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发布时间:2020-07-10 19:20

  浅谈聚乙烯(PE)管道接头漏水和爆管的原因及解决措施_建筑/土木_工程科技_专业资料。浅谈聚乙烯(PE)管道接头漏水和爆管的原因及解决措施 摘要:聚乙烯(PE)管材是一种新型材料,它具有柔韧性好,耐腐蚀性强、质轻、抗冲击性能优良等 特点,管材、管件连接可采用热熔对接及电熔等连接方式,

  浅谈聚乙烯(PE)管道接头漏水和爆管的原因及解决措施 摘要:聚乙烯(PE)管材是一种新型材料,它具有柔韧性好,耐腐蚀性强、质轻、抗冲击性能优良等 特点,管材、管件连接可采用热熔对接及电熔等连接方式,使管材、管件熔为一体,系统安全可靠, 施工成本低,使得在工程应用中得以迅速发展。但是由于 PE 管在工程施工中因选材不当、对材料的 特性掌握不够和施工工艺缺陷等原因, 造成质量问题现象仍然普遍。 本文从铁路某枢纽站 2006~2007 年间竣工的聚乙烯(PE)管道的运行状况和发生爆管的原因进行分析,分析结果表明,温差大、纵 向回缩特性是造成接头漏水和爆管的主要原因,在设计及施工中一定要考虑这一因素。 关键词:聚乙烯(PE)管道 爆管 温差 纵向回缩率 一、引语 聚乙烯(PE)管材是一种新型材料,它具有柔韧性好,耐腐蚀性强、质轻、抗冲击性能优良等特 点,管材、管件连接可采用热熔对接及电熔等连接方式,使管材、管件熔为一体,系统安全可靠, 施工成本低,使得在工程应用中得以迅速发展。但是由于 PE 管在工程施工中因选材不当、对材料的 特性掌握不够和施工工艺缺陷等原因, 造成质量问题现象仍然普遍。 本文从铁路某枢纽站 2006~2007 年间竣工的聚乙烯(PE)管道的运行状况和发生爆管的原因进行分析,提出预防聚乙烯(PE)管道 接头漏水及爆管的措施。 二、聚乙烯(PE)管道接头漏水和爆管的原因分析 聚乙烯(PE)给水管一般采用热熔对碰连接。据调查,铁路某枢纽站 2006~2007 年间竣工的聚乙 烯(PE)管道管径在 de110~de250 的给水管道约 4.62km,除过铁路、公路段采用套管外,其余采 用直埋敷设或管沟内敷设(客车上水栓和站场消火栓) ,亚游集团官网app下载,工程竣工后 2 年的运行状况,共发生因热熔 连接头焊接不良漏水事故 4 起,爆管漏水事故 2 起,其中 1 起漏水事故危及铁路路基边坡稳定。 经过调查分析,造成聚乙烯(PE)管道接头漏水和爆管漏水的主要原因有: 热熔接头连接没有严格遵守规定的操作规程控制好温度、压力和时间三个参数,造成连接质量 不稳定。 直埋敷设的管道没有严格按照《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》中要求的聚乙烯管道的填 砂,回填土等施工规范来控制覆土质量,导致的接口漏损。有些地方管道埋设深度达不到规范要求, 造成覆盖土厚度不够。 站场管沟内敷设的管道由于支架及管卡安装不均匀,pe水管的生产厂部分管卡螺栓固定不紧,季节温差的变化 引起的纵向回缩量,在每个接头上得到分解不匀,造成管道应力不匀拉裂热熔接头,这种情况 2008 年在本枢纽冬季寒潮来袭的次日就发生过 3 起。 该铁路枢纽站场路基有大部分填土,当时为了赶工期,管道敷设在未压实的填土上,沉降不匀 导致管道壁变形使管内压力受力不均进而引起爆管。 