聚乙烯管道系統(tǒng)的構(gòu)成與施工

1、聚乙烯管道系統(tǒng)的構(gòu)成與施工    摘要：聚乙烯管道系統(tǒng)在國外應(yīng)用已有幾十年的歷史，近幾年在國內(nèi)也得到輕快的發(fā)展。本文著重介紹了聚乙烯管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成、施工、及施工過程中的注意事項。1聚乙烯管道系統(tǒng)的構(gòu)成1.1管材(1)尺寸規(guī)格目前，國內(nèi)已有北京、西安、大連、武漢、香港等地開始應(yīng)用315口徑，甚至達到400。(2)顏色A、GBl5558.1規(guī)定，燃氣用聚乙烯管道的顏色為黃色或黑色加黃條；B、GB13663規(guī)定，給水用聚乙烯規(guī)定為藍色或黑色加藍條(3)長度長度一般為12米根(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為6、9、12米根)，小口徑管可盤卷。(4)性能指標(biāo)短期靜液壓強度：在20、環(huán)

2、向應(yīng)力9MPa下，韌性破壞時間應(yīng)大于100小時在80、環(huán)向應(yīng)力4.6MPa下，脆性破壞時間應(yīng)大于165小時熱穩(wěn)定性：在200下，應(yīng)大于20分鐘耐應(yīng)力開裂：在80、環(huán)向應(yīng)力4MPa下，應(yīng)不小于170小時壓縮復(fù)原在80、環(huán)向應(yīng)力4MPa下，應(yīng)大于170小時縱向回縮率：在110下，應(yīng)不大于3斷裂延伸率：應(yīng)大于350(5)壓力等級A、對于不同燃氣，有不同的壓力等級，CJJ6395有明確的規(guī)定：同時還規(guī)定，當(dāng)輸送不含冷凝液的人工煤氣時壓力可適當(dāng)提高，但不宜超過0.2MPa，當(dāng)輸送不含冷凝液的氣態(tài)液化石油氣時，工作壓力可適當(dāng)提高，但不宜超過0.3MPa。當(dāng)輸送其它燃氣時，經(jīng)充分論證，在保證安全的前提下，可

3、參照相似氣種確定工作壓力。以上規(guī)定是以PE80為基礎(chǔ)給出的。B、對于水管道，ISO4427中是按原材料的不同等級(PElOO、PE80、PE63等)、標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)給出的。對于不同的使用溫度，在保證50年的使用壽命的前提下又給出了壓力折減系數(shù)。EN1555給出的工作壓力根據(jù)以下公式確定：MOP2*MRS(C*(SDR1)式中MOP：最大允許工作壓力MRS：材料的最小要求強度SDR：標(biāo)準(zhǔn)尺寸比C：設(shè)計使用系數(shù)燃氣C2.0水C1.251.2管件(1)管件的分類根據(jù)管件的生產(chǎn)方式不同，可將管件分為注射管件及焊接管件兩大類。大部分管件都可用注射成型的方法制造。但對于一些壁厚、體積、重量都較大的管

4、件，可采用焊接的方法制造。根據(jù)施工方法、用途的不同，可將聚乙烯管件分為電熱熔管件、熱熔對接管件、承插管件、鋼塑轉(zhuǎn)換接頭等類型。A、電熱熔管件：電熱熔管件是應(yīng)用某種方法將電熱絲布置于管件的內(nèi)表面，施工時將管子與管件配合后用專用的加熱控制電源將管件中的電熱絲通電加熱，使管件與管材的接觸表面熔化結(jié)合，冷卻后使管件與管材牢固、密封地結(jié)合在一起。由于施工快捷方便，焊接效果好，電熱熔管件是目前世界上聚乙烯管材連接件中應(yīng)用最為廣泛的一種。此種管件的缺點是制造成本較高。各生產(chǎn)廠家一般使用獨有的設(shè)計和擁有專利的技術(shù)將電熱絲布置嵌入管件中。因此，在使用這種管件時必須選擇合理的與之相匹配的焊機才能產(chǎn)生最佳的焊接效果

