PE燃氣管安裝說明
來源:    發布時間: 2013-11-11 11:31   983 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
 一、係統設計  一、係統設計

  (一)、聚乙烯燃氣管道強度計算
    做為工程管道,應有兩個重要的指標,即長期使用性能及使用的安全性。當代聚乙烯管道的生產者完全可以提供真正稱之為工程塑料的管材和管件,是緣於兩個極為有力的後盾。一個是原材料供應者的高度先進技術的支持;一個是科學而嚴謹的設計思想。在當代高分子材料科學技術進步支持下,聚乙烯管材樹脂的合成技術和性能不斷取得進展,管材長期使用性能日益提高,如1989年分子量分布呈雙峰型的PE100級管材樹脂的出現,將聚乙烯管材料推到了一個嶄新的高度。同時,對聚乙烯管材料長期使用性能的評價形成了係統科學的標準評價方法,即對管材樹脂最低要求的靜液壓強度──MRS的測量。所謂MRS是指連續施加在該聚乙烯樹脂製管管壁上50年時引起管材破壞時所計算的在管壁上的環向張應力。該值是管材結構設計的基礎。

  1)聚乙烯管材結構設計的ISO方程:(SDR=de/e) 公式

  SDR 標準尺寸比
  de 管公稱外徑
  e 管公稱規定壁厚

  2)管材設計應力的求取:(δs=P/C)公式

  P 公稱壓力(MPa)
  [δ] 設計應力(MPa)
  設計係數(C) 保證管道滿負載運行時還有一定的安全度。

  (二)、我國聚乙烯燃氣管道工程技術規程設計係
  我國聚乙烯燃氣管道工程技術規程是根據PE80級管材來考慮,對不同種類燃氣的設計係數做出如下規定:
  表1、不同種類燃氣的設計係數:

燃氣種類

SDR11

SDR17.6

天然氣

4

8

液化石油氣(氣態)

16

/

不含冷凝液的氣態液化石油氣

5.33

/

人工煤氣

320

/

不含冷凝液的人工煤氣

8

/

  根據以上設計係數,在我國聚乙烯管道輸送不同種類燃氣的最大允許工作壓力如下:
  表2、不同種類燃氣的最大允許工作壓力

燃氣種類

最大允許工作壓力(Mpa

SDR11

SDR17.6

天然氣

0.4

0.2

液化石油氣(氣態)

0.1

/

不含冷凝液的氣態液化石油氣

0.3

/

人工煤氣

0.005

/

不含冷凝液的人工煤氣

0.2

/

    我國燃氣管道的施工技術規程的編製說明中也明確:我國允許使用壓力時按工作溫度20℃,使用壽命50年,管道環向應力為8.0 Mpa(長期靜液壓強度),安全係數不小於44個條件來確定的。在安全性能得到保證的情況下,改變以上條件中的任意一個,最大允許工作壓力可以提高,也就是,經過充分論證,設計係數可以調整。