管道接口为郊区农田或小河附近,土体经过开挖后土质现状较松,回填土也未按要求压实; 管材纵向回缩率的物理特性对施工质量会产生较大影响,施工时一般很少考虑管材纵向回缩率 这一问题,纵向收缩引起的位移长度变形大,容易爆管 设计图在连接 PE 管道与金属管道处,一般没有标示要设置波形补偿器来弥补 PE 管道长距离铺 1 设,以减少聚乙烯材料的物理特性对管网安全的危害,大大降低漏损风险; 因花木被挖走移植,坑深而未及时回填,使管道裸露在外,有人把深坑当垃圾处理点燃烧东西 而引发事故,类似情况在 2008 年就发生过 1 起。 热熔接头施工工艺要求比较高,有些施工人员水平不高,责任心不强,只经过几天培训就开始 单独上岗制作,有些施工单位存在盲目施工问题,认为热熔接头很简单,安全系数高,不会出事。 材料采购购买了部分质量较低劣产品,现场条件比较差,施工现场温度、湿度、灰尘都不好控 制,这些都给长期安全运行留下隐患。 三、预防聚乙烯(PE)管道接头漏水及爆管的措施 (一)在图纸审核时发现设计存在问题,减少设计图差错 图纸审核是设计单位和施工单位进行质量控制的重要手段,也是使施工单位通过审查熟悉设计 图纸,了解设计意图和关键部位的工程质量要求,发现和减少设计差错,保证工程质量的重要方法。 所以施工前,首先应认真学习图纸,熟悉图纸的内容、要点和特点,弄清设计意图,掌握工程情况, 了解建筑结构,以便采取有效的施工方法和可行的技术措施。在审核图纸时,要特别注意设计图中 连接 PE 管道与金属管道,是否标示有适合给水用的波形补偿器,提供足够的变形余量,防止管道的 热胀冷缩造成的管体位移;如果考虑 PE 管道长距离铺设,利用波形补偿器,在一定的距离范围内设 置,以减少聚乙烯材料的物理特性对管网安全的危害,大大降低漏损风险; 根据目前的管配件情况,考虑在 PE 管道与金属管道结合处加装管道伸缩接,可以增加一定的变 形余量,起到降低漏损风险的作用。该方案实施比较简单,但管道伸缩接的屈伸距离较小,可能只 适合短距离的 PE 管道上,如定向钻进的 PE 管道和金属管道的连接方案,拖拉管两侧均要设置管道 伸缩接,补偿 PE 管道的纵向回缩量; 对于敷设在松软土地上的管道,为防止不均匀沉降造成对管道影响,应考虑增加管道支墩。 (二)在施工前编制施工方案和详细的技术交底,提出可靠的预防措施, 确保工程施工质量 在工程施工管理中,施工方案的正确与否,是直接影响施工质量的关键所在。对工程量大、施 工难度高,并对整个建设项目的完成起关键作用的、甚至会影响全局的关键单项工程,为了进行技 术和资源的准备工作、施工进程的顺利开展和现场的合理布置,确定合理的施工程序,顺序与工艺 流程;兼顾工艺的先进性和经济上的合理性的施工方法;既能满足工程的需要,又能发挥其效能的 施工机械。施工方案编写要着重施工环境分析和具体施工操作方案,并说明理由。 在编写聚乙烯(PE)管道施工的详细技术交底时,要特别注意管道的施工环境、敷设方式和 PE 管的特点、热熔焊接工艺上的交底,使全体施工人员明白施工工艺要求和操作步骤。 (三)在施工中严格按技术交底组织施工 在工程施工中,要严格按技术交底组织施工,监控到位。 1. 管沟的开挖 管沟的开挖必须严格按照设计图纸或工程监理指导的开挖路线及开挖深度进行施工,而且在没 有征得相关部门同意的情况下不得擅自进行改动。 沟槽开挖宽度:PE 管道的柔性好、重量轻,所以可以在地面上预制较长管线,当地形条件允许 时,管线的地面焊接可使管沟的开挖宽度减小。其最小宽度应以方便安装对接为宜。 在沙土或淤泥的管沟内,如果不易作出一个直立的管沟侧壁,那么可以做一个 45°或能够支 撑沟壁材料的一个坡度。如果管沟较宽,那么为了支撑最终的填埋层重量,初填埋材料必须被夯实。 