5、。電熱熔管件可用于燃氣和給水系統(tǒng)。B、熱熔對接管件熱熔對接管件是指適用于熱板對接焊的管件。熱熔對接管件可用于燃氣和給水系統(tǒng)。C、熱熔承插管件熱熔承插管件是用于承插焊連接的管件。一般口徑較小，主要用于室內(nèi)給水系統(tǒng)，在燃氣領(lǐng)域基本不用。D、鋼塑轉(zhuǎn)換接頭鋼塑轉(zhuǎn)換是實現(xiàn)鋼管向塑管、塑管向鋼管轉(zhuǎn)換的專用管件。在工廠加工成型，可用于燃氣和給水系統(tǒng)。按工程習(xí)慣，聚乙烯管道系統(tǒng)的管件又可分為：套筒、彎頭、三通、鞍型三通、變徑、端堵、法蘭、鋼塑轉(zhuǎn)換等。(2)管件階性能短期靜液壓強度：在20、環(huán)向應(yīng)力9MPa下，韌性破壞時間應(yīng)大于100小時在80、環(huán)向應(yīng)力4.6MPa下。脆性破壞時間應(yīng)大于165小時熱穩(wěn)定性：在2

6、00下，應(yīng)大于20分鐘加熱伸縮管件外徑及長度變化不超過5，管件外形不允許有明顯變化。1.3PE球閥PE球閥是聚乙烯燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)中不可缺少的控制元件。它開啟、關(guān)閉的力矩小，閥門無腐蝕，不需維護和維修，使用壽命50年，聚乙烯管網(wǎng)系統(tǒng)的完整性提高。整體式的閥體，免除了泄漏的可能，PE球閥與PE管道連接時，無需設(shè)置閥門井，直埋施工，閥體兩端的直口可使用對接焊或電熔焊方便的連接，閥門的開、關(guān)在地面操作。PE球閥主要用于燃氣輸配的管網(wǎng)系統(tǒng)中，以前依賴進口，現(xiàn)已國產(chǎn)化。1.4焊接機具聚乙烯(PE)管道焊接通用原理：聚乙烯(PE)一般可在190240之間的范圍內(nèi)被熔化(不同原材料牌號的熔化溫度一般亦不全相同)

7、，此時若將管材(或管件)兩熔化的部分充分接觸，并保有適當(dāng)?shù)膲毫?電熱熔焊接的壓力，來源于焊接過程中聚乙烯自身產(chǎn)生的熱膨脹)，冷卻后便可牢固地融為一體。按焊接方式不同，一般可分電熱熔焊接和熱熔焊接。A、電熔焊及電熔焊機電熱熔焊接是通過對預(yù)埋于電熱熔管件內(nèi)表面的電熱絲的通電而使其加熱，從而使管件的內(nèi)表面及管材(或管件)的外表面分別被熔化，冷卻到要求的時間后而達到焊接目的。電熱熔焊接優(yōu)點：施工迅速；焊口可靠性高；保持管道內(nèi)壁光滑。不影響流通量；還有一突出優(yōu)點是：電熱熔焊接可用于不同牌號聚乙烯原料生產(chǎn)的管材和管件及不同熔融指數(shù)聚乙烯原料生產(chǎn)的中、高密度聚乙烯管材和管件的連接。電熔焊機一般具有如下特點：

8、焊機均由自身的微機控制；可根據(jù)環(huán)境溫度不同自動調(diào)整加熱時日；具備更加完善的智能化狀態(tài)判斷功能和保護功能；能保存焊接參數(shù)，可隨時查閱?？呻S時在通用打印機上打印輸出。入檔備查。如亞大生產(chǎn)的PFSA型全自動電熔焊機。值得指出的是：由于每個電熱熔焊機制造商所采用的技術(shù)不完全一樣，工作原理不同，所以生產(chǎn)出的電熱熔焊機的輸出伏安特性等便不盡相同，在焊接過程中就會產(chǎn)生焊接不牢固或過火等現(xiàn)象，故此在采購過程中應(yīng)充分聽取管件生產(chǎn)廠商的推薦，因為他們有充足的試驗手段和專業(yè)化的研究人員作強有力技術(shù)支撐，可以保證達到最佳的焊接質(zhì)量。如亞大公司的電熱熔管件就是在研究和消化國家及大量的國際標(biāo)準(zhǔn)后，設(shè)計開發(fā)的。首先電熱熔管

