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PE管道施工手册


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高密度聚乙烯(PE)管道系统

设计施工手册第一版

施工手册
一、概述 聚乙烯管材是以聚乙烯树脂为主要原料,添加一定量的热稳定剂、着色剂和加工助剂 经挤出成型而制成。聚乙烯树脂具有化学性能稳定 、气体渗透性低、吸水性小、 、介电性能 高等特点,具有无毒、无味、价格低廉、加工成型容易等

有点。因而,聚乙烯管道被广泛 应用于燃气、供水、城市排水、建筑给水、建筑排水、农业排灌、化工流体输送以及电线 、 电缆护套等领域。 聚乙烯给水管道可广泛应用于一般用途的压力输水和饮用水输送,是未来城市供水的 理想环保管道。聚乙烯管道具有材质无毒、耐腐蚀、不结垢等特点,可以有效地提高管网水 质,保证现代生活品质;聚乙烯管道具有良好的耐水锤压力的能力,与管材一体化的熔接接 头及聚乙烯管道对地下运动和端载荷的有效抵抗能力,大大提高了供水的安全性和可靠性; 与传统的镀锌钢管和 PVC 管相比,聚乙烯管道内壁绝对粗糙度 K 值不超过 0.01mm,而且 使用 50 年不随时间变化,新的钢管或球墨铸铁管 K 值为 0.06mm,金属管道使用 20 年,K 值将增大 5-10 倍,因而使用聚乙烯管道可减小摩擦阻力、降低运行成本和节约能源,可有 效地降低供水能耗;镀锌管道和 PVC 管道在施工中或因地基沉降引起接口变形而造成暗伤 和接头漏失,增大了供水的漏失率,而聚乙烯管道是一种高柔韧性管道,对管基不均匀沉降 等环境因素适应能力强,聚乙烯管道独特的熔融连接方式,试压验收标准严格,大幅度降低 了城市水管网的漏失率。 二、PE 给水管产品特性 1、优良的产品特点 1)良好的施工性能:重量轻,搬运方便,快捷可靠,焊接工艺简单,施工效率高,埋 管只需挖掘机而不需大型设备,工程综合造价低; 2)长久的使用寿命: 在额定温度、额定压力状况下,可安全使用 50 年,不会因紫外线 辐射而遭受损害; 3)卓越的耐腐蚀性能:聚乙烯是惰性材料,可耐多种化学介质的侵蚀,无电化学腐蚀, 不需要防腐层, 土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用; 聚乙烯管道是优良的 电绝缘体,不会发生腐烂、生锈或电化腐蚀现象,也不会促进藻类、细菌或真菌生长。 4)良好的卫生性能:加工时不添加任何重金属盐稳定剂,材质无毒性,无结污层,不 滋生细菌,较好的解决了城市应用水的二次污染,完全符合 GB/T17219 饮用水输配设备的 卫生性能要求;
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5)优异的输送性能:管内壁光滑,绝对粗糙度 K=0.01mm,是镀锌管和球墨铸铁管的 六分之一,而且 K 值不随时间变化,内壁光滑,摩擦系数极低,介质通过能力高,输送能 力强,有效地降低了供水能耗和管路的压力损失; 6)良好的柔韧性能:聚乙烯管道是一种高韧性和挠曲性能好的管道,PE 给水管断裂伸 长率一般超过 500%,对管基不均匀沉降的适应能力非常强,对地下运动和端载荷具有有效 的抵抗能力, 大大提高了供水输送的安全性和可靠性, 在工程安装过程中可以改变管道走向 的方式绕过障碍物,极大的减少管件的用量并降低施工安装费用; 7)较好的耐冲击性:PE 管韧性好,耐冲击强度高,重物直接压过管道,不会导致管道 破裂;聚乙烯管道的低温脆化温度极低,可在-60℃到+60℃温度范围内安全使用,不会发生 管道破裂; 8)优良的挠性:聚乙烯的挠性使 PE 给水管可以进行盘卷。用于不开槽施工,PE 给水 管道的走向容易依照施工方法的要求进行改变; 9)良好的抗刮痕能力:聚乙烯管道具有缺口敏感性,高的剪切强度和优异的抗刮痕能 力, 耐环境应力开裂能力非常突出, 可有效避免给水管道系统因刮痕而造成材料的应力集中, 引发管道破坏的事故发生; 10)良好的耐磨性能:聚乙烯管道与钢管的耐磨性能对比试验表明,聚乙烯管道的耐磨 性是钢管的 4 倍,使得聚乙烯管道具有更长的使用寿命和更好的经济性; 11)可靠的连接性能: PE 给水管道主要采用熔接连接(热熔连接或电熔连接)和热熔 承插连接,热熔和电熔接口的强度均高于管材本体;与橡胶圈类接头或其他机械接头相比, 不存在因接头扭曲造成泄漏的危险。 2、技术性能要求
执行标准 适用范围 颜色 原材料 规格型号 GB/T13663-2000(管材) ,GB/T13663.2-2005(管件) 使用于温度温度不超过 40℃,工作压力不大于 1.0Mpa 市政饮水管材的颜色为蓝色或黑色,黑色管上应有蓝色色条,色条沿 管材纵向至少有三条;其他用途水管可以为蓝色或黑色。 PE80、PE100 20-400mm 性 项目 20℃静液压强度(100h) 环向应力: PE80-9.0Mpa,PE100-12.4 Mpa 静液压强度 80℃静液压强度(165h) 环向应力: PE80-4.6Mpa,PE100-5.5Mpa 80℃静液压强度(1000h) 2 不破裂,不渗漏 能 指 标 要求

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高密度聚乙烯(PE)管道系统 环向应力: PE80-4.0Mpa,PE100-5.0 Mpa 断裂伸长率,% 纵向回缩率(110℃) ,% 氧化诱导时间(200℃) ,min

