Steel wire mesh and plastic (PE) compositepipe 鋼絲網(wǎng)骨架塑料(聚乙烯)復(fù)合管,簡(jiǎn)稱PSP管,是用高強(qiáng)度過(guò)塑鋼絲網(wǎng)骨架和熱塑性塑料聚乙烯為原材料,鋼絲纏繞網(wǎng)作為聚乙烯塑料管的骨架增強(qiáng)體,以高密度聚乙烯(HDPE)為基體,采用高性能的HDPE改性粘結(jié)樹脂將鋼絲骨架與內(nèi)、外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起,使之具有優(yōu)良的復(fù)合效果(其結(jié)構(gòu)見圖1)。這種新型管材的發(fā)明及使用已超過(guò)10年的歷史,在中國(guó)及國(guó)際眾多工程中獲得廣泛應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高以及對(duì)健康的關(guān)注,鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管近年來(lái)已在許多安裝工程中得到應(yīng)用,本人結(jié)合管道安裝的施工經(jīng)驗(yàn)和質(zhì)量監(jiān)督檢查經(jīng)歷,淺談鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管安裝。
1??新型鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管的顯著特點(diǎn)
(1)抗蠕變性能好,持久機(jī)械強(qiáng)度高。由于塑料在常溫及應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生蠕變,在較高持久應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生脆性斷裂,因此純塑料管材的許用應(yīng)力及承壓能力很低(一般在1.0MPa以內(nèi))。而鋼材的機(jī)械強(qiáng)度約是熱塑性塑料的10倍左右,且在塑料的使用溫度范圍內(nèi)十分穩(wěn)定不發(fā)生蠕變。將鋼絲網(wǎng)骨架與塑料材料復(fù)合后,鋼絲網(wǎng)骨架可有效的約束塑料的蠕變,使塑料本身的持久強(qiáng)度也大大地提高。因此,鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管的許用應(yīng)力比塑料管提高了一倍。具有超過(guò)普通純塑料管的強(qiáng)度、剛性、抗沖擊性,類似于鋼管的低線膨脹系數(shù)和抗蠕變性等特點(diǎn)。
(2)剛性、耐沖擊性好、尺寸穩(wěn)定性好,又有適度柔性、剛?cè)嵯酀?jì)。鋼的彈性模量通常是高密度聚乙烯彈性模量的200倍左右,由于鋼絲網(wǎng)骨架的加強(qiáng)作用使鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管的鋼性、耐沖擊性及尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于任何一種純塑料管材。且鋼絲網(wǎng)骨架本身又是一種柔性結(jié)構(gòu),從而使復(fù)合管在軸向上也有一定柔性??朔怂芰瞎艿目焖賾?yīng)力開裂現(xiàn)象,因此具有剛?cè)峤Y(jié)合的優(yōu)點(diǎn),在卸裝、運(yùn)輸、安裝的適應(yīng)性及如何運(yùn)行的可靠性方面均表現(xiàn)優(yōu)異。地上安裝可節(jié)省支座數(shù)量,成本低;地下安裝可有效承受由于沉降、滑移、車輛等造成的突發(fā)性沖擊荷載。小口徑管材可適當(dāng)彎曲,隨地勢(shì)起伏布置或蛇形布置,節(jié)省管件。
(3)熱膨脹系數(shù)小。鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管在網(wǎng)狀鋼骨架的約束下,復(fù)合管材的熱膨脹性大大改善,低于任何一種常用的塑料管材,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,埋地管道安裝時(shí),一般可不用熱補(bǔ)償裝置,管材采用蜿蜒狀鋪設(shè)即可起到吸收(或釋放)的作用,從而使安裝成本降低。