PE 管道埋设的最小管顶覆土厚度为:埋设在车行道下管顶埋深不得小于 0.9 米;在人行道下 或管道支管不得小于 0.75 米;绿化带下或居住区支管不得小于 0.6 米; 2 开挖管槽时,要求沟槽底部平整、密实,无尖锐物体。沟底可以有少量局部的起伏,但必须平 滑地支撑管材。 对于在页岩及松散的岩石土壤中的开挖,为了避免与松散的岩石接触,必须为 PE 管道提供一个 均一的沟床。一般的做法是开控管沟底时应比规定的等级挖深至少 150mm(超挖) ,然后用适当的填 埋材料回填至规定高度,并夯实到 90%或更高的密实度。 2. 管材、管件运输及贮存 在施工前管材运输时,应将 PE 管放置在平地车上,直管应设有支撑,逐层叠放整齐,并用非金 属绳固定牢靠,管材、管件在运输途中,应有遮盖物,避免暴晒雨淋。在管材运抵工地后,应整齐 摆放,堆成三层,不得剧烈碰撞, 避免接触尖锐物件。 PE 管被刮伤,刮伤深度超过 1cm,则将其切除。 若 管材堆放好后,面上盖一层油毛毡,避免日晒雨淋。PE 管受温度影响较大,值班人员经常检查,发 现未防护好的及时处理。 3. 管沟内管道的敷设 沟槽开挖后,在沟底铺上 20cm 沙土或合乎要求的原土整平夯实,回填就地取材。 安装前检验管槽是否达到安装要求,然后查看管道外观有无明显凹陷、裂痕、擦伤、划伤,发 现质量隐患及时更换。 管道可在地面预先连接成管段,贮存在某一个地方,当需要下放及连接时,再被运到安装地点, 然后采用热熔连接或机械连接的方式连接这些管段。整体安装可拖拉的最大安全距离为 50m。 大管道、管件、阀门、消防栓及配件,应该采用适当的工具仔细将它们放到管沟内;对于长距 离的管道的吊装,推荐采用尼龙绳索。 在管道弯头、三通、渐缩接头、消防栓等处均用 C20 砼设置混凝土支礅,法兰阀门用砖砌支礅 加固。 在管路隆起部位或上坡地段均应设置排气阀,以减小气、水混压对管道的冲击。管道与排气阀 的比例设计为 1:8。 站场砖砌的管沟内敷设的管道支架及管卡安装要均匀,卡箍处要垫上橡胶,螺栓固定紧度一致, 使季节温差的变化引起的纵向回缩量,在每个接头上得到分解。 施工时的日照对 PE 管道影响较大,必须做好现场的避阳工作。进入夏季,日照情况相对比较强 列,由于给水用 PE 管道表面为黑色,PE 管道添加有炭黑材料,作用是防止紫外线对管道材质进行 光降解,在日照情况,黑色容易大量的吸收热量,下管前管体表面温度远远超过实际气温,热膨胀 程度更严重。因此施工过程中要采取适当的措施,减少夏季施工时太阳的直接曝晒,降低受热程度 来避免日照对管道影响。 做好施工组织设计,对现场聚乙烯管材的温度要有一定量的控制,必要时可选择在早晚间敷管, 避免阳光直射,在措施上降低一定量的温差变化。 4.管道连接 管道的连接方式主要有: dn 当 (公称外径) ≤63mm 时, 采用热熔承插连接或电熔连接; dn ≥ 当 75mm 时,采用热熔对接或电熔连接;与金属管及管路附件的连接,采用法兰连接或过渡管件连接等 方法。 热熔对接连接时,采用热熔对接焊机,具体步骤: ⑴把待接管材置于焊机夹具上并夹紧; ⑵将管材待连接端清洁干净,然后铣削连接面,若连接端不干净,则易产生漏水现象。 ⑶校直两对接件,使其错位量不大于 2mm; ⑷放入加热板; ⑸加热完毕,取出加热板; ⑹迅速接合两加热面,升压至熔接压力 30Pa 并保压冷却; ⑺热熔完成。 热熔焊机操作人员应遵循以下焊接参数。 焊接参数表 3 壁厚(mm) 12.2-18.2 20.1-25.5 预 热 时 的 卷 边 高 度 (mm) (预热温度 210 。 ±10℃) 1.0 1.5 加热时间(s) (温度 。 210±10℃) 120-170 210-250 焊缝在保压状态 允许最大切 下的冷却时间 换时间(s) (min) 8 10 17-24 25-32 PE 管热熔对接的要求:需用专用的热熔对接机具;检查有无产品出厂合格证,并索要出厂检验报告; 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。 5.热熔对接连接(对接焊)工艺 聚乙烯管材的焊接一般分三个阶段,加热段、切换段、对接段,根据管子的不同规格和截面积 制定其焊接参数。 焊接工艺三个重要参数:温度、压力、时间。 (1) 温度的确定 聚乙烯管材对接焊的最佳焊接温度为 200~230℃,一般生产厂家确定为 210±10℃; 是聚乙烯材料的加工温度,在材料粘流态转化温度之上,只有在这种条件下,聚乙烯产生熔融流动, 聚合物的大分子才能进行相互扩散形成缠绕,得到最大的强度和高质量的焊接结果;实践证明,温 度低于 180℃,即使加热时间长,也不能达到质量好的焊接结果。如果温度过高,将有可能激活分 子链中的 C 键与氧发生反应,使材料降解,聚乙烯材料将受到氧化破坏。析出挥发性的物质和气体, 材料结构发生变化,生成不饱和烃,出现杂质,从而使焊接质量降低。 (2)时间的确定 加热时间的确定:焊接端面平整后 10×壁厚(mm)秒。 加热时间的长短,决定焊接的质量;是否能将温度均匀传递到焊接面及一定的深度,在转换的 阶段保持最佳的焊接温度。管端面熔化的最佳时间,是随着需要加热的面积增大而增大的,更重要 的是对流和辐射传播的能量,会随着管壁厚度的增加而减小。pe水管接头漏水怎么办管端面的不平度,造成热量的传递不 均匀,窝藏空气,产生气孔,最终影响焊接质量,所以需要和压力密切的配合,在加热的同时施加 一定的压力,平整焊接面,促进塑化,形成理想的焊接面进行热传递,然后降压吸热。 切换时间的确定:10 秒内,尽可能地缩短,其端面冷却非常快,对接速度慢直接影响焊接质 量。 冷却时间的确定:一般按 1.15~1.33×壁厚(mm) 分钟。夏天天气较热,应适当延长冷却时 间。 聚合物材料的导热性差,只有金属的几十分之一,冷却速度相应的缓慢,在冷却的时间内需要 进行结晶,收缩,所以需要有充分的时间降到结晶温度,进行充分的晶粒生长,消除内应力,在一 定的压力下冷却,避免焊接端面有缩孔。 (3)压力的确定:焊接压力和冷却压力根据焊接面的截面积×0.15N/mm2;在 210±10℃的温度下, 焊接时间、压力的取值,可以参照德国焊接协会 DVS 2207-95 的标准。 热熔一定要注意:连接时不得采用明火加热,管材于管件之间的连接,应进行连接试验,达到 标准后方可使用。 过渡连接:在与金属管及管路附件(如阀门、水表等)的接口连接处采用丝扣或法兰等过渡管 件进行连接。管道接头熔接尽量在地面上进行。 PE 管道在现场施工过程中,特别是热熔接口,必须做好现场的避阳工作,减少夏季施工时太阳 的直接曝晒,降低受热程度;做好施工组织,对现场聚乙烯管材的温度要有一定量的控制,必要时 可选择在早晚间敷管和热熔接口,避免阳光直射,在措施上降低一定量的温差变化。 在寒冷气候、大风环境下焊接时,应采取保护措施;需焊接的表面,临焊接前必须刮除氧化皮、 洁净;电熔管件不用时不拆包装,严格按焊机说明书和管件条码规定的时间值进行焊接;在焊接过 程中及焊接完成后的冷却阶段,不得移动连接件或施加任何外力。 施工中现主要采取目测和“后弯”试验方法来检测熔接质量。 