9、件要符合GB15558.21995，電熱熔管件的設(shè)計，生產(chǎn)，檢驗，試驗均嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的條款進行。同時也參考歐洲標(biāo)準(zhǔn)ENl5553和英國標(biāo)準(zhǔn)等，確保亞大公司的電熱熔管件的性能均能達到標(biāo)準(zhǔn)中的要求。并對所有電熱熔管件進行試驗，如進行20、1000小時，80、165小時，80、1000小時短期靜液壓試驗，鞍型三通低溫沖擊試驗，剝離試驗，擠壓試驗等，累計焊接電熱熔管件6000多件，取試條兩萬余條，記錄數(shù)據(jù)兩萬多個，為亞太公司的電熱熔管件達到國際先進水平提供依據(jù)。同時還對電熱熔管件與管材的配合間隙。電熱熔管件布線深淺等生產(chǎn)工藝問題進行研究試驗，如果配合間隙大，布線深，容易造成焊接不牢固，如果配

10、合間隙小，布線淺，焊接時容易造成電熱熔管件“冒煙”。經(jīng)過反復(fù)試制，修改設(shè)計，解決生產(chǎn)工藝中的問題，使亞大公司的電熱熔管件設(shè)計更加合理，用戶使用時更加方便。電熱熔管件上粘貼符合ISOl39501997的24位條形碼，條形碼中包含電熱熔管件的焊接參數(shù)，為使用全自動電熔焊機的用戶提供方便。B、對接焊及對接焊機熱熔對接焊機是用來加熱管材(或管件)端面的專用設(shè)備，使被加熱的兩端面熔化，迅速將其貼合。保有一定的壓力、冷卻，達到熔接的目的。熱熔對接焊接技術(shù)一般用于連接具有相同熔融指數(shù)的管材或管件(且最好應(yīng)具備相同的SDR值)，不同制造商的焊接參數(shù)不盡相同，用戶必須嚴格執(zhí)行。熱熔對接焊機一般可分為普通熱熔對接

11、焊機和自動熱熔對接焊機兩類：普通熱熔對接焊機一般包括如下部分：焊機機架動力源銑刀(平端面裝置)加熱板計時裝置自動熱熔對接焊機一般有如下特點：對全過程的時間、溫度、壓力進行全自動、不間斷控制；對每一連接、部件和操作人員的識別切削端面自動操作；加壓壓力自動設(shè)定；根據(jù)環(huán)境溫度自動補償加熱時間；能保存焊接參數(shù)及操作者代碼，可隨時查閱，隨時可在通用打印機上打印輸出，入檔備查。目前全自動對接焊機國內(nèi)已有生產(chǎn)。C、承插焊機熱熔承插焊機是用陰陽模頭分別加熱管材外表面和管件內(nèi)表面的設(shè)備，使之分別被熔化，將管材迅速插入管件，冷卻后即達到焊接目的。在聚乙烯管道系統(tǒng)的施工過程中，一般還用到如下工具：旋轉(zhuǎn)切刀、旋轉(zhuǎn)刮刀

12、、固定夾具、壓扁工具、平板尺、記號筆等。這些配套工具的使用保證了PE管道的施工質(zhì)量。2聚乙烯管道系統(tǒng)的施工為獲得優(yōu)良的施工質(zhì)量和工程質(zhì)量，就必須有可靠的設(shè)計、嚴格的要求。聚乙烯管道的設(shè)計應(yīng)嚴格按照有關(guān)的設(shè)計規(guī)范進行，但又不能生搬硬套，如我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ63聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程正文部分規(guī)定"中壓管道允許壓力降可由該級管道的入口壓力至次級管網(wǎng)調(diào)壓器允許的最低人口壓力之差確定，流速不宜大于5ms"。以此流速作管網(wǎng)設(shè)計時，聚乙烯管幾乎無工程利用價值，體現(xiàn)不出PE管的優(yōu)勢，限制了聚乙烯管的實際應(yīng)用。在同一標(biāo)準(zhǔn)的編制說明中，給出了一些國內(nèi)外氣體管道流速的規(guī)定：煉油裝置壓力管線V