二、連接技術

  (一)、一般規定
    1、聚乙烯燃氣管道安裝的操作工人上崗前應經過專門培訓,經考試合格後方可上崗操作。對於中斷聚乙烯燃氣管道連接 6個月以上,再次上崗前也應經過考試和技術評定;當使用的設備變化時,應針對該設備操作要求進行專門培訓。
    2、聚乙烯燃氣管道施工前應製定施工方案,確定連接方法、連接條件、焊接設備及工具、操作規範、焊接參數、操作者的技術水平要求和質量控製方法。
    3、直徑在 90 mm以上的聚乙烯燃氣管材、管件連接可采用熱熔對接連接或電熔連接;對於直徑小於 90 mm的管材及管件宜使用電熔連接,以保證焊接質量。聚乙烯燃氣管道和其他材質的管道、閥門、管路附件等連接應采用法蘭或鋼塑過渡接頭連接。
    4、不同級別、不同熔體流動速率的聚乙烯原料製造的管材或管件,不同標準尺寸比(SDR值)的聚乙烯燃氣管道連接,必須采用電熔連接。
    5、聚乙烯燃氣管道連接宜在環境溫度 –5 45 範圍內進行。當環境溫度低於5℃或在大風條件下施工時,應采取防風保溫措施,或按產品說明書的要求調整連接工藝,采取管端封堵或延長加熱時間等措施。
    6、聚乙烯燃氣管道連接前,應核對欲連接的管材、管件規格、壓力等級是否正確;檢查管材表麵是否有磕、碰、劃傷,如傷痕深度超過管材壁厚的 10%,應局部予以切除後方可使用。
    7、聚乙烯燃氣管材、管件存放處與施工現場溫差較大時,連接前應將管材、管件在施工現場存放一定時間,使其溫度和施工現場溫度接近。
    8、聚乙烯燃氣管道安裝過程中,可對接頭抽樣,按管家現行標準《燃氣用埋地聚乙烯管件》GB15558.2、《長期恒定內壓下熱塑性塑料管材耐破壞時間的測定方法》GB/T6111進行短靜液壓試驗,檢驗接頭的可靠性;連接結束後,應進行外觀質量檢查,不合格的必須返工,並重新進行外觀質量檢查,直到合格為止。
    9、管材、管件從生產到使用之間的存放時間不宜超過 1年。存放期限超過 1 年的管材、管件必須重新抽樣檢驗合格後方可使用。
(二)、聚乙烯燃氣管道熱熔連接
    1、熱熔對接設備應滿足以下條件。
    1)、熱熔對接焊機的加熱板板麵溫度應均勻,允許偏差為設定溫度的 ±5℃,並定期檢測板麵實際溫度。
    2)、熱熔對接焊機的係統壓力顯示分度值不應大於 0.1 MPa ,並定期予以校核。
    3)、機架上活動夾具的移動速度應均勻、平穩。
    2、熱熔對接應符合以下規定。
    1)、每次進行熱熔連接前,應清除管端內外的汙物和加熱板表麵的附著物;
    2)、管材管件連接時應對正,兩管端經銑削後,其對接最大間隙應不大於 0.5 mm,否則應進行必要的調整並重新銑削,直到滿足以上要求為止。
    3)熱熔連接的焊接參數應符合管材、管件生產廠家的要求。
    4)熱熔連接的焊接接頭應在保壓狀態下自然冷卻,冷卻過程中不得移動和施加外力。
    3、熱熔連接的焊接接頭連接完成後,應按下列要求進行 100% 外觀檢驗及 10% 翻邊切除檢驗。
    1)、外觀檢驗應符合以下要求:
    A、接頭應具有沿管材整個圓周平滑對稱的翻邊,翻邊最低處的深度不應低於管材表麵;
    B、對接錯位量不應超過管材壁厚的 10% 且不大於 3 mm,沿相鄰兩組件翻邊的外圓周的任何一處都不應超過該值。
    2)、抽取 10% 的焊口作翻邊切除檢驗應符合以下要求:
    A、翻邊應是實心和圓滑的,根部較寬;
    B、翻邊下側不應有雜質、小孔、扭曲和損壞;
    C、後彎曲不應有細小裂紋,焊接處肉眼看不到連接線。