(4)不會(huì)發(fā)生快速開裂。純塑料管特別是大口徑純塑料管在低溫時(shí)持久環(huán)向應(yīng)力的作用下,易產(chǎn)生由局部缺陷、應(yīng)力集中造成的快速開裂,因此目前國(guó)際上對(duì)管材塑料的抗快速開裂性能提出了很高的要求,而低碳鋼不存在脆性斷裂的問(wèn)題,鋼網(wǎng)的存在使塑料的變形及應(yīng)力均不會(huì)達(dá)到使其產(chǎn)生快速開裂的臨界點(diǎn)。因此從理論上講,鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管不存在快速開裂。
(5)鋼、塑兩種材料復(fù)合均勻可靠。目前市場(chǎng)上的塑料復(fù)合管由于鋼、塑之間的復(fù)合面是連續(xù)規(guī)則的接口,長(zhǎng)期使用在交變應(yīng)力的作用下易脫層,導(dǎo)致連接處泄露。與內(nèi)襯塑鍍鋅鋼管相比,鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通過(guò)專門的熱熔膠使塑料與鋼絲網(wǎng)緊密結(jié)合且渾然一體。兩種材料相互約束力大而均勻,應(yīng)力集中小。
(6)雙面防腐。鋼絲網(wǎng)骨架通過(guò)專用熱熔膠復(fù)合在塑料之中,管材內(nèi)外表面具有相同防腐性能,耐磨,內(nèi)壁光滑,輸送阻力小,不結(jié)垢,不結(jié)蠟,節(jié)能效果明顯,用于埋地輸送及有腐蝕性環(huán)境條件下更加經(jīng)濟(jì)方便。
(7)自示蹤性好。由于鋼絲網(wǎng)骨架的存在,使埋入地下的鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管可以用通常的磁性探測(cè)的辦法尋找定位,避免由于其他挖掘作業(yè)造成的破壞。
(8)導(dǎo)熱系數(shù)低,冬季使用外壁不需保溫,夏季使用亦不結(jié)露。
(9)衛(wèi)生無(wú)毒,無(wú)污染環(huán)境,無(wú)二次污染。
(10)專用電熔接頭,品種多樣,安裝十分快捷可靠。
2??鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管安裝
2.1 施工流程
管溝開挖→管材、管件現(xiàn)場(chǎng)檢查→管材、管件搬運(yùn)及安裝就位→管肋支撐調(diào)整→電熔焊接→冷卻→回填至-500mm→分段強(qiáng)度、嚴(yán)密壓力試驗(yàn)→回填至地坪標(biāo)高→管道整體密閉性壓力試驗(yàn)→與系統(tǒng)管網(wǎng)連接→工程驗(yàn)收。
2.2 檢驗(yàn)
施工前應(yīng)對(duì)管材、管件進(jìn)行檢驗(yàn),是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求,如外觀、尺寸、及其他要求,不符合要求的一律不得投入到使用。
2.3 下料
由于管道的轉(zhuǎn)彎、開三通與變徑時(shí),需要待定的長(zhǎng)度,根據(jù)所需圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的長(zhǎng)度尺寸,將管材截?cái)?。管長(zhǎng)應(yīng)考慮管件的承插深度、管口打磨余量(切割平整的可不給考慮)及增加上的封口環(huán)厚度(一般為3~5mm)。
2.4 管材表面預(yù)處理
為了提高熔接性能,管材的熔接面需去氧化層。De50~De200管道宜采用手刮刀(玻璃片),由于小口徑管壁較薄,只要去除氧化層為宜。De250~De500管道宜采用打磨處理,提高效率。去氧化層時(shí)應(yīng)均勻刮整個(gè)周邊,面面俱到,不允許漏刮。刮削長(zhǎng)度大于管件承插深度30mm。管件內(nèi)壁同樣的需做清潔處理,小口徑的采用酒精擦洗,大口徑的可采用刮去表皮處理,刮好后要用帶酒精(95°以上)或丙酮的清潔抹布或棉紗做好內(nèi)外管材、管件表面的清潔,使熔接面不許有泥、油、及其它污物。
2.5 承插組裝
組裝時(shí)要保證管件、管材端口干燥,不充許有水珠進(jìn)行裝配。預(yù)先在管材端口做好管件的承插深度記號(hào),確保管材承插到位(如圖2所示),保證熔接質(zhì)量。如承插不到位,加熱部分露空,融熔接面積減少,承壓能力大大降低,且焊接時(shí)管件內(nèi)將會(huì)塑料熔塌,造成管件焊穿。承插時(shí)先將管件套在管材的一端,稍緊時(shí)采用榔頭輕輕敲打而進(jìn)。另一頭,De50~De250口徑的采用榔頭敲打管材末端以使承插到位。De315~De500大口徑管材采用扶正器、手搖葫蘆(拉緊器)輔助承插到位。承插時(shí)記號(hào)剛好外露管件邊緣,不允許有過(guò)插、未插到位、管件不居中等現(xiàn)象。安裝完后,將管件與管材連接處調(diào)整到同一個(gè)同心度、水平度,管件處不能出現(xiàn)嚴(yán)重的V字型,一般角度不超過(guò)15度。