13、1530ms美國化工裝置中乙烯與天然氣管道V30.5m/s液化石油氣氣相管V815ms焦?fàn)t氣管V48ms這些流速是符合一般管道工程設(shè)計流速要求的。標(biāo)準(zhǔn)編制說明與標(biāo)準(zhǔn)正文具有同等法律效力，可參照使用。同時我們查閱國外PE管設(shè)計流速的有關(guān)技術(shù)資料，資料中明確規(guī)定。天然氣在塑料管中的流速不超過20ms。因此，建議聚乙烯管輸送燃氣的流速以不超過20ms為宜。又比如在CJJ6395中關(guān)于聚乙烯燃氣管與直埋供熱管之間的水平間距的規(guī)定為3米，而此規(guī)定是在供水管DN630、水溫150，回水管DN630、水溫70，兩管中心距1.11m，管中心埋深1.7m的條件下，經(jīng)計算得到周圍溫度場分布，在保證聚乙烯管處于20

14、以下的土壤環(huán)境中確定的，這顯然是指供熱主干線的環(huán)境條件，與廠房及樓前供熱管線條件差異甚大，且因間距過大也難于執(zhí)行，因此在實際工程中，可按聚乙烯管鋪設(shè)處的土壤及熱力管實際情況作出溫度場分布，以確定切實可行的水平距離。2.1施工前的準(zhǔn)備(1)熟悉施工圖并到施工現(xiàn)場了解情況，請設(shè)計單位做設(shè)計交底。(2)根據(jù)施工工藝要求。準(zhǔn)備相應(yīng)的施工機具。在管道連接中，因我國對聚乙烯管道的焊接質(zhì)量和焊接參數(shù)無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的管材管件焊接參數(shù)不同。為達到可靠的焊接效果，應(yīng)按照管材管件生產(chǎn)廠家推薦的與該廠產(chǎn)品相匹配的焊機進行連接，同時生產(chǎn)廠家應(yīng)對他們的推薦承擔(dān)責(zé)任。在電熔焊連接中，應(yīng)特別注意這一點。(3)正

15、式施工前應(yīng)對操作工進行專門的培訓(xùn)。(4)采購管材、管件。(5)材料的驗收用戶對產(chǎn)品的驗收，應(yīng)做到如下幾點：A、應(yīng)檢查有無產(chǎn)品出廠合格證，并索要出廠檢驗報告。B、進行外觀及幾何尺寸檢查。檢查管子內(nèi)外表面是否清潔光滑，是否有溝槽、劃傷、凹陷、雜質(zhì)和顏色不均等。C、檢查長度，定尺管的長度應(yīng)均勻一致，誤差不應(yīng)超過20mm。注意檢查管口端面是否與管子的軸線垂直，是否存在氣孔，若有氣孔則管材不合格。D、燃氣管材應(yīng)為黃色或黑色。當(dāng)為黑色時管上必須有醒目的黃色條統(tǒng)供水管材為藍色或本色(國家標(biāo)準(zhǔn)為藍色)。同時管材上應(yīng)有連續(xù)的、間距不超過2m的永久性標(biāo)志，寫明用途(燃氣或水)、原材料牌號、標(biāo)準(zhǔn)尺寸比、規(guī)格尺寸、標(biāo)

