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大口径钢管承插式连接衬塑管道

蓝月亮新闻 此外,已故民权斗士马丁·路德·金9岁的孙女也在华盛顿面对上万民众高呼:“我的爷爷有一个梦想,那就是他的四个孩子不要因为肤色,而是以他们的品格优劣来获得评价。

  大口径钢管承插式连接在输水管道中的应用北美成熟使用近60年的承插式柔性接口和美国水行业协会(AWWA)标准对钢管承插式接口的要求,详细介绍了接口的设计,制造和安装应注意的问题。这种胶圈密封,承插连接的钢管选用螺旋焊管和双面埋弧焊钢管。另外,还介绍了一种在非开挖工程中承插式快速丝扣刚性连接钢管,不需要现场焊接。这种钢管选用直缝焊管。 关键词 输水钢管 承插式接口 柔性连接 螺旋焊管 直缝焊管 无缝钢管  热扩钢管 双面埋弧焊钢管 热扩无缝钢管|20#厚壁无缝钢管|无缝钢管|大口径热扩钢管|厚壁钢管|大口径无缝钢管。

     承插式柔性连接已在在其他大口径输水管道连接中得到广泛应用,铸铁管的承插连接种类最多,使用也最普遍,它被视为铸铁管的主要优势广泛推荐。PCCP管的连接形式为卡内基连接,成插口分别焊接在钢桶上,这是PCCP管唯一的一种连接方式。玻璃钢管的连接也是胶圈密封,承插连接方式基本相同。而输水钢管在我国基本上是对接焊或者法兰连接,其实承插连接的钢管在国外已经广泛使用超过60多年。

    输水钢管承插式连接的历史   在上世纪30年代,北美就开始在市政管道连接中使用胶圈密封,上世纪40年代,卡内基接口开始广泛应用在水泥管道连接中。上世纪50年代,许多美国东部的钢管厂,例如,美钢联和伯利恒开始用冷成型的方法加工各种承插式接口用于管道连接。

    早期的承插式连接是冷扩径承口,插口放置胶圈处用焊接钢条止挡来固定胶圈。沧州钢管公司于1963年生产出了辊压冷成型的轧槽式插口。钢管承插式连接在北美输水管道中已成功使用超过半个世纪。  沧州恒帆钢管有限公司2012年新上一条42英寸(1,006.8 mm)口径的输水管设备,也是采用承插式连接,用青铅填料密封,已运行七十多年未发生过爆裂事故[1]。但之后的几十年里,输水钢管再没有采用这种连接方式,几乎都是采用对接焊进行管道连接。本世纪初,国内开始采用扩胀成型承插式钢管柔性接口(与本文介绍的接口不同,但原理相似),先后应用于广州大观路,广西贵港市,广东新会市等DN1200 ~ DN1600给排水工程,2005年初,上海长江引水三期DN2400也试排了900m承插式输水钢管。近年来,沧州恒帆钢管厂也生产了这种承插式浸塑钢管,已用于24 Km的 DN1600和17.5Km的DN1400的供水管道。目前,国内采用承插连接的输水钢管还是小范围的实验和完善阶段,没有相应的设计规范和标准配套。同时,需要注意的是,采用承插式柔性接口的的管道设计需考虑在每个直线推力点上增加相应的止推和锚固的限制手段。   

    大口径钢管承插式连接的标准和规范   大口径钢管管道连接方式主要包括胶圈密封的承插式连接,非柔性的现场焊接,法兰,接箍和膨胀节连接。由于连接处被认为是管道的薄弱环节,对工程技术人员来说,清楚地了解所选用的连接方式,设计实用性和生产加工中的质量控制显得尤为重要,更重要的是要考虑这种连接方式长期使用的效果如何。承插式连接是最普遍选用的柔性接口方式,它不仅用于钢管,而且也用于其它材质的管道,例如水泥管,铸铁管和PVC管。

    它们被广泛用于管径达1981.2 mm(78 in),工作压力达1.72MPa(250psi),瞬时压力达2.59MPa (375psi)的输水管道。超过这个管径和压力上限也被实际使用过。如果钢管壁厚厚到难以冷加工变形(9.5 mm或0.375 in以上),一般会考虑采用卡内基连接方式,其承插件需要在工厂焊接,管径范围适用于304.8 mm至2,133.6 mm(12 in到84 in),钢管壁厚达16 mm(5/8 in)。

     钢管广泛用于北美的输水管道,尤其在大口径管道选材中胜出。这与我国在管材选用上有很大的不同,由于我国钢管管道几乎是采用现场环焊进行对接,大大地限制了钢管在管道工程中的使用。我国至今还没有可用的钢管胶圈密封承插式连接的标准和行业规范。  AWWA C200标准在4.13.6(管端制备)这节中说明,胶圈密封的卡内基承插件和轧槽孔型由钢管制造方进行设计,标准中的性能规范要求,1)胶圈紧固在环形槽里,当钢管移动或打水压时不会露出。2)连接处是水密封的重要环节,经压缩密封圈达到密封效果。3)在任何工作状态下,连接处必须保证水密封。  胶圈的材质和机械性能包括抗拉强度,断裂延伸率,比重,压缩形变,老化抗拉强度和硬度。胶圈尺寸并没有在标准中注明,而是交由钢管制造厂决定。

    轧槽式插口的沟槽加工和安装    卡内基式插口取材于热轧异型材,异型材可以委托热轧窄带钢厂或热轧异型材厂生产。插口带材按照相对应的口径剪切定尺,卷曲后焊接成圆环,打磨焊缝后在模具上胀圆,然后焊接到钢管插口端,焊缝修磨后需探伤及端口尺寸检查。如图4所示。PCCP混凝土管也使用卡内基式承插式接口。        

