水壓試驗中的問題

1、給水管道水壓試驗的分析及應(yīng)用提要：對給水管道水壓試驗中的現(xiàn)象、原因加以理論分析，以便在工程中，根據(jù)實際 情況，加以利用。關(guān)鍵詞：水壓試驗 分析及應(yīng)用一、前言給排水施工中給水管道的水壓試驗是對管道及設(shè)備安裝鋪設(shè)后， 進(jìn)行最后質(zhì) 量鑒定的必要手段， 應(yīng)用廣泛。在實際工程中， 試壓工作是管道工程要進(jìn)行的必 不可少的關(guān)鍵工序，是保證工程質(zhì)量的前提。二、問題的提出本人在某工程消火栓系統(tǒng)試壓過程中， 管道中放滿水后， 試壓泵設(shè)在地下室 進(jìn)行加壓，加壓了近 30min，壓力表還是不上去，此時管道外端無滲漏現(xiàn)象。最 后在頂層排氣放水后再試，加壓 min 后，壓力表上去，再繼續(xù)加壓 15min 后， 至試驗壓力

2、。10min 后，壓力表無下降，然后，降壓至使用壓力，管道外端無滲 漏現(xiàn)象，試驗成功。這種現(xiàn)象，在水壓試驗中經(jīng)常會出現(xiàn)。實際現(xiàn)象總以理論為依據(jù)，于是提出這樣一些問題：滲水量與降壓有什么關(guān) 系？能不能從降壓值估算出滲水量？管內(nèi)有氣對試驗有多大影響？怎么能知道 管內(nèi)會有氣？對這些問題作定性的回答還比較容易， 但要定量， 就困難了。 本人 查閱了有關(guān)書籍， 結(jié)合自己的理論知識和工程實際， 作了一些分析， 以供探討和 應(yīng)用。（以承插給水鑄鐵管為例進(jìn)行分析）三、分析及應(yīng)用（一）、管內(nèi)空氣基本排凈的情況下，滲水量與降壓的關(guān)系 管道作水壓試驗時，管內(nèi)充滿水以后，還要繼續(xù)向管內(nèi)注水，才能在管內(nèi)產(chǎn) 生水壓和達(dá)到

3、要求的壓力。此時管內(nèi)的水量比剛剛充滿水還沒有壓力時增多了。 增多這些水，是由于兩個原因：一是管壁受水壓而產(chǎn)生拉應(yīng)力，環(huán)向伸長了，管 子的斷面積就比原來增大了， 管端縱向也伸長了； 二是管內(nèi)的水和部分未排凈的 空氣，在受壓下密度增大了， 也就是體積比原來無壓時縮小了。 由于管子被拉伸 管內(nèi)增加的體積， 加上水和空氣被壓縮而減小的體積， 就是需要向管內(nèi)增補的水 量。相反，管子要降壓時，就必須放出或滲漏掉這些水量。、滲水量與降壓關(guān)系的計算式要計算水壓試驗中滲水量與降壓的關(guān)系， 就要分析在水壓下管材的變形和管 內(nèi)水的變形。、 先分析在壓強為 P 的水壓下，由于管壁環(huán)向拉應(yīng)力所產(chǎn)生的管壁周長的變形。取單

4、位管道長度，設(shè)管內(nèi)徑為D1,壁厚為 T,其變形可寫成下式：ST=PDi/2TE由于圓周長度的變形值很小,它反映在圓面積上的變形可寫成下式：S =dA/A=dw/W=PD1/TE設(shè)管內(nèi)充滿水無壓時的總體積為W(),水壓增為 (gf/cm2)時，由于管 壁環(huán)向變形而需要向管內(nèi)增補的水量為：s1= WPDi/ TE(1)、 分析管道的縱向變形。在水壓作用下管子的縱向拉應(yīng)力約為環(huán)向拉 引力的1/2。如果管道是完全可以自由伸張的，它的縱向變形量也是可 觀的。但實際上，試壓時，管道大部分都已固定或回土，并不能自由伸 張。而最主要的是，管道的縱向變形量取決于試壓后背及其支撐的變形 量，而與管道長度無關(guān)。根據(jù)

5、有關(guān)資料和實際經(jīng)驗，水壓10 gf/cm2所產(chǎn)生的這項變形量不過 1cm 左右。那么水壓 1 gf/cm2, 一個后背的變形，使管子增加的容積 應(yīng)為(1/10)nD12/4 (cm3)=nD12/40000 ( L)。試壓 P ( gf/cm2) 時，管道兩端后背變形使管子增加的容積，也就是比管內(nèi)無壓時要向管 內(nèi)增補的水量為(單位以 L 計)：s2=2XPnD12/40000=PnD12/20000(2)、 分析管內(nèi)水的變形。在單位壓力下，管內(nèi)水的變形就是它的壓縮系數(shù)B。在 P ( gf/cm2)壓力下需要向管內(nèi)增補的水量可寫成下式：s3=WPB1m 管道的容積為：232nD12X100/4(