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≥350 ≤3 ≥20 不破裂,不渗漏 ≥350 ≥10

物理性能

耐候性

1)

80℃静液压强度(165h) 环向应力: PE80-4.6Mpa,PE100-5.5Mpa 断裂伸长率,% 氧化诱导时间(200℃) ,min

(管材累计接 受≥3.5GJ/m2 老化能量后) 注:1)仅适用于蓝色管材

三、PE 给水管道的运输、装卸、储存及铺设 A、 管道运输 1)短距离搬运,不应在坚硬不平地面或石子地面上滚动,以防损伤管道。 2)管道若采用叠放运输时,应将管道保持稳定,管道之间适当留有缝隙,以防管道发 生滑动。 3)上下叠放运输,其高度不应超过 2 米。车、船与管道接触处,要求平坦,并用柔韧 的带子或绳子将其固定在运榆工具上,防止滚动和碰撞。 B、管道装卸 1)聚乙烯管主要采用机械装卸,装卸时应采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行安装, 不得采用钢丝绳和链条来装卸或运输管道。 2)管道装卸时应采用两个支撑吊点,其两支撑吊点位置宜放在管长的四分之一处,以 保持管道稳定。 3)在管道装卸过程中应防止管道撞击或摔跌,尤其应注意对管端保护,如有擦伤应及 时与供货方联系,以便妥善处理。 C、管道储存 1)当管道直接放在地上时,要求地面平整,不能有石块和容易引起管道损坏的尖利物 体,要有防止管道滚动的措施。 2)不同管径的管道堆放时,应把大而重的放下边,轻的放上边,管道两侧用木楔或木 板挡住。堆放时注意底层管道的承重能力,变形不得大于 5%。 3)聚乙烯管最高使用温度为 40℃,夏季高温季节,应避免日光曝晒,并保持管间的空 气流通,以防温度升高。 4)管道存放过程中,应严格做好防水措施,严禁在管道附近有长期明火。 D、管道出场检验 1)管道运到现场,可采用目测法,对管道是否有损伤进行检验,并做好记录与验收手
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续。 2)如发现管道有损伤,应将该管道与其它管道分开,立即通知管道供应商,进行检查, 分析原因并做出鉴定,以便及时妥善处理。 E、管道铺设 1)聚乙烯管与其他管道同槽平行敷设时,宜沿槽布置;上下平行敷设时,不得敷设在 热水或蒸汽管的上面,且平面位置应错开。 2)聚乙烯管不得在堆积易燃易爆材料的场地下面穿越。 3)聚乙烯管应敷设在原状土地基或经开槽后处理回填密实的地基上。 当管道在车行道 下时,管顶覆土不小于 0.7m。 4)聚乙烯管排水管道工程可同槽施工,但应符合一般排水管道同槽敷设设计、施工的 有关规定。 5)聚乙烯管穿越铁路 高等级道路路堤及构筑物等障碍物时, 应设置钢筋混凝土 、 钢、 铸铁等材料制作的保护套管。套管内径应大于聚乙烯管外径 300mm。套管设计应按相应的 有关规定。 6)地下水位高于开挖沟槽槽底高度的地区,地下水位应降至槽底最低点以下 0.5m。 管道在安装回填的全部过程中,槽底不得积水、泡槽或受冻。必须在工程已不受地下水影响 或满足基础强度和管道抗浮时才可停止降低地下水。 7)降水开槽沟槽支撑和管道交叉处理等技术要求,应按现行国家标准《给水排水管道 施工及验收规范》GB50268-97 及本地区排水管道技术规程中有关规定执行。 四、PE 给水管道系统设计 (1)概述 PE 给水管道系统的通用运行设计,应遵循以下准则: 1、 满足使用寿命要求; 2、 管材内径必须符合流量要求; 3、 管道壁厚必须符合压力要求; 4、 计算管径与管壁厚能同时满足规定的流量和压力要求; 5、 计算静载荷和动载荷等外力对管道的影响; 6、 按照最不利的外载荷状况,调整管壁厚度; 7、 根据环境温度或操作温度,重新确定管道的等级; 8、复核最后选定的管径和壁厚能否满足在给定温度、压力、流量和外力载荷下达到管
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道系统的预期寿命。 (2)水力设计 在管道输送液体介质的过程中,将产生压力损失。这种压力损失包括两部分:一是克 服液压介质沿管路流动过程中的摩擦及撞击阻力, 通常成为水头损失; 二是克服地形高差所 需的位能。 计算压能损失对管道系统的设计是至关重要的, 其设计要求保持能量供求的平衡 关系,即要保证压能损失(包括管道最终点所需的剩余压力)和泵站所供应的压力之间保持 一种平衡关系。 管路设计和计算中常遇到的有三类问题: ① 第一类问题:已知管径、管长和地形(即管线起点和重点的标高) ,当一定流量的 某种液体流过是,确定管路中压力降,或确定起点所需的压头,或计算水力坡降。 ② 第二类问题:已知管径、管长和地形,在一定压力降的限制下,确定某种液体通过 时的最大输送能力,即输送量的大小。 ③ 第三类问题:已知管长、地形及输送某种液体的能量,要求设计最经济的管径。 管内的液流常见的可分为两类。一类是非压力流,通常为液体在重力作用下流动,又 叫重力流。 另一类在压力下流动, 为满流, 又称压力流。 聚乙烯给水管道与通常的传统管道, 如金属管道相比, 突出的特点是聚乙烯管道的内壁粗糙度要小得多, 因此可以减小摩擦损失, 降低运行成本及节约能源。 (3)圆管内影响水头损失的因素 管内流动阻力的产生,其原因是多面的。下面是影响水头损失的几个重要因素: ① 水力半径 . 由于管壁界面的限制,使液流与管壁接触,发生流体质点与管壁间的摩擦和撞击,消 耗能量,形成阻力。所以,接触面积的大小常是影响阻力的一个重要因素。通常把管内液流 断面的周长叫做湿周,用 ? 表示,湿周越长,阻力越大。同时,管路断面面积的大小也将 是影响阻力的一个重要因素。 大口径管路对其中通过的全部流体来说, 与管壁接触的流体所 占比例较小,因而流动比较畅快;反之,小口径的管路,与管壁的流体占全部流体的比例就 较大,因而较难流动。流体力学上就用断面面积 A 和湿周长度 ? 的比值来标志管路的几何 形状对阻力的影响,用 R 表示,称为水力半径。 即

R ?
?

