?、诩夹g特點 異徑HDPE管穿插法修復在線舊管道技術具有以下特點。
a.HDPE管材化學穩(wěn)定性非常好,一般酸堿都不會腐蝕,不會滋生細菌、微生物或結垢生銹,管材本身無毒。
b.優(yōu)異的耐磨性能,德國用分別含有7%和14%石英砂的水(流速為7 m/s)對HDPE管及鋼管進行耐磨試驗,結果表明,HDPE管的耐磨性為鋼管的4倍。
c.HDPE管的摩擦阻力系數(shù)非常小,達到相同的輸送流量,HDPE管的內(nèi)徑只需新不銹鋼管的96%,球墨鑄鐵管的93%,使用10~20年球墨鑄鐵管的87.8%,水泥管的90.7%。
d.內(nèi)襯HDPE管的管具有較高的承壓能力,壁厚為7 mm的舊鋼管{多處穿孔直徑為12 mm)內(nèi)襯HDPE管后,承壓能達到3 MPa。
e.管道整體性能好,質(zhì)量可靠。它充分發(fā)揮了各層材料的特點。HDPE管是一種改性熱塑性材料,具有良好的物理化學特性,特別是具有突出的耐磨性,使用壽命長達50年。使主體管道的抗壓,耐壓、抗沖性能大有提高。
f. 舊管道修復成本為管道成本50%,壽命可達50年。
g. 修復速度快,一次性修復距離長。穿插HDPE管速度可達15~20 m/min,一次穿插1~2km。
h.全線焊接,無法蘭。使用特殊接頭技術,可以實現(xiàn)全線焊接,無法蘭。
i.使用范圍廣。適用于φ75~1200 mm的鑄鐵管、水泥管、鋼管等各種材質(zhì)管道。
?、趹脤嵱?大港油田—滄州化肥廠天然氣管道φ529全長90 km,運行26年,腐蝕相當嚴重。用HDPE管穿插修復舊管道,創(chuàng)造了大口徑管道一次穿插1. 35km的最長記錄。
(4)管道穿插和翻襯技術應用在污水管道改造。齊魯石化公司乙烯改建工程10#生產(chǎn)、生活污水管道、管徑分別為D400mm、D500 mm、D600 mm、D650 mm、D700 mm、Dll00 mm;管材全部采用鋼筋混凝土排水管,全長共6384 m;井原為磚砌排水檢查井,共154座?,F(xiàn)管道腐蝕嚴重,致使管道漏水,污染地下水源。所以必須對l0#舊管道進行防腐。
?、俟艿来┎寮夹g 用高密度聚乙烯(HDPE)管插入金屬或砼管道后形成了一種新的管道結構,使HDPE管的護腐性能和原管道的力學性能合二為一,從而大大提高了管道的整體性,使用壽命可以延長40~50年。這種施工方法在美國、德國、英國、瑞典等國家均已被采用,在我國尚處于開發(fā)試用階段。
a.在穿插過程中HDPE管遇到的擦傷是確定HDPE管口徑的主要因素;金屬管道內(nèi)壁的毛刺、焊瘤以及管道的彎曲都會對HDPE管表面形成損壞。HDPE管口徑越大,穿插越困難,表面損傷也越大;據(jù)國外實踐經(jīng)驗及資料介紹,HDPE管的最大截面可占鋼管內(nèi)徑的85%,對于砼管道可以適當放大;美國科羅拉多PUblce公司把口徑457mm的HDPE管插入口徑為508mm的鑄鐵管中。國外資料指出這是當前世界上間隙最小的穿插更新工程。
b.管徑下限選擇 主要是考慮冰凍影響,地下水會通過腐蝕孔洞、鋼管切割端進入HDPE管與鋼管之間的環(huán)形空間。在地下水位較高的北方地區(qū),如果管徑選用偏小,結凍膨脹后對HDPE管的向內(nèi)、向外的徑向壓力有時會把HDPE管完全擠扁。因此設計時應進行認真核算。
對于埋設在冰凍線以下的管道,可以不受此下限的限制。
管徑的確定,見表6—23。
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鋼筋混凝土管徑/mm | 穿插的HDPE管徑/mm | 管長/mm |
D400 | De355×13.67 | 1181 |
D500 | De450×17.4 | 1140 |
D600 | De560×21.6 | 1230 |
D650 | De560×21.6 | 920 |
D700 | De630×24.3 | 1199 |
c.流量計算 采用HDPE管進行穿插后不會造成流量的減少,這可通過下面分析來確認。排水管的流量按照曼寧公式進行計算
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式中 Q——流量,m3/s;
n——粗糙系數(shù);
W——水流斷面,m2;
R——水力半徑,m;
I——水力坡降。
鋼筋混凝土管粗糙系數(shù)n=0.014,HDPE管的粗糙系數(shù)n=O.009,當管徑減小一級后通過公式計算可知,其流通能力并不減少,若用在非滿流重力管道中,則更能滿足要求。
d.HDPE管材特性 山東勝利股份有限公司塑膠分公司生產(chǎn)De20~630 mm,承受壓力0.4 MPa、0.6MPa、1.0 MPa的HBPE管。其性能與國外的同類產(chǎn)品相同。它質(zhì)量輕,密度為O.959 g/cm3,約為鋼管的1/8。具有良好的撓性,不用加熱的情況下,可以管徑20倍的彎曲半徑裝設,應用于管道穿插中。具有良好的韌性,不會脆裂,具有撓性可彎曲且耐沖,在-60~60℃的溫度范圍內(nèi)不會因外力撞擊而變形。
耐腐蝕性好,耐化學介質(zhì)、土壤腐蝕,可輸送化學介質(zhì),不會產(chǎn)生降解作用。輸汽油、酒精、苯、四氯化碳、原油、煉油等碳氫化合物液體濃度達5%,這些物質(zhì)會滲入管中,造成環(huán)向應力降低,但對管子本質(zhì)并無明顯影響。
HDPE管內(nèi)壁光滑及其本身的性能所致,其內(nèi)壁不易結垢,特別適宜于輸送易結垢的介質(zhì)。阻力小,流量增加。
HDPE管可采用熱熔或電熔焊接,形成了一個管道整體。爆破實驗表明,管道連接處非常牢固。
HDPE管特別適宜于輸送腐蝕介質(zhì),并解決了管道接口及管道本身由于腐蝕而造成的腐蝕介質(zhì)滲漏問題,從而保護了環(huán)境,具有良好的社會效益。
e.施工要求 利用高壓水射流清洗方法,對管道中的污物,淤泥及結垢清除干凈。
挖掘操作坑,在插入及穿出端分別挖掘操作坑。
利用熱熔焊接法將HDPE管在地面上連接成段,注意焊接質(zhì)量。用機械或人工拖拉進行穿插。施工完畢后,HDPE管和鋼筋砼管道之間的環(huán)形空間用防水材料填充。最后進行閉水試驗。
②翻襯技術 其原理是將具有防滲透、耐腐蝕保護膜的復合增強軟管作為載體,浸漬骨架基料后用水作動力將事先制好的復合軟管翻襯進入管內(nèi),使管材的內(nèi)壁襯上一層具有高強度剛性耐腐蝕的內(nèi)襯材料,固化后在舊管內(nèi)形成整體性強的、光滑的“管中管”。
天津開發(fā)區(qū)重新修復了管道,10#污水管道D650 mm、L=306m、Dll00mm、L=622m的管道,效果良好。