  熱熔連接剖麵圖
  (三)、聚乙烯管道的電熔連接
    1、電熔連接電熔焊機的類型應符合電熔管件的要求。
    2、電熔連接前,應對管件進行外觀檢查,管件內不應有斷絲或繞絲不均現象。
    3、電熔連接應符合以下規定:
    1)、電熔連接管材的連接端應切割平整,連接端麵與管材軸線垂直,管材和管件連接麵上的汙物應予以清理。
    2)、管材的連接端應按照插入長度進行標記,對管材連接處整個外圓周進行刮皮,刮削長度不應小於標記尺寸,刮削完成後應進行二次標注。
    3)、管材插入管件後應按照標記進行檢查,確認插入到位,並使用專用夾具夾持定位。
    4)、電熔連接的焊接參數應符合管材、管件生產廠家的要求。
    5)、達到規定的自然冷卻時間前,不應移走夾具,不應對接頭處施加任何外力。
    6)、電熔連接的焊接接頭連接完成後,應進行外觀檢驗,並符合以下要求,否則,應進行返工,直到檢驗合格為止。
    A、不應有熔融材料從管件內流出;
    B、焊接完成後,觀察孔達到生產廠家提出的要求;
    C、電熔管件中的電阻絲不應裸露。
    4、電熔鞍型連接應符合以下規定。
    1)、電熔鞍型連接前,管材連接區域上的汙物應予以清理,並對其進行刮皮。
    2)、管件和管材的連接區域宜使用合適的清洗劑進行清潔。
    3)、應按照管件要求,使用合適的夾具,用適當的夾緊力將管件與管材固定。
    4)、電熔連接的焊接參數應符合管材、管件生產廠家的要求。
    5)、達到規定的冷卻時間前,不應移走夾具,不應對接頭處施加任何外力。
    6)、電熔鞍型連接完成後,應進行外觀檢驗,並符合以下要求,否則,應進行返工,直到檢驗合格為止。
    A、焊接完成時,管壁不應塌陷;不應有熔融材料從管件內任何位置流出 
    B、焊接完成後,觀察孔達到生產廠家提出的要求。
    7)、電熔鞍型連接鑽孔應在達到規定的冷卻時間,且外觀檢驗合格後進行。開孔應使用專用刀具。電熔鞍型旁通開孔後,刀具應恢複到開孔前位置,並將頂蓋擰緊或用端帽封堵。
  電熔連接剖麵圖
  (四)、法蘭和鋼塑過渡連接
    1、聚乙烯法蘭與聚乙烯管道或管件的連接、鋼塑過渡接頭聚乙烯端與聚乙烯管材或管件的連接應符合上節的規定。
    2、鋼塑過渡接頭金屬端與鋼管采用焊接時,過渡接頭金屬端應采取降溫措施。
    3、法蘭或鋼塑過渡連接完成後,其金屬部分應按設計要求的防腐等級進行防腐,防腐完成後應檢驗合格。

 

          鋼塑過渡連接            法蘭連接剖麵圖

三、PE給水、燃氣施工規範
    在各種埋地管道的應用過程中,管道能否達到規定的長期使用壽命的一個關鍵因素就是鋪設的質量。而HDPE管道具有多種獨特性能使管道的鋪設更加安全、快捷,同時正確的施工設計與安裝規程將使管道的這些優越性能得到更大程度的發揮。
1)施工前的技術準備
    A、施工前應熟悉、掌握施工圖;
    B、準備好相應的施工機具;
    C、對操作工人進行上崗培訓,培訓合格後方可進行施工;
    D、按照標準對管材、管件進行驗收。
2)管溝的開挖
    管溝的開挖必須嚴格按照設計圖紙或工程監理指導的開挖路線及開挖深度進行施工,而且在沒有征得相關部門同意的情況下不得擅自進行改動。
    HDPE管道的柔性好、重量輕,所以可以在地麵上預製較長管線,當地形條件允許時,管線的地麵焊接可使管溝的開挖寬度減小。狹窄管溝的開挖可以采用旋轉開挖機、犁或鏟具等開挖機具。一般規定,聚乙烯管道埋設的最小管頂覆土厚度為:
    A、埋設在車行道下管頂埋深不得小於0.9米;
    B、埋設在人行道下或管道支管不得小於0.75米;
    C、綠化帶下或居住區支管不得小於0.6米;
    D、在永久性凍土或季節性凍土地層,管頂埋深應在冰凍線以下。
    在結實、穩固的溝底,管溝的寬度由施工所需要的操作空間決定,空間大小必須允許能夠正常進行管溝底部的正確準備及管溝填埋材料的填埋及夯實等工作,而且還要考慮到管溝開挖費用以及購買填埋材料等費用的經濟性。管溝的寬度值一般要考慮到管道的規格及所用的夯實工具。下表給出了相應的最小寬度值:

管道公稱直徑,毫米最小管溝寬度,米
75-400D+0.3
400D+0.5

    一般規定,當在地麵連接時,開溝寬度為D+0.3,當在溝內安裝或開溝回填有困難,不能滿足回填土密實度要求時,開溝寬度為D+0.5,且總寬度不小於0.7米。
    在沙土或淤泥的管溝內,如果不易作出一個直立的管溝側壁,那麽可以做一個45°或能夠支撐溝壁材料的一個坡度。如果管溝較寬,那麽為了支撐最終的填埋層重量,初填埋材料必須被夯實。
3)管溝底的準備
    對於像供水、排汙或長距離輸送管線的壓力係統,除非設計圖紙有特殊要求,一般來說,管溝底的水平精度要求並不是很高。而對於重力排水係統,坡度的等級必須達到規定的要求。
    如果管溝底部相當平直,而且土壤內基本上沒有大的石塊,那麽就沒有必要再進行平整。當然,如果是一個沒有受到擾動的管溝底層,那就更好。但如果管溝底已經被擾動或在開挖的過程中必須被擾動,那麽其密實度至少應該達到其周圍填埋材料的密實度,開挖的管溝底部一般要用直徑不超過50mm的沒有尖銳棱角的小石頭再混和一些沙土和粘土等材料墊平。所有規格的HDPE管道一般都可以適應少量局部的管溝底的不平坦,但如果在回填材料中含有帶尖棱的石頭或堅硬的頁岩,那麽就可能會在管道表麵產生應力集中區以致損傷管道。
    對於在頁岩及鬆散的岩石土壤中的開挖,為了避免與鬆散的岩石接觸,必須為HDPE管道提供一個均一的溝床,一般的做法是開控管溝底時應比規定的等級挖深至少150mm,然後用適當的填埋材料回填至規定高度,並夯實到90%或更高的密實度。
    對於支撐強度較小的濕粘土或沙土等類似的不穩定土壤,管溝的開挖的深度要比規定的值深100-150mm。然後用指定的或原開挖的材料進行回填,這樣即可保證為HDPE管提供一個均一的支撐。在不穩定的有機土壤中,如果安裝地點的地下水位較高以致於淹沒了管道,可以在管道上增加額外的重量來抵抗管道受到的浮力,但這個額外的設計重量不應該超過基礎層的支撐強度。
4)管溝內管道的敷設
    A、管道應在溝底標高和管基質量檢查合格後,方可安裝。
    B、在管道被放入管溝之前,首先應該對管道進行全麵檢查,在沒有發現任何缺陷的情況下,管道才被允許吊入或滾入管溝內。
    C、管道通常會在地麵預先連接好,有時管道可能會被預先連接成大約150米長的許多管段,貯存在某一個地方,當需要下放及連接時,再被運到安裝地點,然後采用熱熔連接或機械連接的方式連接這些管段。
    D、管道安裝時,如遇管溝內積水應抽淨,每次收工時,敞口管端應臨時封堵。
    E、對於穿越鐵路、公路、河流、城市主要道路的管道,應減少接口,且組對前宜對管材進行強度和氣密性試驗。
    F、聚乙烯燃氣管道拖動和下管時,不能使用金屬材料直接捆紮和吊運。公稱直徑小於20mm的管道可以手工拖入管溝內;對所有的大管道、管件、閥門、消防栓及配件,應該采用適當的工具仔細將它們放到管溝內;對於長距離的管道的吊裝,推薦采用尼龍繩索。
    G、聚乙烯燃氣管道下溝時,應防止劃傷、扭曲和過大的拉伸與彎曲,最大拖動力不得大於由下式計算式中:F──最大拖動力( N );SDR──標準尺寸比;D──管材外徑( mm )。
    H、聚乙烯燃氣管道利用柔性自然彎曲改變走向時,其彎曲半徑不應小於 25 倍的管材外徑。
    I、聚乙烯燃氣管道敷設時,應在管頂同時隨管道走向敷設示蹤線。
    J、聚乙烯燃氣管道敷設完畢後,應對外壁進行外觀檢查,無影響產品質量的劃痕、磕碰等,方可對管溝進行回填,並作好紀錄。
    K、在管道插入聚乙烯管敷設時應符合下列要求。