A

?

(1-1)

对常见的圆管(满流)来说,水力半径:

R?

4

d2

?d

?

d 4

(1-2)

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式中,d 为管内径,m。. 水力半径越大,流动的流动阻力越小;水力半径越小,流体的流动阻力越大。 ②、管壁粗糙度 当液流近管壁流速达到一定程度时,粗糙度会引起较大的涡流而消耗能量。不同材料 制作的管材,管内壁粗糙度也不一样。 管壁的绝对当量粗糙度(⊿)是指管内壁突起高度的统计平均值,由于管的材料和制 造工艺等各种原因,管内壁难免是凹凸不平的;其突起的程度及分布具有随机性。相对当量 粗糙度为⊿/d,d 为管内径。下表列出了常用水管的绝对当量粗糙度的数值。 常用水管的绝对当量粗糙度⊿值 水管种类 新无缝钢管 玻璃管、塑料管 一般情况钢管 旧钢管 ③、管路的长度 管路的长度直接影响接触面积的大小,应对流动阻力起主要作用。 ④、流体内部的运动特性与圆管内的流态 以上所述各种因素均属于外部条件, 只能说明形成阻力的部分原因, 是第二位的原因。 形成阻力的根本原因还在于流体内部的运动特性。 流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象,质点的摩擦所表现的粘性,以及质点发 生撞击引起的运动速度变化所表现的惯性, 才是流动阻力的根本原因。 管内液体流动时具有 两种不同的流态,即层流和紊流。一般用雷诺数判别水流的状态,圆管满流时可根据以下公 式计算出雷诺数: ⊿值/mm 0.04~0.17 0.0015~0.015 0.19 0.60 水管种类 新铸铁管 旧铸铁管 镀锌钢管 钢筋混凝土管 ⊿值/mm 0.2~0.3 0.5~1.6 0.152 1.8~3.5

Re ?
式中

ud v

(1-3)

Re ——雷诺数;

u ——断面平均流速,m/s;
d ——管内径,m;

v ——液体的运动粘度,m2/s。
当雷诺数小时,粘滞阻力起主要作用;雷诺数大时,惯性损失起主要作用。水是最常 见的介质,它的运动粘度可按下表取值。

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水的运动粘度( v )
温度℃ 0 5 10 15 20 25 30

v (10-8m2/s)
182.5 154.3 133.0 116.5 102.0 90.6 81.7

温度℃ 35 40 45 50 55 60 65

v (10-8m2/s)
73.6 66.6 61.1 56.0 51.8 47.9 44.5

温度℃ 70 75 80 85 90 95 100

v (10-8m2/s)
41.4 38.7 36.2 34.0 32.1 30.3 28.8

水管设计推荐的流速见下表。 水管设计推荐的流速 管道种类 推荐流速(m/s) (4)水头损失的计算方法 水头损失分为沿程水头损失和局部水头损失。一般供水管道系统中,沿程水头损失是 主要的,通常约占总损失的 90%,而局部水头损失仅占 10%左右。 ①、沿程水头损失理论通用计算方法 水泵吸水管 1.2-2.1 水泵出水管 2.4-3.6 一般供水管 1.5-3.0 室内供水立管 0.9-3.0

L? 2 hL ? ? d 2g
式中

(1-4)

hL ——沿程水头损失,m;
L——管道长度,m;

? ——水力摩阻系数;
d——管道内径,m; g——重力加速度,m/s2。

? ——平均流速,m/s;

,m/m,则 hL /L 为单位长度管道的水头损失,称为水力坡降(i)

i??

1 2 ? d 2g

(1-5)

式(1-4)和式(1-5)称为达西-魏斯巴赫公式。 水力摩阻系数 ? 是管道水力计算的关键参数, 随流态而不同, 是雷诺数 Re 和管壁相对 当量粗糙度⊿/d 的函数。对于聚乙烯热塑性管道,因为其粗糙度很低,在通常情况下,其水 力摩阻系数的计算如下,即

如果计算出了 ? 值,就可以依据式(1-4)计算沿程水头损失。 ②、沿程水头损失的常用计算方法 聚乙烯热塑性管道常用计算方法一般采用 Hazzen-Willianms 公式,即

? 68 ? ? ? 0.11? ? ?R ? ? e?

0.25

?

0.3164 0.25 Re

(布拉修斯公式 ) (1-6)

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Q ? 0.2785 2.63i 0.54 Cd
式中 Q——流量,m3/s; d——管道内径,m; 不同的管道,C 值不同: PE、PP 等热塑性管道 钢管(新) (30 年) 球墨铸铁管道(新) (30 年) C=155(不随运行时间变化) C=130~145 C=115 C=130 C=90 C——Hazzen-Willianms 摩阻值; i——水力坡降,m/m。

(1-7)