16、準(zhǔn)代號和順序號、生產(chǎn)廠名或商標(biāo)、生產(chǎn)日期。E、檢查不圓度，其值應(yīng)不大于5。F、檢查管徑及壁厚是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。(6)管材、管件運輸與保管在聚乙烯產(chǎn)品的運輸和保管中，應(yīng)按下述方法進行：A、應(yīng)用非金屬繩捆扎和吊裝。B、不得拋摔和受劇烈撞擊，也不得拖拽。C、不得暴曬、雨淋，也不得與油類、酸、堿、鹽、活性劑等化學(xué)物質(zhì)接觸。D、管材、管件應(yīng)存放在通風(fēng)良好，溫度不超過40的庫房內(nèi)。在施工現(xiàn)場臨時堆放時應(yīng)有遮蓋物。E、在運輸和存放過程中，小管可以套在大管中。F、運輸和貯存時應(yīng)水平放置在平整的地面或車廂內(nèi)，當(dāng)其不平時應(yīng)設(shè)平整的支撐物，其支撐物的間距以115米為宜。管子堆放高度不宜超過1.5米。G、產(chǎn)品從生產(chǎn)到

17、使用之間的存放期以不超過一年為宜。發(fā)料時要堅持先進先出的原則。2.2土石方工程(1)開槽溝槽開挖前，施工單位應(yīng)作好一切準(zhǔn)備工作，并會同建設(shè)、設(shè)計及其它有關(guān)單位共同核對有關(guān)地下管線及構(gòu)筑物的資料，必要時開挖深坑核實。在施工區(qū)域內(nèi)，有礙施工的已有建筑物和構(gòu)筑物、道路、溝渠、管線、電桿、樹木等，應(yīng)在施工前，由建設(shè)單位與有關(guān)單位協(xié)商處理。在地下水位較高的地區(qū)或雨季施工時，應(yīng)采取降低水位或排水措施，及時清除溝內(nèi)積水。管溝開挖必須按設(shè)計圖紙放線，并按設(shè)計標(biāo)高開挖，溝要盡可能直，溝底要平，轉(zhuǎn)彎處的彎曲半徑應(yīng)應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范的規(guī)定。根據(jù)不同土質(zhì)、深度、開挖方式及新土堆放形式，分別確定溝槽邊坡度、是否需要支撐、排

18、水等措施。但要求最后形成的溝槽底部應(yīng)平整密實。若溝底遇有廢日構(gòu)筑物、硬石、木頭和垃圾等雜物時，則必須清除，然后敷一層厚度不小于0.15m的砂土或素土。并整平夯實。對非均勻濕潤性黃土地區(qū)、軟弱管基及特殊性腐蝕土壤，應(yīng)按設(shè)計要求處理。(2)回填A(yù)、溝槽的回填，應(yīng)先填實管底，再同時投填管道兩側(cè)。然后回填至管頂以上0.5m處(未經(jīng)檢驗的接口應(yīng)留出)。如溝內(nèi)有積水，必須全部排盡后，再行回填。溝槽未填部分在管道檢驗合格后應(yīng)及時回填。B、槽的支撐應(yīng)在保證施工安全的情況下，按回填進度依次拆除，拆除豎板樁后，應(yīng)以砂土填實縫隙。C、管道兩側(cè)及管頂以上0.5m內(nèi)的回填土，不得含有碎石、磚塊、垃圾等雜物。不得用凍土回

19、填。距離管頂0.5m以上的回填土內(nèi)允許有少量的石塊。D、回填土應(yīng)分層夯實，并檢查其密實度，溝槽各部位的密實度應(yīng)符合下列要求：胸腔填土95；管頂以上0.5m范圍內(nèi)85；管頂O5m以上至地面；在城區(qū)范圍內(nèi)溝槽95耕地902.3管道連接PE管道系統(tǒng)施工連接技術(shù)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的運行效果和使用壽命。有必要了解和掌握PE管道連接的各種形式，以充分發(fā)揮PE管道系統(tǒng)的先進性、經(jīng)濟性和安全性。同時，為了使連接接頭堅固耐用、安全經(jīng)濟，在遵循國家有關(guān)工程技術(shù)施工規(guī)程的同時，也要求必須正確地選擇和使用產(chǎn)品和設(shè)備。(1)PE管道各種連接方式的優(yōu)缺點比較。全面考慮以上幾種連接方式，以電熱熔連接最為牢固可靠