    工厂焊接打磨后的卡内基式承插口    承插口加工的质量控制   a) 水压试验  轧槽式插口和承口在辊压,扩口成型前需打磨承插段的螺旋焊缝,使其平整,便于辊压和扩口成型。成型后的插口进行无损探伤,随后送入水压试验机进行管端承口扩口和水压试验,然后再进行管端无损探伤。   b) 尺寸控制  轧槽式接口成熟的设计与制造使大口径输水钢管柔性接口得到广泛应用。其设计要点是控制好承口平台与插口沟槽后肩之间的间隙。最好做一套工装测试每一个辊压后的插口。O型胶圈的尺寸按照以下原则计算确定:   1) 拉伸的胶圈需填满插口的沟槽 2) 胶圈直径与沟槽直径相匹配 胶圈的大小应使其拉伸后紧密贴紧沟槽,保证在现场对接时,胶圈不至于受力后滚落到沟槽外面  4) 最重要的是胶圈在钢管对接后应有足够的压缩,其次才是胶圈尺寸和密封问题。O型胶圈在圆周上应有30%的压缩率。   批量加工钢管承插口之前先成型五对钢管端口,收集相关数据后再确定胶圈尺寸。经过5次试装来调整间隙。在O型胶圈订货前,其尺寸需经这个测试确认。通过测试确定插口加工是否有异常,为剩余批次钢管端口加工做必要的调整。  轧槽式承插连接的钢管可以承受垂直变形6%而不会漏水。由于辊压形成的沟槽增加了此处的刚性。插口区域刚性提高有利于抵抗荷载和承口变形。  

   同时也证明,胶圈密封的轧槽式承插接口的承载能力是设计压力的2-3倍。   2.4 允许偏转角    轧槽式承插接口允许25 mm (1in)伸缩偏移量;卡内基式接口管径300 mm(12 in)至500 mm(21 in)允许偏移量为19 mm,管径600 mm以上允许偏移量为25 mm(1 in)。允许偏转角为等式(1): tan𝛼𝛼=  允许偏移量管径  从上面的等式得出,管径越大,其允许偏转角越小,例如,管径1,371.6 mm (54 in) 的允许偏转角大约是1o。  
    承插接口的安装要点    安放胶圈之前需确保沟槽清洁光滑,胶圈涂油后套紧在沟槽里。用钝器(木棍或螺丝刀杆)绕在胶圈下面沿圆周转两圈,使胶圈张力均匀一致。钢管连接前承插接触面涂油,插口端平行对中承口,并插入到底。连接好后用塞尺沿胶圈圆周检查是否有脱漏,如果发现需更换胶圈,重新对接。在取下钢管吊绳前,在钢管中部下方垫好支撑,然后进行接口内外的涂层修补保护。 非开挖工程中使用的承插式钢管    帕姆洛克(Permalok)承插式钢管可以用于微型隧道,顶管,夯管,旋挖和水平定向钻进的非开挖工程。其特点是节省施工时间和费用,钢管在地下和水下连接时可以不用现场焊接。在北美,有超过305公里的帕姆洛克承插式钢管被安装使用。  技术规范   帕姆洛克系统可以应用于套管和压力管道。各种丝扣形状对应于不同的用途。标准规范保证帕姆洛克生产的所有钢管满足严格的技术要求。  用于套管的T5原型于1993年申请专利,已用于美国几千个非开挖工程项目。  T7型在2002年已用于 300psi(2MPa)的压力管道,由于其可靠性和效率的提高,这种类型的钢管成功应用于输水管道工程。  HDD型连接可以用于水平定向钻进工程,它不用现场焊接,使钢管连接便捷。HDD型钢管可以用于套管和 输送管道。  帕姆洛克连接之所以受到非开挖行业的青睐是因为其钢管内外表面平齐(直缝焊管 ERW/JCO/RB ),由于管端圆度和平直度很高,使得钢管接口质量进一步提高。独特的机加工丝扣形状使得钢管对中更加快捷。并且,帕姆洛克还使用硅胶密封,使管道在恒压下不会漏水。   3.2 施工安装   帕姆洛克钢管咬合连接系统的特点是管端处经过精密加工,在现场由非开挖设备的顶进架,或由夯机完成连接。不需要现场焊接,快速的五步完成安装过程。  
     钢管两端(公和母)出厂前用蜡制的保护涂层防止机加表面在室外环境下生锈,该保护膜在钢管连接前需用石油基质溶剂清除。用硬毛刷或石油基质溶剂清理管端,并擦拭干净。 涂抹硅胶于公母接口处,保证圆周涂抹连续均匀,并对准钢管接口。  钢管连接后,大部分硅胶被挤压出到管子内外,不用等到硅胶硬化就可以立即施工安装。      

  大口径承插式丝扣钢管在非开挖工程中的典型应用实例  项目 种类  项目名称  钢管参数  管道长度 口径 壁厚  英尺 ft 米 m 英寸 in 毫米 mm 英寸 in 毫米  mm  微  型  隧 道    4 结语   由于近年来城市地下设施和管道的改造项目日益增多,要求工期尽量缩短,施工占地尽量减少,适应地质不均匀沉降。很多情况下,工程项目不得不选用承插式柔性连接来满足这些苛刻的条件。承插式连接省掉了现场焊接,对接速度大大加快,开挖土方量大大减少,是一种省时省力的管道设计和施工的替代方法。在非开挖的穿越施工中,还可以使用丝扣承插式钢管连接,也达到了同样的目的。大口径承插钢管包括:热扩无缝钢管|20#厚壁无缝钢管|无缝钢管|大口径热扩钢管|厚壁钢管|大口径无缝钢管 。



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