③、PE 热塑性管道的水头损失的图算法

PE 热塑性管道水头损失计算图 如图所示,是根据 10℃的水,采用⊿=0.003mm,给定流量下的水头损查阅方法为: a、计算出要采用管道的内径; b、将此内径值标注在 A 线上;
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c、在 B 线上标注要求的流量; d、将 A、B 线上的标注点连线,并延伸到 C 线和 D 线上; e、在与 C 线交叉点上读出流速; f、在与 D 线的交叉点上读出每 100m 管长的水头损失。 五、PE 给水管道安装 1、适用用范围 PE 给水管道适用于不超过 40℃,一般用途的压力输水,以及饮用水的输送。管材公 称压力范围为 0.32Mpa-1.6 Mpa.公称外径为 20mm-400mm, 产品颜色为蓝色或黑色带蓝条 (暴 露在阳光下的管道必须是黑色) 。 2、管道的连接方式 聚乙烯管的连接方便简单,连接的方法也多种多样,成熟常用的一般分为三种:热熔 连接(对接焊) 、热熔承插连接、电熔连接(电熔焊)和钢塑转换连接。聚乙烯(PE)材料 在 60℃以下几乎没有溶剂的特性,熔接的连接是其最根本的连接方法。 (1)、热熔对接连接 1) 、热熔对接连接的要求: ? 需用专用的热熔对接机具。 ? 应检查有无产品出厂合格证,并索要出厂检验报告; ? 一般适用于管径 ≥ 90 mm 管;管壁厚度 > 6mm。 ? 适用于同种牌号、材质的管材与管材,管材与管件连接。性能相似,不同牌号材质 的连接需试验验证。 ? 不使用明火。 ? 在寒冷气候(-5 度以下)和大风环境下进行连接操作时,应采取保护措施,或调 整连接工艺。 2) 、热熔对接连接的优点 ? 因不使用电熔管件,可以降低工程成本。 ? 机具维修简单。 ? 连接工艺操作简单易学。 3)热熔对接连接的具体步骤 热熔对接连接,是采用热熔对接焊机,利用加热熔融后相互对接融合,经冷却固定而 连接在一起的方法。聚乙烯管材的焊接一般分三个阶段,加热段、切换段、对接段。焊接工
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艺流程如下: 材料准备 熔融对接 夹紧 冷却 切屑 成品 对中 加热 吸热 切换

由以上的工艺曲线图和流程图经过细化分解成为工艺步骤: 材料准备 用于焊制管件的管材的圆度应高于标准值,下料时要留出 10-20mm 的切削 余量。 加紧 用于管道连接时应将两待焊管材置于平坦的地面夹紧管材 根据所焊制的管件

更换基本夹具,选择合适的卡瓦,切削前必须将所焊管段夹紧。 切削 切削所焊管段端面的杂质和氧化层,保证两对接端面平整、光洁。 对中 两对焊管段的错边应越小越好,如果错边大,会导致应力集中,错边不应超过壁 厚的 10%。 加热 保证有足够的熔融料,以备熔融对接时分子相互扩散。 切换 从加热结束到熔融对接开始这段时间为切换周期, 为保证熔融对接质量, 切换周 期越短越好。 熔融对接 是焊接的关键,熔融对接过程应始终处于熔融压力之下进行。 冷却 由于塑料材料导热性差,冷却速度相应缓慢。焊缝材料的收缩、结构的形成过程 在长时间内以缓慢的速度进行。因此,焊缝的冷却必须在一定的压力下进行。 在焊接过程中, 操作人员应参照焊接工艺卡各项参数进行操作, 而且在必要时, 应 根据天气、环境温度等变化对其进行适当调整。其具体步骤如下 : a、将与管材规格一致的卡瓦装入机架; b、 准备足够的支撑物, 保证待焊接管材可与机架中心线处于同一高度, 并能方便移动; c、设定加热板温度 200~230℃; d、接通焊机电源,打开加热板、铣刀和油泵开关并试运行; e、核对欲焊接管材规格、压力等级是否正确,检查其表面是否有磕、碰、划伤, 如 伤痕深度超过管材壁厚的 10%,应进行局部切除后方可使用; f、用软纸或布蘸酒精清除两管端的油污或异物; g、将欲焊接的管材置于机架卡瓦内,使两端伸出的长度相当(在不影响铣削和加热的 情况下尽可能短,宜保持 20~30mm),管材机架以外的部分用支撑物托起,使管材轴线与 机架中心线处于同一高度,然后用卡瓦紧固好;
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h、置入铣刀,先打开铣刀电源开关,然后再合拢管材两端,并加以适当的压力,直到 两端有连续的切屑出现后(切屑厚度为 0.5~10mm,通过调节铣刀片的高度可调节切屑厚 度),撤掉压力,略等片刻,再退开活动架,关闭铣刀电源; i、 取出铣刀, 合拢两管端, 检查两端对齐情况 (管材两端的错位量不能超过壁厚的 10% , 通过 调整管材直 线度和松紧 卡瓦予以改 善;管材两 端面间的间 隙也不能超 过 0.3mm (de225mm 以下)、0.5mm(de225mm~400mm)、1mm(de400mm 以上),如不满足要求, 应再次铣削,直到满足要求; j、测量拖拉力(移动夹具的摩擦阻力),这个压力应叠加到工艺参数压力伤,得到实 际使用压力; k、检查加热板温度是否达到工艺温度设定值; l、加热板温度达到设定值后,放入机架,施加规定的压力,直到两边最小卷边达到规 定高度时,压力减小到规定值(管端两面与加热板之间刚好保持接触,进行吸热),时间达 到后,松开活动架,迅速取出加热板,然后合拢两管端,其切换时间尽量缩短,不能超过规 定值,将压力上升到规定值,保压冷却,冷却到规定时间后,卸压,松开卡瓦,取出连接完 成的管材。 4)、热熔对接连接工艺 焊接工艺参数与焊接直接有关的参数为:温度、时间、压力。焊接工艺曲线图表示为焊 接过程压力与时间的关系图。