20、，受人為因素影響最小。從燃氣管道的經(jīng)濟性和安全性等方面比較，根據(jù)我國國內(nèi)企業(yè)經(jīng)濟狀況和燃氣工程實際運用情況，建議：對于較小口徑D90以下采用電熱熔連接，而較大口徑的則采用對接熱熔連接。鋼塑過渡接頭連接。在PE管道系統(tǒng)中，當(dāng)PE管道與金屬管道系統(tǒng)連接時，就需使用鋼塑過渡接頭連接，但應(yīng)選擇適合的（2）聚乙烯管道的連接聚乙烯管道的連接時，應(yīng)嚴格按照機具的操作說明書進行。下面以亞大塑料制品有限公司生產(chǎn)的PFSA（電熔焊機）和 PBF160A（對接焊機）為例簡要介紹其操作要領(lǐng)及技術(shù)要求。A、電熔焊的操作：焊接過程及注意事項：接好電源，輸人電壓220V交流市電，必須有接地保護，嚴禁接38OV三相動力電壓。

21、刮去管材需焊接區(qū)域外表面的氧化層，去除碎屑，用記號筆作好標(biāo)記。將刮好的管材插入管件內(nèi)作好標(biāo)記處，確保接縫在該管件冷料段，固定好欲焊組合件；應(yīng)在焊接當(dāng)前需用管件時再從包裝中取出該管件，保持清潔與干燥。打開管件護帽，接好焊機導(dǎo)線，當(dāng)電源離焊機較遠時，如超過100m將可能產(chǎn)生欠壓報警現(xiàn)象，應(yīng)加粗電源線或配接發(fā)電機，而且當(dāng)管件規(guī)格在200mm及其以下的必須用功率不低于5KW的本田發(fā)電機，大于200mm的應(yīng)配備更大功率的本田發(fā)電機。焊接操作，應(yīng)嚴格按照焊機說明書的具體步驟進行作業(yè)在焊接過程中避免周圍磁場的干擾，焊機上蓋應(yīng)敞開，避免雨淋；焊機搬動過程中避免導(dǎo)線與光筆輸出線的拉拽以及焊機的倒置和碰撞；重新接

22、線時，不可用焊機檢測電源的通斷。電熱熔鞍型焊接時，應(yīng)把管材熔接處的表皮去除，專用夾具調(diào)節(jié)固定好組臺件，使兩連接面完全接臺，在焊接完畢且冷卻后，卸下管帽，用專用鉆孔工具在管材上鉆好孔后確保鉆刀復(fù)位再復(fù)裝管帽，拆卸夾具。焊接完畢后，檢查觀察孔內(nèi)物料是否頂起，焊縫處是否有物料擠出。合格的焊日應(yīng)是在電熔焊工程中，無冒（著火），過早停機等現(xiàn)象，電熔件的觀察孔有物料頂出。B、對接焊操作焊接過程及注意事項將焊機各部件的電源接通必須使用220V 50HZ的交流電，電壓變化在土10以內(nèi)，電源應(yīng)有接地保護；同時，還應(yīng)保證加熱板表面的清潔、沒有劃傷。將泵站與機架用液壓導(dǎo)線接通連接前應(yīng)檢查并清理接頭處的污物，以免污物進入液壓系統(tǒng)，進而損壞液壓器件；液壓導(dǎo)線接好后，應(yīng)鎖定接頭部分，以防止高壓工作時接頭被打開的危險。按焊機的焊接工藝參數(shù)設(shè)置吸熱時間與冷卻時間。將待焊管材（管件）夾緊，固定在機架上焊接大日徑管時，最好能用廢棄的管節(jié)（PE）或?qū)Ｓ弥Ъ軌|平，以保護管子和減小焊接過程中的摩擦力；焊接兩端面的間距既要滿足安裝銑刀的要求，又要滿足閉合夾具時待焊接的兩端面能充分接觸，且液壓缸未達到最大行程。將機架打開，放入銑刀，旋轉(zhuǎn)鎖緊旋鈕，將銑刀固定在機架上。啟動泵站時，應(yīng)在方向控制手柄處于中位時進行，嚴禁在高壓下啟動。啟動銑刀，閉合夾具，對管于（管件）的端面進行銑削。當(dāng)形成連續(xù)的切屑時，打開