聚乙烯燃氣管道施工中應注意的問題
我國是從80年代初期開始聚乙烯燃氣管的研究工作,使用聚乙烯管輸送城鎮燃氣是1982年在上海。1995年,國家技術、建設部分別頒發了PE燃氣管材、管件的國家標準和工程技術的行業規程,在2008年又對該規程進行了修改補充。目前,PE燃氣管正在國內迅速推廣使用。國內已掌握PE工程管道的生產與使用技術,具有了相當數量的國際生產線,形成了相當規模的生產能力。
聚乙烯燃氣管材的特點
聚乙烯燃氣管道具有許多的特性,如耐低溫,韌性好,剛柔相濟。因而在一些特殊用途中更是大顯身手,聚乙烯管的主要優點體現在:
⑴耐腐蝕:聚乙烯為惰性材料,除少數強氧化劑外,可耐多種化學介質的侵蝕。無電化學腐蝕,不需要防腐層。
⑵不泄漏:聚乙烯管道主要采用熔接連接(熱熔連接或電熔連接),本質上保證接口材質、結構與管體本身的同一性,實現了接頭與管材的一體化。試驗證實,其接口的抗拉強度及爆破強度均高于管材本體,可有效地抵抗內壓力產生的環向應力及軸向的拉伸應力。
⑶高韌性:聚乙烯管是一種高韌性的管材,其斷裂伸長率一般超過500%,對管基不均勻沉降的適應能力非常強。也是一種抗震性能優良的管道。
⑷聚乙烯管具有優良的撓性:聚乙烯的撓性是一個重要的性質,它極大地增強了該材料對于管線工程的價值。聚乙烯的撓性使聚乙烯管可以進行盤卷,并以較長的長度供應,不需要各種連接管件。
⑸聚乙烯管道具有良好的抵抗刮痕能力:采用不開槽施工技術,刮痕是無法避免的。刮痕造成材料的應力集中,引發管道的破壞。管材抵抗刮痕的能力,與管材的慢速裂紋增長(SCG)行為關系密切,研究證明,PE80等級的聚乙烯管具有較好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100聚乙烯管材料則具有更加出色的抵抗刮痕能力。
⑹良好的快速裂紋傳遞抵抗能力:管道的快速開裂是指在管道偶然發生開裂時,裂紋以幾百m/秒的速度迅速增長,瞬間造成幾十m甚至上千m管道破壞的大事故。結果表明,在常用的塑料管材中,聚乙烯抵抗裂紋快速傳遞的能力。
⑺聚乙烯管道使用壽命長:可達50年以上,這是國外根據聚乙烯管材環向抗拉強度的長期靜水壓設計基礎值(HDB)確定的,已被國際標準確認。
施工應注意的問題
開溝與回填
⑴在做好一切施工準備后,應現場核對有關地下管線及構筑物的資料,必要時進行挖探坑調查。
⑵管溝要盡可能直,確定溝槽邊坡度是否需要支撐、排水等措施。要求最終形成的溝槽底部應平整密實。若溝底遇有廢舊構筑物硬石、木頭和垃圾等雜物時,必須清除;然后敷設一層厚度不小于0.15m的砂土或素土,并整平夯實。
⑶聚乙烯管敷設下溝后應立即用細土或砂覆蓋管道,厚度不小于30cm,以保證聚乙烯管不受外力損傷。
⑷溝槽回填,應先填實管底,再投填管道兩側,然后回填至管頂以上0.5m處。管道兩側及管頂以上0.5m內的回填土,不得含有碎石、磚塊、垃圾等雜物,不得用凍土回填。
⑸回填土應分層夯實,每層以20cm為宜,管頂0.5m以上可用機械夯。
⑹在管道安裝與鋪設完畢后應盡快回填,建議回填時間選擇在一晝夜中氣溫的時刻。
下管與連接
管材與管件在使用前應嚴格按《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》(CJJ63-2008)進行驗收,不合要求的材料都不得使用。下管前必須清除管內雜物和垃圾。正在敷設的管道,管道開口端必須臨時封堵,且應避免挖出的磚石落于管道上。管道下溝時應避免管道和溝邊及溝底接觸時擦傷。敷設過程中,如暫時中斷工作,應在管頂覆蓋至少0.15m厚回填土。