焊接工艺曲线图

壁厚 e/mm

加热时的卷边高度 吸热时间 ta2/S

允许最 增压时 焊缝在保压状态下的冷却 时间 tf2/min

h/mm 温度 (T) 210 ta2=10×e 温度(T): : ( 大切换 间 11

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高密度聚乙烯(PE)管道系统 tf1/S

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±10)℃吸热压力 (210±10)℃吸热压 时间 Pa1:0.15MPa <4.5 4.5~7 7~12 12~19 19~26 26~37 37~50 50~70 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 力 Pa2:0.02MPa 45 45~70 70~120 120~190 190~260 260~370 370~500 500~700 tu/S 5 5~6 6~8 8~10

Pf1=Pf2=0.15MPa

5 5~6 6~8 8~11

6 6~10 10~16 16~24

10~12 11~14 24~32 12~16 14~19 32~45 16~20 19~25 45~60 20~25 25~35 60~80

Pa1 加热压力 pa2 吸热压力 pf1 熔接压力 pf2 冷却压力 ta1 加热时间 Tu 切换时间 (包括加热板撤出时间) tf1 增压时间 tf2 冷却时间 5)、熔融对接过程易出现的质量问题及解决办法。 影响焊制管件质量的因素很多,如材料、工艺等。焊制过程中易出现的质量问题及解 决办法见下表。 熔融对接过程易出现的质量问题及解决办法 质量问题 焊道窄且高 产生原因 熔融对接压力高、加热时间长、加热温 度高 焊道太低 熔融对接压力太低、加热时间短、加热 温度低 焊道两边 不一样高 ①被焊的两管材的加热时间和加热温 度不同 ②两管材的材质不一样,熔融温度不一 样高,使两管材端面的熔融程度不一样 ③两管材对中不好,发生偏移,使两管 材熔融对接前就有误差 焊道中间, 有深沟 熔融对接时熔料温度太低,切换时间太 长
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解决办法 降低熔融对接压力, 缩短加热时间、 降低加热板温度 提高熔融对接压力及加热板温度、 延长加热时间 ①使加热板两边的温度相同 ②选用同一批或同一牌号的材料 ③使设备的两个夹具的中心线重 合,切屑后要使管材对中

检查加热板的温度, 提高操作速度, 尽量减少切换时间

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接口严重 错位 局部不卷边或 外卷内不卷或 内卷外不卷

熔融对接前两管材对中不好,错位严重

严格控制两管材的偏移量,管材加 热和对接前一定要进行对中检查。

①铣刀片松动,造成管端铣削不平整, ①调整设备处于完好状态,管材切 两管对齐后局部缝隙过大 ②加压加热的时间不够 ③加热板表面不平整,造成管材局部没 有加热 削后局部缝隙应达到要求 ②适当延长加压加热的时间,直到 最小的卷边高度达到要求 ③调整加热板至平整使加热均匀 ①降低熔融对接压力 ②降低加热温度、减小加热时间

假焊

①熔融对接压力过大,将两管材之间的 熔融料挤走 ②加热温度高或加热时间长,造成熔融 料过热分解

(3)、电熔连接 电熔连接是将电熔管件套在管材、管件上,预埋在管件内表面的电阻丝通电发热,产 生热能加热、熔化电熔管件的内表面和与之承插的管材外表面,使之熔为一体。 1)、电熔连接的要求: ? 需用专用的电熔连接机具。 ? 不得使用明火。 ? 在寒冷气候(-5 度以下)和大风环境下进行操作时,应采取保护措施或调整连接 工艺。 2)电熔连接的优点 ? 适用于所有规格尺寸管; ? 适用于同种牌号,材质的管材与管件,管材与管件连接,适用于不同牌号、材质的 管材与管材、管材与管件连接; ? 不易受环境、人为因素影响。 ? 设备投资低,维修费用低。 ? 连接操作简单易掌握。 ? 保持管道内壁光滑,不影响流通量; ? 焊口可靠性高。 3)电熔连接的具体步骤 电熔连接是将电熔管件套在管材、管件上,预埋在管件内表面的电阻丝通电发热,产生 热能加热、熔化电熔管件的内表面和与之承插的管材外表面,使之熔为一体。其具体步骤如 下: ①用塑料管材切刀或带切屑导向装置的细齿切断管材, 并使其断面垂直于管材轴线, 用
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小刀切除内部边缘的毛刺; ②清洁管材待连接面上的污物,标识插入深度,并刮除其表皮; ③将承口管件滑入插口端,并正确定位; ④固定并校直定位夹具,检查管材端部是否对正,必须保证在统一轴线上; ⑤设置好电熔焊机工艺参数,并开始焊接; ⑥检查焊接周期是否正确完成; ⑦冷却过程中必须让接头处于夹紧状态,并保证冷却时间。 ⑧冷却完成后,卸压,松开夹具,取出连接完成的管道,焊接完成。 (4)热熔承插连接 热熔承插连接主要用于 PP-R、PP-B 和 PB 冷热水管道的连接,在聚乙烯管道连接中已 经极少使用。 热熔承插连接必须使用注塑成型的承口管件, 一般用于直径小于 63mm 的管材。 其具体操作步骤为: ①准备:将加热工具加热到熔接温度,聚乙烯管道的熔接温度通常为 260±10℃.插口 管末端应切割平整, 与中心线垂直, 用笔在承口和插口上做好适当的标记, 以利于连接定位。 必要时,必须对承口和插口进行圆整处理,或对插口管连接端刮屑。 ②连接:利用加热工具的凹模熔化插口端的外表面,凸模熔化承口端的内表面,这一过 程的时间必须根据连接尺寸而定;迅速移走加热工具,时间尽可能短,将插口端迅速插入承 口端,在达到连接强度之前,应将接头固定,自然冷却至环境温度。聚乙烯管道热熔承插连 接推荐工艺参数见下表。 聚乙烯管道热熔承插连接推荐工艺参数(熔接温度 260±10℃) 管道外径,mm 20 25 32 40 50 63 (5)、钢塑接头的连接 聚乙烯管与金属管材及阀门、流量表、压力表等管路附件的连接,通常采用钢塑过渡 连接方法。聚乙烯管道主要有如下几类方法: ① 聚乙烯法兰接头; ② 预制过渡管件:钢塑管连接过渡管件和钢制过渡法兰接头; ③ 现场装配压缩型机械管件; ④ 电阻丝热收缩套筒。 钢塑接头用于聚乙烯管与钢管的转换连接,在实际使用过程中一般有两种形式:
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加热时间,s 5 7 8 12 18 24

最大转换时间, s 4 4 6 6 6 8

最小冷却时间, s 2 2 4 4 4 6

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? ?