    a)、聚乙烯燃氣管道插入敷設時,插入起始端工作坑的長度應滿足施工要求。
    b)、聚乙烯燃氣管道插入施工前,舊管道各節點的三通、彎頭等應予以開挖並切除,開挖及切除長度應滿足施工連接需要。
    c)、舊管道可使用清管設備清除管道內壁沉積物、尖銳凸緣和其他雜物;並使用和插入的聚乙烯管道同種規格的管道進行穿越測試,測試管段長度不應小於4m,達到穿越通暢,管道表麵劃傷不超過壁厚的 10% 為合格;否則,應繼續清理,直到達到上述要求為止。
    d)、插入施工時,應在舊管端加一個硬度大於插入管的漏鬥形導滑口。
    e)、插入後管道各節點三通、彎頭等應使用電熔承插連接,連接應在各管段穿插完成至少靜置24h後進行。
    f)、插入各管段端口處與原管道環型空間應用密封材料予以密封。
    g)、應按《施工規範》的要求回填工作坑,管道底部和兩側的密實度必須達到要求。
5)最終的管道連接與裝配
管溝內管道的熱熔連接同地麵上管道的熱熔連接方式相同,但必須保證所連接的管道在連接前必須冷卻到土壤的環境溫度。
    HDPE管道與金屬管道、水箱或水泵相連時,一般采用法蘭連接。對於HDPE管材之間,當不便於采用熱熔方式連接時,也可采用法蘭連接。法蘭連接時,螺栓應預先均勻擰緊,待8小時以後,再重新緊固。
6HDPE管道的壓力測試
    HDPE管道係統在投入運行之前應進行壓力試驗。壓力試驗包括強度試驗和水密性試驗兩項內容。測試時一般推薦采用水作為試驗介質。
強度試驗
    在排除待測試的管道內的空氣之後,以穩定的升壓速度將壓力提高到要求的壓力值,壓力表應盡可能放置在該段管道的最低處。
    壓力測試可以在管線回填之前或之後進行,管道應以一定的間隔覆土,尤其對於蛇行管道,壓力試驗時,應將管道固定在原位。法蘭連接部位應暴露以便於檢查是否泄漏。
    壓力試驗的測試壓力不應超過管材壓力等級或係統中最低壓力等級的配件的壓力等級的1.5倍,開始時,應將壓力上升到規定的測試壓力值並停留足夠的時間保證管子充分膨脹,這一過程需要2-3小時,當係統穩定後,將壓力上升到工作壓力的1.5倍,穩壓1小時,仔細觀察壓力表,並沿線巡視,如果在測試過程中並無肉眼可見的泄漏或發生明顯的壓力降,則管道通過壓力測試。
    在壓力測試過程中,由於管子的連續膨脹將會導致壓力降產生,測試過程中產生一定的壓力降是正常的,並不能因此來證明管道係統肯定發生泄漏或破壞。
水密性試驗
HDPE
管道采用電熱熔方式連接,使得HDPE管道具有較傳統管材更為優越的水密性能。
    水密性試驗的測試壓力不應超過管材壓力等級或係統中最低壓力等級的配件的壓力等級的1.15倍,當管道壓力達到試驗壓力後,應保持一定時間使管道內試驗介質溫度與管道環境溫度達到一致,待溫度、壓力均穩定後,開始計時,一般情況下,水密性試驗應穩壓24小時,試驗結束後,如果沒有明顯的泄露或壓力降,則通過水密性試驗
7)回填與夯實
    一般情況下,可以采用以下三類材料作為HDPE管道的回填材料;
第一類:5-40mm的棱角石頭,包括大量當地容易取得的材料,如珊瑚、碎礦渣、碎石及碎貝殼;
第二類:最大直徑40mm的粗沙及砂礫,包括含有少量粉末的不同等級的沙子或砂礫,一般是粒狀的且是不粘的,可以是濕的也可以是幹的;
第三類:優良的沙子與粘土砂礫,包括細沙,粘沙及粘土砂礫的混和物。
    一般情況下,腋角及初回填要求至少要達到90%以上,夯實層應該至少達到距管頂150mm的地方,對於距管道頂部少於300mm的地方應該避免直接搗實。
最終回填可能會采用原開挖土壤或其它材料,但其中不得含有凍土、結塊粘土及最大直徑不得超過200mm的石塊。

