有良好的柔韌性和耐沖擊性。（5） 脆化溫度低（-70）。（6） 聚乙烯具有優(yōu)良的撓性，即施工前改變聚乙烯新管的大小和形狀，插入舊管后恢復(fù)原來的大小和尺寸；（7） 管道一體化的熔接連接接口的抗拉強(qiáng)度高于管材本體

4、，可有效的抵抗非開挖施工中產(chǎn)生的軸向拉伸應(yīng)力；（8） 聚乙烯材料具有良好的抗刮痕能力。三、聚乙烯內(nèi)襯管的施工聚乙烯內(nèi)襯管施工的工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1） 選擇內(nèi)襯管的外徑；（2） 決定內(nèi)襯管的壁厚；（3） 分析流動(dòng)能力；（4） 設(shè)計(jì)必需的入口，如管端人口、端墻和轉(zhuǎn)換連接；（5） 準(zhǔn)備施工文件。3.1選擇內(nèi)襯管的外徑為保證管道最大的流動(dòng)能力，內(nèi)襯管應(yīng)盡可能選擇最大外徑。這受到要插入的原管道尺寸和條件的限制。內(nèi)襯管的外徑一般和實(shí)際鋼管道的內(nèi)徑相同。3.2決定內(nèi)襯管的壁厚用于內(nèi)襯用的聚乙烯管材有作為結(jié)構(gòu)管和非結(jié)構(gòu)管之分，作為結(jié)構(gòu)管的內(nèi)襯管壁厚較厚，可以按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的管材進(jìn)行選擇，也可根據(jù)具

5、體使用要求定做。作為非結(jié)構(gòu)管的內(nèi)襯管壁厚較薄，一般取SDR值為53.0。SDR值為內(nèi)襯管外徑和內(nèi)襯管壁厚的比值。如下公式： 內(nèi)襯管壁厚的選擇一般考慮管道內(nèi)壁的粗糙情況，因?yàn)楫?dāng)存在瘤狀凸起時(shí)會(huì)對(duì)管材造成劃傷，而且隨著穿插工藝的不同對(duì)壁厚的要求也有所不同。尤其在管道修復(fù)工程中，管道修復(fù)完成后在一些腐蝕嚴(yán)重的部位內(nèi)襯管要承受一定的壓力，也要求內(nèi)襯管具有一定的壁厚。3.3插入長(zhǎng)度每一插入長(zhǎng)度取決于施工條件，管道走向，管徑等各種因素，一般為3001000米，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引。但要控制一個(gè)指標(biāo)，插入管的牽引力所形成的拉伸應(yīng)力不得大于材料拉伸屈服強(qiáng)度的50%。3.4管段連接 管段之間用法蘭進(jìn)行連接。有熱壓法蘭

6、和簡(jiǎn)易法蘭電熔焊接兩種方法。熱壓法蘭是使用熱壓模具將管段熔化冷卻定型成法蘭形狀，定型的法蘭直接與管道連接，緊貼在鋼管的法蘭上。簡(jiǎn)易法蘭電熔連接是將簡(jiǎn)易法蘭套在管材上，其間隙纏繞電熔絲，按確定的熔化電流和熔化時(shí)間通電熔化后，可以將簡(jiǎn)易法蘭與管材連接起來。3.5插入施工在開挖前，切斷水源，排掉原管道中的積水，按設(shè)計(jì)位置挖掘長(zhǎng)方形操作坑，操作坑具體尺寸視管徑而定。將聚乙烯內(nèi)襯管焊接成一條長(zhǎng)管道，管道接口采用熱熔對(duì)接，聚乙烯內(nèi)襯管端部被加熱到200230時(shí)材料熔化，在一定的對(duì)接壓力作用下將兩根管子連接起來。在焊接操作過程中，兩根管材的管端被熔化、擠壓、冷卻，形成牢固的密封的焊縫。這種接口方式保證了管道

7、不會(huì)發(fā)生接口泄漏。管材連接成一根長(zhǎng)管后，以V字形滑輪支撐，沿管線方向布置，做好穿插準(zhǔn)備。同時(shí)在操作坑內(nèi)割掉一段原鋼管道，置入清潔器，對(duì)原鋼管道內(nèi)的固體雜物進(jìn)行清掃。清管后，在鋼管道的另一端設(shè)置牽引較盤車，在鋼管道內(nèi)置如一根短聚乙烯管與牽引鋼絲繩連接，進(jìn)行管道試襯。試襯用的牽引頭應(yīng)為錐形頭，并應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度，確保牽引過程安全順利的完成。牽引過程中，應(yīng)仔細(xì)記錄鋼絲繩的長(zhǎng)度，在試襯過程中卡住時(shí)可以準(zhǔn)確的找到卡管位置。試襯結(jié)束后檢查錐形頭的劃傷情況，如有劃傷，應(yīng)再次進(jìn)行清管，重新試襯，必要時(shí)重新設(shè)計(jì)內(nèi)襯管壁厚。試襯通過后，再用絞盤機(jī)緩慢的將內(nèi)襯管穿過原鋼管道。3.6分析流動(dòng)能力對(duì)內(nèi)襯穿插后管道流動(dòng)能

8、力的影響可以按通常的流動(dòng)公式計(jì)算。此計(jì)算中常用的公式是重力流用的Manning公式和非重力流用的海登-威廉公式，如下：重力流用的Manning公式： 非重力流用的海登-威廉公式和大多數(shù)管材材料及內(nèi)涂層相比，聚乙烯內(nèi)襯管是非常光滑的，聚乙烯內(nèi)襯管比較低的Manning流動(dòng)系數(shù)（）和海登威廉流動(dòng)系數(shù)（）可以證明其對(duì)流動(dòng)性能的改進(jìn)。四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析在內(nèi)襯管開發(fā)以前，由于管道運(yùn)營(yíng)商們不能徹底的解決管道的腐蝕問題，管道的運(yùn)行周期僅在1015年左右，管道運(yùn)行周期費(fèi)用很高。在內(nèi)襯管用于管道內(nèi)襯防腐后，管道的運(yùn)行周期有希望提高到50100年，而且在管道施工完成后基本不用進(jìn)行后期的維護(hù)保養(yǎng)，大大減少了運(yùn)行過程中的維護(hù)費(fèi)用。另一方面，內(nèi)襯管用于舊管線的修復(fù)，使得舊管線有了再利用的價(jià)值。五、聚乙烯內(nèi)襯管道應(yīng)用現(xiàn)狀在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，以聚乙烯作為內(nèi)襯修復(fù)管道已經(jīng)歷了10多年的發(fā)展，現(xiàn)在已廣為社會(huì)承認(rèn)，成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在我國(guó)，管線修復(fù)技術(shù)尚處于初級(jí)階段，尚需發(fā)展完善。近年來，我集團(tuán)應(yīng)用此技術(shù)已成功進(jìn)行多條舊管網(wǎng)的改造，如橫過光榮道，一煤氣廠出廠