对于小口径的聚乙烯管(管径≤63) ,一般采用一体式钢塑转换接头。 对于大口径的聚乙烯管(管径>63) ,一般采用钢塑法兰组件进行转换连接。也可 以采用一体式的钢塑转换接头。

六、聚乙烯埋地管道工程的安装 聚乙烯管道的埋地铺设与其它材质的管道铺设是类似的。聚乙烯管道是柔性的,在一 定程度上依赖于填埋层材料对管材的支撑。 管材要求有稳固的垫层, 在掖角处要有均衡的支 撑。管材需要来自侧面的支持,侧面的支持来自管材两面铺设的稳固填埋材料,管材上边必 须提供足够的空间以便夯实填埋料。 1、土石方工程 (1)测量 1)PE 给水管道工程的线路测量包括定线测量、水准测量和直接丈量。 2)定线测量要测定管道的叫心线和转角,并应测量管道与相邻的永久性建筑物的位 置关系,必要时应在地面上设立标志,测量精度闭合差为+n(s) 为测站数,管道与建筑 。n 物的距离参见下表: 给水管道与建筑构筑物及其它管道的间距(m) 构 筑 物 最小水平间距 铁路 5 建筑红线 5 街树中心 1.5 电杆 1.0 电缆 1.0 煤气管 1.0-2.0 热力管 1.5 污水管 1.5

(2) 、沟槽开挖 管沟开挖前应设置测量控制网点,清理和平整场地,并使场地排水畅通,从管沟挖出 的土宜在管沟两侧堆成土堤,防止地表水进入沟槽,土堤坡角至沟槽边缘的距离不宜小于 0.8m;受地表面径流威胁的管段,在管道施工时,应做好临时防洪和排洪设施,严禁洪水泻 入沟槽,淹毁地基、浮起管道、泥沙淤积和堵塞管道等事故发生。 1)在无地下水的地区开槽时,如沟壁可不设边坡,一般沟深不超过如下规定: 密实的砂土和砾石土 硬塑、可塑的粉质粘土及粉土 硬塑、可塑的粘土和碎石类土 坚硬的粘土 1m 1.25m 1.5m 2m

2)在无地下水和土壤具有天然温度构造均匀的条件下开挖沟槽时,如沟深超过上述规定, 沟壁最大允许坡度(不设支撑)应符合下表规定。 土类名称 中密的粘土 沟边坡度(高:宽) 坡顶无载荷 1:10
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坡顶有载荷 1:1.25

坡顶有动载 1:1.50

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中密的碎石类土 (充填物为 土) 硬塑的粉土 高密的碎石类土 (充填物为 土) 硬质的粉质粘土、粘土 老黄土 软土

1:0.75 1:0.67 1:0.50 1:0.33 1:0.10 1:1.00

1:1.00 1:0.75 1:0.67 1:0.50 1:0.25

1:1.25 1:1.00 1:0.75 1:0.67 1:0.33

注:有载荷指堆土或材料等,动载指机械挖土或汽车运输作业等。有载荷或动载荷距沟边缘 的距离应保证边坡和直立壁的稳定, 堆土或材料应距沟边缘 0.8m 以外, 高度不超过 1.50m 。 3)在回填土地段开挖沟槽或雨季施工时,可酌情加大边坡或采用支撑其它相应措施, 保证沟槽不坍塌。在地下水位较高的地段施工时,应采取降低水位或排水措施,其方法的选 择应根据水文地质条件及沟槽深度等条件确定: 沟槽内积水应及时排出, 不允许沟槽内长时 间积水。 4)深度在 5m 以内的沟槽的垂直壁亦可按下表规定,采用适当的支撑型式加固。 土壤的情况 天然湿度的粘土类土,地下水很少 天然湿度的粘土类土,地下水很少 沟槽深度(m) 3 3.5 支撑型式 不连接的支撑 连续支撑

松散的和湿度很高的土,地下水很多且有带走土粒的危险,如未采用降低地下水法,则 可用板柱加以支撑 5)管道开槽底宽度不宜小于管外径 0.5m,且总宽度不得小于 0.7m。 6)开挖沟槽时,沟底设计标高以-0.3~+0.3m 的原状土应予保留,禁止扰动,铺管前用 人工清理,但一般不宜挖至沟底设计标高以下,如局部超挖,需用砂土或合乎要求的原土填 补并分层夯实,要求最后形成的沟槽底部平整、密实、无坚硬物质。 7)当槽度为岩石时,应铲除到设计标高以下不小于 0.15m,挖深部分用细砂或细土回 填密实,厚度不小于 0.15m;当原土为盐类时,应铺垫细砂或细土。 8)当槽底土质极差时,可将管沟挖的深一些,然后在挖深的管底用砂填平用水淹没后 再将水颀掉(水淹法) ,使管底具有足够的支撑力。 9)凡可能引起管道不均匀沉降地段,其地基应进行处理,可采取其它防沉降措施。 10)生活饮用水管道严禁直接穿过粪坑、厕所和坟墓等能造成污染的地段,若在沟槽开 挖过程中发现这类情况应与设计及卫生等有关部门协同处理。 (3)回填 1)在管道安装与铺设完毕后回填,回填的时间宜在一昼夜中气温最低的时刻,管道两