2.6.3 電熱熔焊接步驟
(1)接電源。焊機(jī)電源有220V及二相380V兩種,使用前務(wù)必核對(duì)清楚。所使用的電纜致少3×6+1mm 2 規(guī)格,如輸送的距離過(guò)長(zhǎng),電纜需適當(dāng)加粗,減少線損。
(2)試焊機(jī)。接好電源后,對(duì)焊機(jī)進(jìn)行調(diào)試,檢查能否正常工作。
(3)接管件。將焊機(jī)的輸出線與管件的接線柱連接好,不得有松動(dòng),導(dǎo)致接觸不良。
(4)開始焊接。焊接按起動(dòng)“按鈕”時(shí),電壓、電流“調(diào)節(jié)器”必須回零位置。起動(dòng)后,緩慢調(diào)整電壓電流“調(diào)節(jié)器”使電壓、電流到設(shè)定值,調(diào)節(jié)時(shí)不能過(guò)快,一般以電壓逐一上漲為準(zhǔn)。
(5)調(diào)整參數(shù)。焊接時(shí)可能出現(xiàn)電壓、電流有上漲過(guò)快,由于天氣、配合間隙、材料不同使焊接參數(shù)有所影響等,即應(yīng)根據(jù)不同情況對(duì)參數(shù)做暫停、延長(zhǎng)、縮短等調(diào)整。
(6)記錄參數(shù)。焊接時(shí)記錄好焊接參數(shù),以便對(duì)施工質(zhì)量跟蹤分析。
(7)焊接完畢。完成焊接后,拆除輸出線與管件的連接。觀察管件溫度是否正常,左右前后溫度有無(wú)較大差異,冒料是否影響美觀。在寒冷氣候(-5℃以下)和大風(fēng)環(huán)境條件下進(jìn)行焊接連接操作時(shí),應(yīng)采取保護(hù)措施(可在管件安裝、焊接處通過(guò)搭建簡(jiǎn)易棚升溫),未采取措施的不能進(jìn)行施工。
2.6.4 電熱熔連接的要點(diǎn)
(1)焊接前,應(yīng)對(duì)管材部位的表面進(jìn)行預(yù)處理,使用砂輪片將表面打毛,去除氧化層,暴露新鮮材料。處理后應(yīng)保證有比較緊密的配合尺寸,保證打磨圓滑、均勻。
(2)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有一個(gè)萬(wàn)用表對(duì)管件的發(fā)熱組件部分進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)合格后的管件表明內(nèi)部電路系統(tǒng)完整,可以按照產(chǎn)品說(shuō)明書要求的參數(shù)進(jìn)行通電熔接。
(3)電熔焊接的關(guān)鍵因素是對(duì)焊接溫度及塑料熔體壓力進(jìn)行嚴(yán)格的控制。通過(guò)對(duì)工作電壓、電流和時(shí)間的優(yōu)化控制能量的輸入,將熔體保持焊接部位并形成一定的內(nèi)壓力。焊接時(shí)的內(nèi)壓力來(lái)自于塑料熔體受熱過(guò)程中的膨脹。電熔管件的兩端未纏繞發(fā)熱電熱絲,在管材管件配合間隙均勻的情況下其兩端的溫度相對(duì)低很多,限制熔體的向外流動(dòng)及由此產(chǎn)生的發(fā)熱絲的移動(dòng),使焊接部位保持了一定的內(nèi)壓力,從而保證了焊接的效果。實(shí)踐證明,熔接的最佳溫度是180℃~230℃之間。
(4)管材與管件配合的均勻性也對(duì)焊接的效果產(chǎn)生很大的影響。管材、管件兩者之間連接界面的間隙越均勻,意味著焊接部位的圓周上的熔化溫度會(huì)均勻提高,在相同的時(shí)間內(nèi)達(dá)到熔化溫度;反之,間隙偏差過(guò)大,導(dǎo)致焊接區(qū)域無(wú)法同時(shí)達(dá)到熔化溫度,使得焊接不均勻,焊接效果不良。管件間隙以0.5~1.5mm為最佳。
(5)在熔合及冷卻過(guò)程中,不得移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的部位及兩側(cè)的管道,不得在連接部位和管道上施加任何外力。電熔連接承插深度、加熱時(shí)間及冷卻時(shí)間應(yīng)符合表1要求。
2.7 試壓