4 目测——用眼睛观测。翻边应是实心和圆滑的,根部较宽。若根部较窄且有卷曲现象的中部翻 边,可能是由于压力过大或吸热时间过短造成的;“后弯”试验方法是用手指按住翻边外侧,将翻边 向外弯曲,在弯曲过程中观察是否有微缝状缺陷,如有则说明加热板可能存在细微污染。 6.管道回填 管道安装完毕,经验收合格后再进行管道回填。严格按照《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》 中要求的聚乙烯管道的填砂,回填土等施工规范来控制覆土质量,降低由于覆土问题(土体的密实 度稳定性)而导致的接口漏损问题。在管道安装与铺设完毕后应尽快回填。 (1) 管道回填分两步: 1) 用沙土或符合要求的原土回填管道两肋,一次回填高度为 100~150 mm,捣实后再回填第二层 直到回填到管顶以上至少 100mm 处。pe水管水能喝吗有臭味在回填过程中,管道下部与管底的空隙处易被忽略,要注意夯 实。管道接口前后 200mm 范围内暂不回填,以便试压时观察各接头质量。 2)管道试压合格后的大面积回填(500mm 厚) ,管顶 300mm 以上部分回填原土并填实,管顶 以上 300mm 回填后,在进行管道试压,以防试压时管道系统产生推移。管周围 200mm 以内的回填 土不得含粒径大于 10mm 的坚硬石块。 (2) 回填要求: 1)防止槽内积水造成管道漂浮,如有积水,应想办法排尽。 2) 对石方、土石混合地段的管槽回填时,应先装运粘土或砂土回填至管顶 200-300mm,夯实后 再回填其它杂土。 3)回填必须从管两侧同时回填,回填一层夯实一层。 4)管道试压前,一般情况下回填土不宜少于 500mm。 5)管道试压后的大面积回填,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。 6)为防止 PE 管受损,管周围 200mm 以内的回填土不宜含粒径大于 10mm 的坚硬石块。 (一般要 求槽底至管顶以上 50cm 范围内,不得含有机物、冻土以及大于 50mm 的砖、石等硬块。 (四)提高接头质量的对策和预防措施 加强施工人员培训,增强质量意识,热熔对接连接必须由考试合格熟练操作人员严格按照施工 工艺标准进行操作。 四、结束语 自从对铁路某枢纽站 2006~2007 年间竣工的聚乙烯(PE)管道因热熔连接头焊接不良,施工方 法不当造成聚乙烯(PE)管道接头漏水和爆管漏水事故分析后,采取措施对 PE 管道热熔接头和敷设 施工工艺按上述方法进行改进,使工程施工质量有了明显提高,2009 年 12 月中旬到某接管单位进 行质量回访,都认为本单位在 2008 年后施工的聚乙烯(PE)管道在近二年来运行情况良好,未发生 聚乙烯(PE)管道接头漏水和爆管漏水事故,从而确保了铁路供水系统的运行安全。 参考文献 1. 《给水用聚乙烯管材规范 GB13663-2000》 2. 《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》建设部 2004 年 8 月颁布行业标准 3. 《建筑给水排水设计规范》GBJ 15-88 (1997 年版) 4. 《室外硬聚氯乙烯给水管道工程施工及验收规程》 CECS18 5. 《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB50268-97 5

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