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侧及管顶以上 0.5m 内的回填土,不得含有碎石、砖块、冻土块及其它杂硬物体。 2)沟槽回填必须在沟槽两侧同时进行,严禁单侧回填,两层填土填筑高差,不应超过一 个土层厚度。回填土应分层夯实,一次回填高度宜 0.1~0.15m,先用细砂或细土回填管道两 侧,人工夯实后再回填第二层,直至回填到管顶以上 0.5m 处,沟槽的支撑应在保证施工安 全情况下,按回填顺序依次拆除,拆除竖板后,应以砂土填实缝隙。 3)在管道试压前,管顶以上回填土高度不宜小于 0.5m,管道接头处 0.2m 范围内不可 回填,以便观察试压时事故情况。 4)管道试压合格后的大面积回填,宜在管道内充满水的情况下进行。管道敷设后不宜 长时间处于空管状态,管顶 0.5m 以上部分的回填土内允许有少量直径不大于 0.1m 的石块。 采用机械回填时,要从管的两侧同时回填,机械不得在管道上方行驶。 5)回填土应分层检查深度,沟槽各部位的密度应满足下列要求: ①胸腔填土 90%; ②管顶以上 0.5m 范围内,85%; ③管顶 0.5m 以上至地面在城区范围内的沟槽 95%,耕地 90%。 6) 管顶 0.5m 范围内填土施工应采用夯打或轻型机械压实, 严禁压实工具直接作用在管 道上;管道埋设的最小管顶覆土厚度除满足当地冻土层厚度要求以外,埋设在车行道下时, 不宜小于 0.7m,埋设在非车行道下时,不宜小于 0.5m。 七、聚乙烯地上管道工程的安装 出于临时管线的经济考虑, 或是因为便于管道检查和维修, 还有可能时因为管线经过区 域的具体状况,使得管道不便于埋地铺设时,可将管道简单地放置在地面上(地面管线)或 架空(悬吊管线) ,为避免阳光紫外线等对管道造成损害,地面铺设的管道应采用黑色;铺 设在露天的聚乙烯管道很可能被意外的伤害,导致管道表面破环、挠曲或压扁,通常,聚乙 烯管道任何一段的破坏深度超过最小壁厚的 10%时,必须更换。 地面铺设的管道通常采用的固定手段包括土平台、 支架、 钻空锚定和混凝土支撑块或止 推座。 1)固定管线 温度升高时会发生横向弯曲(侧向位移) ,在管内壁产生应力。 侧向位移: 式中

?y ? L?0.5? (?T )?

1/ 2

?y ——侧向位移,m;

L——锚定点之间的距离,m;

? ——热膨胀收缩系数,m/m·℃; ? T ——温度变化,℃;
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弯曲应变:
D ?96? ( ?T ) ?1/ 2 L ——管壁的应变,%; D——管外径,mm;

式中

?

??

横向弯曲受到最大允许弯曲应变的限制,聚乙烯管道为 5%。 2)悬吊管线 大部分的悬吊管线,包括一个以上的跨距,通常由一系列间隔长度相同的跨距组成,其 支架间的间距计算如下: 总弯曲位移=梁弯曲位移+热膨胀弯曲位移

?
式中

fqL4 EL I

? L?0.5? ( ?T )?

1/ 2

f——弯曲系数; L——两支架间的中心跨度,m;

q——单位长度上的载荷,kN/m; EL——长期弹性模量,kPa;

I——管壁惯性矩,m4,I=( ? /64)*(D4-d4),D 为管材外径,d 为管材内径。 聚乙烯管道的表观长期弹性模量(EL) 温度,℃ EL /kPa 10 260000 20 210000 30 170000 40 150000 50 80000

各种跨距结构下的弯曲系数 f 1跨 N-N f=0.013 2跨 N-N-N f=0.0069 3跨 N-N-N-N 121 f1=0.0069 f2=0.0026 F-N-N-N 122 f1=0.0026 f2=0.0054 F-N-N-F 121 f1=0.0026 f2=0.0031 F-F-F-F f=0.0026 4跨 N-N-N-N-N 1221 f1=0.0065 f2=0.0031 F-N-N-N-N 1222 f1=0.0026 f2=0.0054 F-N-N-N-F 1221 f1=0.0026 f2=0.0031 F-F-F-F-F f=0.0026

F-N f=0.0054

F-N-N 12 f1=0.0026 f2=0.0054 F-N-F f=0.0026

F-F f=0.0026

F-F-F f=0.0026 注:F=牢固固定;N=不固定

通常总的弯曲值最大不超过 5mm,托住管道的活动支撑长度应为管径的 1/2~1 倍。对 较重的配件或法兰,应在两端至少 1 倍管径的距离充分地支撑并固定。
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八、聚乙烯水下管道工程的安装 聚乙烯管具有: ? 良好的可挠性; ? 质轻:管材密度为:950 ㎏/m ,(注入水满管的情况下依然可浮在水面上); ? 施工极为便利; ? 良好的耐化学性:与盐水及其它的化合物均不起任何作用; 故非常适于安装铺设在湖泊、沼泽、海洋中、可以埋于水底、置于水中或浮于水面。 根据施工现场的情况来制定施工方案;施工的方法有许多种,常见的有三种: ? 在岸上先把管路系统连接完成,然后在管路系统下水之前加上压载物; ? 在岸上先把管路系统连接完成,并将管路系统推入水中,然后才在工作船上将管 路系统加上压载物; ? 将管路预先在岸上连接称一段一段的管路,并把每一段管路加上法兰及管帽,再 将每一段管路推入水中漂浮,然后在水中将一段段管路连接成完整的管路系统并装上压载 物。 水下聚乙烯管道铺设,由于其密度小,必须附加外来的重量,将管道压入水底进行锚 定, 使管道不致因为浮力或水流的原因而漂离原位, 这种压管的重物一般选用预制的混凝土 块,直径大于 300mm 的管道,最好用钢筋混凝土预制件,它可以用作支撑点,使管道不接触 水底,或者用来将管道固定在水底的沟槽中。压块和管道之间,用橡胶材料或其它材料作为 衬垫,以防损伤管道。 单位长度管道,所需混凝土压块的重量,按下式进行计算:
3

Wc ?