試壓驗(yàn)收前,試壓管段除管道接口外露外,管頂覆土厚度不小于0.5m,必要時(shí)需設(shè)置臨時(shí)支撐,使管道在承壓時(shí)不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。當(dāng)管道最后一個(gè)焊接頭焊完一小時(shí)以上,方可注水進(jìn)行壓力試驗(yàn)。
3??管道安裝時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
(1)鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管架空敷設(shè)時(shí),支架、吊架(托架)應(yīng)采用橋梁式托架架空。采用金屬支架時(shí),支架與管道接觸面應(yīng)設(shè)置橡膠類彈性保護(hù)填層。
(2)搬運(yùn)管道必須輕抬,輕放,嚴(yán)禁在溝槽內(nèi)拖拉或用鏟車,叉車,拖拉機(jī)牽引等設(shè)施運(yùn)管材。
(3)管道埋地敷設(shè),管道上無(wú)承插接頭時(shí),管道最小彎曲半徑應(yīng)符合表2規(guī)定,管道上有承插接頭時(shí),管道彎曲半徑不小于125D。
(4)DN100mm以下的埋地管道宜蛇形敷設(shè),并可隨地形彎曲敷設(shè)。
(5)DN100mm以上的埋地管道有充分的土壤阻力消除應(yīng)力,無(wú)需預(yù)留管長(zhǎng)。
(6)管道和其他材質(zhì)的管材、管件連接處應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的混凝土支撐件;與金屬閥門、消火栓連接處需設(shè)閥門井,且開啟閥門等力矩不得直接作用在管道系統(tǒng)上。
(7)在安裝閥門時(shí),閥門的重量不能直接作用在管材或管件上,應(yīng)采取防止造成外加拉應(yīng)力的措施。口徑大于100mm閥門應(yīng)設(shè)支墩,必須進(jìn)行足夠的加固。在閥門井內(nèi)應(yīng)設(shè)置卡環(huán)、短接、支墩等固定閥門的裝置(如圖3所示)。
(8)管道試壓合格后的大面積回填,管道內(nèi)應(yīng)充滿水,不應(yīng)在空管狀態(tài)全面回填?;靥钸^(guò)程中注意防止管道位移和產(chǎn)生破壞管道的現(xiàn)象。
4??結(jié)束語(yǔ)
新型鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管的安裝施工不是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)工作,但連接質(zhì)量卻與施工人員的素質(zhì)和工作態(tài)度有很大的關(guān)系。目前安裝存在的質(zhì)量問(wèn)題,主要因操作人員普遍對(duì)PSP管道連接結(jié)構(gòu)機(jī)理理解不深,操作者不清楚安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),把握不好安裝要點(diǎn)造成的。所以,工程技術(shù)人員只有及時(shí)了解掌握各種新材料、新技術(shù)、新工藝的標(biāo)準(zhǔn)要求,并加強(qiáng)對(duì)施工人員的教育培訓(xùn),注重施工經(jīng)驗(yàn)積累,才能確保鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管等新型管材的安裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。
2.6 管道電熱熔連接
鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管一般可采用電熱熔連接和法蘭連接兩種連接方式。
2.6.1 電熱熔連接的原理
電熱熔連接是將復(fù)合管材插到電熱熔管件中,對(duì)預(yù)埋在管件內(nèi)表面的電熱絲通電使其發(fā)熱。管件內(nèi)表面被熔化而產(chǎn)生熔體,熔體膨脹并充滿管材與管件的間隙,直至把管材外表面也熔化也產(chǎn)生熔體,兩種熔體互相纏繞在一起,冷卻成型后,管材與管件便緊密連接為一體。
2.6.2 電熱熔連接的優(yōu)點(diǎn)
(1)電熱熔焊接技術(shù)施工方便、迅速,可實(shí)施連續(xù)安裝組對(duì),統(tǒng)一焊接。
(2)焊接可靠性好。與其它連接方式相比,強(qiáng)度和密封性好。
(3)保持管道內(nèi)壁光滑,不影響流通面積。
(4)適用于不同的牌號(hào)、不同熔融指數(shù)的HDPE原料生產(chǎn)的管材管件的連接。