四、維修技術
    1、對小口徑管道,可以開控足夠的空間,切除破損管道換上一段新的管道進行維修;
    2、大口徑管道的維修可以采用法蘭連接的方法完成:先切除破壞的管道,然後將對接焊機放入溝中,將支撐環熔接到管道的每端,然後用法蘭連接替換的管道,法蘭連接段的長度必須經過預先計算適合管道之間的間距大小,
    3、此外、可以使用快速管堵節或修補器進行修補,但該修補方法與法蘭或熔接修補不同,不發球永久性修補。這種類型的修補一般適用於埋地應用領域,因為壓實的土壤會限製管道熱膨脹運動和因內壓作用導致的拉力。當管道擦拭幹淨,清除所有異物以後,將管道插入其中,緊固螺絲,試壓通過後,進行回填壓實。
    4、管道係統中的破壞管件一般采用法蘭連接的方式換上一個新的管件,不推薦采用熱空氣或擠出焊接的方法進行修補。此外,在某些特定場所,可采用熱收縮套或電熔修補管件去修補一個管道刺孔或泄漏點。

五、注意事項
    盡管目前HDPE管道已經成功應用於許多領域,但在使用過程中仍需要注意以下幾個事項:
    1、熔接:熱熔連接時,溫度必須到210±10℃,應注意避免過火燒焦。
    2、埋地:在管溝內工作時,必須考慮必要的安全措施。
    3、測試:推薦以水為壓力測試介質,在測試時,應采取措施防止管道運動或損壞。
    4、定位:聚乙烯材料不能被磁性定位設備所控製,可采用其它方法檢測聚乙烯管線,包括示蹤線、標示帶、檢測帶、畫線標示、電子標示係統和聲控管線示蹤方法進行探測。
    5、氣壓:HDPE管道不能應用於高壓氣體輸送領域。
    6、應用範圍:有些場合不推薦使用HDPE管道,請向供貨商谘詢其耐化學腐蝕性能。
    7、靜電:HDPE管道拌有高的靜電,在易燃易爆氣體場合,應采取相應的消除靜電的措施。
    8、衝擊性能:HDPE管道抗衝性好,用錘子去敲打管道,應注意管道會產生一定的回彈力。
    9、盤卷:盤卷的小口徑HDPE管道象彈簧一樣儲存有能量,如果切開包裝帶,會產生較大的回彈力。
    10、儲存:如果管材必須堆積儲存,那麽應避免過高堆積,並且應直排堆放,如果管道的堆放不適當,管材可能會發生變形。
    11、重量:盡管HDPE管道較其它傳統管材輕,但仍具有一定的重量,因此在搬運和施工時應小心謹慎。
    12、卸貨:必須使用正確的卸貨設施,應檢查所有用於搬運的工具是否符合要求。