K ? Dw ? V0 ? ?Wd ? W p ? K ? Dw 1? Dc

式中 Wc-单位长度管道所需混凝土压块重量;kg/m。 K-锚固(经验)系数; 悬浮时=1.0; 在湖泊、 河流中=1.3; 潮汐、 海底时=1.5。 Dw-水密度;kg/m 。 V0-管道单位体积;m 。 Wd-聚乙烯管单位长度重量;kg/m。 Wp-聚乙烯管内注水后单位长度重量;kg/m。 Dc-混凝土压块密度;2200-2400 kg/m 。
3 3 3

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为了使管路在沉放入水之前能够浮在水面上, 可在每段管路的两端装上塞子以防进水, 然后用工作船将其拖到预备沉放的位置。 管路由陆上移入水中时, 必须防止管路遭受尖锐物、 航行船只的损害。 沉放管路时,以固定的速度加水到管路内,逐渐赶出管路中的空气,使管路顺着水底 的地形而着床。等到管路沉入速度较平稳时,逐渐注水直到整个管路完全沉入水中。为防止 管路在沉放时过度弯曲,沉放速度不宜过快,通常以 300m/h 为宜。管路沉放到深水湖或海 洋之前,需加水或打入加压的水,以防止管路受到静水压的破坏。 九、聚乙烯管道系统的水压试验 (一) 、聚乙烯承压管道可以用水压试验检查管道的强度和气密性,水压试验宜在环境 温度-5℃以上进行,否则必须有防冻措施。在寒冷或缺水的地区,地下埋设的管道,在工作 压力不大于 0.5Mpa 时,宜采用气压试验。 (二) 、水压试验的一般规定: 1、管道试压前应进行充水浸泡,时间不少于 12h。 2、 水压试验的静水压力不应小于管道工作压力的 1.5 倍, 且试验压力不应低于 0.80Mpa。 3、水压试验的长度不宜大于 1000 米,对中间设有附件的管段,水压试验分段长度不宜 大于 500 米。系统中有不同材质的管道应分别进行试压。 4、对试压管段端头支撑挡板应进行牢固性和可靠性检查,试压时,其支撑设施严禁松 动崩脱。不得将阀门作为封板。 5、加压宜采用带计量装置的机械设备,当采用弹簧压力表时,其精度不应低于 1.5 级, 量程范围宜为试验压力 1.3-1.5 倍,表盘直径不应小于 150mm。 6、试压管段不得包括水锤消除器,室外消火栓等,管道附件系统包含的各类阀门,应 处于全开状态。 (三) 、水压试验的方法:分为预试验阶段与主试验阶段。 1、预试验阶段,应按如下步骤,并符合下列规定: (1)将试压管道内的压力降至大气压,并持续 60min。期间应确保空气不进入管道。 (2)缓慢地将管道升压至试验压力并稳压 30min,期间如有压力下降可注水补压,但不 得高于试验压力。检查管道接口、配件等处有无渗漏现象。当有渗漏现象时应终止试压,并 应查明原因采取相应措施后再重新组织试压。 (3)停止注水补压并稳定 60min。若 60min 后压力下降至试验压力的 70%以上,则预 试验阶段的工作结束。当 60min 后压力下降至试验压力的 70%以下,应停止试压,并应查
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明原因采取相应措施后再组织试压。 2、主试验阶段,应按如下步骤,并符合下列规定: (1)在预试验阶段结束后,迅速将管道泄水降压,降压量为试验压力的 10%~15%。 期间准确计算降压所泄出的水量,设为 ? V(L) 。按下式计算允许泄出的最大水量 ? Vmax (L)

? Vmax=1.2V ? P{1/Ew+di/(en·Ep)}
式中 V——试压管道的总容积(L) ;

? P——降压量(MPa) ;
Ew——水的体积模量(MPa) 。不同水温时 Ew,见表 1; Ep——管材的弹性模量(MPa) ,与水温与试压时间有关,见表 2; di——管道内径(m) ; en——管材公称壁厚(m) 。 当 ? V 大于 ? Vmax,停止试压。泄压后排除管内过量空气,再从预试验阶段的“步骤 (2) ”开始重新试验。 (2) 每隔 3min 记录一次管道剩余压力,应纪录 30min。当 30min 内管道剩余压力有 上升趋势,则水压试验结果合格。 3)30min 内试压管道剩余水压无上升趋势,则应再持续观察 60min。当在整个 90min 内压力下降不超过 0.02 MPa,则水压试验结果合格。 4)当主试验阶段上述两条件均不能满足时,则水压试验结果不合格。应查明原因采取 相应措施后再组织试压。 表 1 不同水温时体积模量 温度(℃) 5 10 15 体积模量 Ew(MPa) 2080 2110 2140 温度(℃) 20 25 30 体积模量 Ew(MPa) 2170 2210 2230

表 2 管材的弹性模量 温度 (℃) 5 10 15 20 PE80 弹性模量 Ep(MPa) 1h 740 670 600 550 2h 700 630 570 520 3h 680 610 550 510
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PE100 弹性模量 Ep(MPa) 1h 990 900 820 750 2h 930 850 780 710 3h 900 820 750 680

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25 30

510 470

490 450

470 430

690 640

650 610

630 600

地面或地下非压力管道测试时, 把管路系统的开口封闭, 然后利用工具把测试管路的水 位升高 1~2 米,直到确定管道不会漏水,即可认为通过测试。如果测试管道水位难以升高, 可采取给管道加压 0.4Mpa~0.7Mpa,时间持续 5~10 分钟的方法进行。

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