熱熔連接的質量控制:
⑴專用連接加熱板被加熱到規定溫度后,使熔接管線兩端通過加熱板加熔化,同時迅速將兩端貼合,通過機具保持一定的壓力,冷卻后達到連接的目的。
⑵熱熔對接前應注意:
①熱熔連接前、后,連接工具加熱面上的污物應用潔凈棉布擦凈。
②對接前,兩管段應各伸出夾具一定自由長度,并應校直兩對應的連接件,使其在同一軸線上,錯邊不宜大于壁厚的10%。管材或管件連接面上的污物應用潔凈棉布擦凈,應銑削連接面,使其與軸線垂直,并使其與對應的待連接斷面吻合。
⑶預熱階段:即卷邊過程,該過程中管材截面將根據控制設定產生一個卷邊,卷邊的高度因管材的規格不同而同,卷邊的高度將決定最終焊環的環形。
⑷吸熱階段:在這個階段中,熱量在所要連接的管材內擴散,這個階段需要施加一個較小的壓力。
⑸加熱板取出階段:這個階段用來在將所連接的管材或管件接觸之前,取出加熱板;取出加熱板和使連接管材相接觸的時間越短越好,以避免熱量損失或熔融端面被污染(灰塵、砂子)氧化等。
⑹熔接階段:即純粹的熔接,將要連接的管材熔化端面相互接觸,按所選擇的標準逐漸建立和保持對接壓力。
⑺冷卻階段:冷卻過程按標準施以特定壓力,冷卻階段所施加的壓力與預熱階段相同,但主要依據使用標準而定。
電熔連接的的質量控制:
⑴操作步驟
①接好電源,設備必須有接地保護。
②刮去管材需熔接區域外表面的氧化層,去除碎屑,用記號筆做好標記(插入深度)。
③將刮好的管材插入待焊管件至做好標記處,確保接縫在該管件冷料段。固定好待焊組合件,管件應在使用時才拆開包裝,以保持其清潔干燥。
④打開管件護帽,接焊機輸出導線。
⑤熔接操作應嚴格按照焊機說明書的具體步驟進行作業;在熔接過程中要避免周圍電磁場的干擾,焊機要避免雨淋、倒置的碰撞;焊機搬運過程中避免拉拽導線。重新接線時,不可用焊機檢測電源的通斷。
⑥熔接鞍型管件時,應用潔凈布擦凈連接面上污物,并應把管材熔接處表皮刮去,使用專用夾具調節固定好管材、管件,使兩連接面接合,卸下管帽,用專用鉆孔工具,在管材上鉆好孔后確保鉆刀復位再裝管帽,拆卸夾具。
⑦熔接完畢后,檢查觀察孔內物料是否頂起,焊縫處是否有物料擠出。
⑧合格的焊口應是在電熔焊過程中無冒煙(過熔)、過早停機等現象,電熔件的觀察孔有物料頂出。
⑨電熔連接冷卻期間,不得移動連接件或在連接件上施加任何外力。
⑵電熔管件件價格較高,增大了工程成本,根據國家相關規范要求,厚壁管(SDR11)在管徑de≥90時、薄壁管在管徑(SDR17.6)de≥110時;除特殊部位采用電熔連接方式應盡量采用熱熔對接連接方式,這樣可以節省工程材料成本,降低工程造價。
⑶在寒冷氣候(-5℃以下)和大風環境下進行操作時,必須采取必要的加熱保溫措施。PE燃氣管熔接處的表面溫度必須高于5℃,并保持10min,使塑料管的內外壁溫度趨于均勻,然后才能進行熔接。冬季施工現場應加設保溫棚,熔接5min后方可撤除加熱保溫措施。
試驗與驗收
⑴試驗的一般規定
聚乙烯燃氣管道與其他材質管道一樣,投入使用前要進行強度試驗、氣密性試驗及工程驗收。
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