6、cm3)= nD12/40(L)試壓管道長度為I(m)時，在無壓時管內(nèi)水的總體積為：2W= nD12|/40(L)貝U:33= nD12IPB/40（3）于是水壓試驗升壓 P （ gf/cm2）時，由于管子的變形和水的壓縮，需要向管 內(nèi)增補的水量，也就是降壓 P（ gf/cm2）時需要排出或滲漏掉的水量為：3 -31+ 32+ 332-nDi|P（Di/TE）+（1/500I）+B /40（4）式中：管道水壓試驗升壓 P （ gf/cm2）時，需向管內(nèi)增補的總水量， 或降壓 P （ gf/cm2）時需要排出或滲漏掉的總水量（L），其中包括：Aei、 32、33三個部分；31由于管壁環(huán)向變形需要

7、向管內(nèi)增補或排出的水量（L）;32由于試壓后背變形需要向管內(nèi)增補或排出的水量（L）；33由于管內(nèi)水的壓縮變形需要向管內(nèi)增補或排出的水量（ L ）；Di管道內(nèi)徑（cm）;T管道平均厚度（cm）;I試壓管道長度（m）;P管道水壓試驗的壓強（gf/cm2）;E管材的彈性模量（gf/cm2），取 E=0.9X106；B 水的壓縮系數(shù)（cm2/ gf），取B=0.475X10-4;上式就是管內(nèi)空氣基本排凈的情況下， 水壓試驗時注水量與升壓或者說滲水 量與降壓的基本關(guān)系式。2、降壓 1 gf/cm2的滲水量計算從上述公式可看出， 水壓與管壁的變形和水的壓縮成線性關(guān)系， 所以在實際 工作中，先算出升壓或降壓

8、 1 gf/cm2時注入或排出的水量，如升壓 10 gf/cm2時，水量乘以 10， 降壓 0.5 gf/cm2時， 則乘以 0.5 即可。 通過計算和分析 （略） ，每升壓 1 gf/cm2需要注入的水量（或者每降壓 1 gf/cm2需要滲漏的水量），根據(jù)（4） 式計算可得出， 約為無壓時水量的 1/10000 （大口徑管道） ， 即為nD121/ 400000（ L）。管道比較小時，約為 0.7/100000.9/10000,這是個粗略的數(shù)據(jù)，應(yīng) 用它，在試壓時就可以從 10min 的降壓值估算出滲水量。 （估算前提：管內(nèi)空氣 基本排凈）(二)、管內(nèi)存有空氣對試壓的影響水的壓縮量基本上是與

9、壓力成正比，而空氣則不同，它受壓時它的體積與絕對壓力成反比。設(shè)管內(nèi)充滿水尚未加壓時，即表壓力為 0 時，管內(nèi)存有空氣為 Q (L),則在 P ( gf/cm2)壓力下的體積為 Q/(P+1)。壓力從 Pi增至 P2,空氣 被壓縮的體積，即水壓試驗時由于管內(nèi)存氣而要多向管內(nèi)增補的水量為：4=Q (1/P1+1) ( 1/P2+1)(5)按照此式，把 1000L 空氣受壓時的實有體積和被壓縮而減少的體積，制成下表：1000L 空氣的壓縮情況表壓力絕對壓力在壓力下的實有體積被壓縮而減少的體積相鄰壓力間累計PP+1Q/P+1Q:(1/P1+1)(1/P2+1門Q:1(1/P2+1)gf/cm2)gf/

10、cm2)(L)(L)(L)011000.0500.0500.012500.0166.7666.723333.383.3750.034250.050.0800.045200.033.3833.356166.723.8857.167142.917.9875.078125.013.9888.989111.111.1900.0910100.04.8904.89.510.595.24.3909.1101190.9從上表可說明，如果管內(nèi)存有 1000L 空氣，水壓試驗加壓到 10 gf/cm2時，空氣體積變?yōu)?90.9L,被壓縮的體積為 909.1L,因此就要向管內(nèi)注入 909.1L 的水。相反，降壓時排

11、出這部分水。例如從 10 gf/cm2降到 9.5 gf/cm2, 必須排出或滲漏 4.3L 的水。而當(dāng)管道無氣且管道不太長時,這樣的滲水量, 管道降壓要遠(yuǎn)大于 0.5 gf/cm2。根據(jù)上述（4）公式進(jìn)行計算分析, 可得出：普壓鑄鐵管試壓 10 gf/cm2, 降壓 0.5 gf/cm2,當(dāng)管內(nèi)存氣占管道總?cè)萘咳鐬?1%時，滲水量要比管內(nèi)無 氣時增加接近一倍, 也就是比無氣時延長降壓時間接近一倍。 如存氣量大于 1%時則相差更大。 表面上往往能夠達(dá)到水壓試驗要求,而實際上是不準(zhǔn)確 的,甚至是不合格的。怎樣才能檢查出管道內(nèi)是否有大量存氣呢？可在水壓時增加計量裝置, 如增補的水量比原估計（即031+A.2+A，3）大許多，壓力增長較慢，說明 管內(nèi)存有較多空氣,應(yīng)立即停止注水而進(jìn)行管道排氣措施。管道如果嚴(yán)重漏水時,也會出現(xiàn)升壓很慢的現(xiàn)象。在實際工作中,要注 意把這一現(xiàn)象和管內(nèi)大量存氣加以區(qū)別。其