夾砂玻璃鋼管(rpmp)的制造、設(shè)計和施工_環(huán)境工程論Word

1、如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知! 夾砂玻璃鋼管(RPMP)的制造、設(shè)計和施工一環(huán)境工程論文 夾砂玻璃鋼管(RPMP)的制造、設(shè)計和施工一環(huán)境工程論文 摘要：木文從夾砂玻璃鋼管道的發(fā)展趨勢、國內(nèi)外的制造和應(yīng)用狀況, 管道的結(jié)構(gòu)、制造設(shè)備及步驟，管道的基本性能、水力學特性，管道 的包裝、維護和保養(yǎng)以及所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益等諸方面進行了評 述；同時，對玻璃鋼管道的發(fā)展提出了瞻望。關(guān)鍵詞：夾砂玻璃 鋼管管道應(yīng)用 一、前言 材料工業(yè)是一切工業(yè)的基礎(chǔ)，新型的材料工業(yè)又是發(fā)展現(xiàn)代科學 技術(shù)的必不可少的材料工業(yè)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，單一的材料性能 己無法滿足生產(chǎn)和社會發(fā)展的需要。利用復(fù)合技術(shù)將不同特性的

2、物質(zhì) 結(jié)合一起，制成具有優(yōu)異綜合性能的復(fù)合材料應(yīng)運而生。它能按用戶 需要賦予單一組分物質(zhì)所不具有的特性，如輕質(zhì)、高強、絕緣、耐腐 蝕、耐溫、隔熱等優(yōu)良的性能，甚至能滿足用戶在特殊工況下的要求, 同時能達到節(jié)能降耗、降低成本、改善勞動條件、三廢回收利用等綜 合目的，大大提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 1.1材料工業(yè)發(fā)展的趨勢一非金屬復(fù)合管材的崛起 復(fù)合材料的發(fā)展，推動了材料工業(yè)的巨大革命。玻璃鋼管(簡稱 GRP管)的誕生，標志著非金屬管材在材料工業(yè)中的崛起，也預(yù)示著 非金屬管材在國民經(jīng)濟建設(shè)中的應(yīng)用領(lǐng)域和市場將不斷擴大，并越來 越廣闊。玻璃鋼管是一種新型的復(fù)合材料管，它主要以玻璃纖維紗作 為增強材料和樹脂作

3、為基體制成，具有許多其它管材無法取代的優(yōu)越 性能，被廣泛地應(yīng)用于化工企業(yè)腐蝕介質(zhì)輸送、排污、油氣輸送、農(nóng) 業(yè)灌溉、海水輸送、電廠循環(huán)水，以及城市給水排水工程等許多領(lǐng)域。 隨著玻璃鋼管的普及應(yīng)用，又出現(xiàn)了夾砂玻璃鋼管(簡稱RPMP),這 種管道不僅從性能上提高了管材剛度，而且降低了管道的成本。所以, 近些年在城市給排水工程中特別受青睞。以下我們著重對夾砂玻璃鋼 管的應(yīng)用作闡述。 1. 2玻璃鋼管在國際市場及國內(nèi)的制造和應(yīng)用概況 復(fù)合材料工業(yè)中，玻璃鋼行業(yè)在目前國際市場上產(chǎn)量最大、用途 最廣。80年代中期以來，在歐洲一些國家新敷設(shè)的大、中型供水管 道中，玻璃鋼管的使用長度比例達10%50%。英國玻

4、璃鋼管占供水 總長的25%以上，在預(yù)計今后的一段時間內(nèi)會增加到30%50%o瑞典 玻璃鋼管的使用長度比例達40%,在直徑300mm以上的新敷設(shè)市政管 道中80%采用玻璃鋼管。H木在大口徑城市供水管道中，玻璃鋼管占 25%,超過鋼管的用量。在中東地區(qū)大、中型輸水管、污水管、海水 淡化系統(tǒng)管道以及一些工業(yè)輸送管道，均采用了玻璃鋼管。美國自 1986以來，玻璃鋼管的年產(chǎn)量超過6萬噸，所安裝的玻璃鋼管道總 長度為100萬千米，預(yù)計今后美國玻璃鋼管的發(fā)展速度平均將增長 10%o 我國玻璃鋼工業(yè)近年來發(fā)展很快，1992年國家建材局制定到 2000年產(chǎn)量發(fā)展到30萬噸/年的規(guī)模，玻璃鋼的開發(fā)和應(yīng)用己引起 了

5、更多人的重視。八十年代至今，在夾砂玻璃鋼管纏繞設(shè)備上我國先 后從意大利、日本、法國等引進了 4條纏繞管和兩條離心管生產(chǎn)線， 年生產(chǎn)能力得到了很大的提高。但是，由于目前夾砂玻璃鋼管的研制 開發(fā)應(yīng)用沒有得到廣泛地推廣，致使許多應(yīng)用部門對其性能、質(zhì)量及 應(yīng)用領(lǐng)域沒有得到充分認識。另外，許多企業(yè)生產(chǎn)能力也未達到飽和, 所以，夾砂玻璃鋼管道在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用市場還有待開拓。在當前 我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，市場經(jīng)濟逐漸完善的大好形勢下，新型復(fù)合管材 夾砂玻璃鋼管在城市供水領(lǐng)域里將以其優(yōu)質(zhì)的性能取代其它的管 材，這是復(fù)合材料工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在我國，夾砂玻璃鋼管的使 用也逐漸在引起人們關(guān)注，長距離輸水工程也越來

6、越多，市場前景一 片光明。據(jù)建設(shè)部預(yù)測，在我國“九五”期間我國每年需要敷設(shè)的輸 水管道約1600公里，這表明夾砂玻璃鋼管潛在市場是有廣闊的前景 的。 1. 3夾砂玻璃鋼管的特點及與時代的相適應(yīng)性 夾砂玻璃鋼管以其優(yōu)異的耐腐蝕性能、輕質(zhì)高強、輸送流量大、 安裝方便、工期短和綜合投資低等優(yōu)點，成為化工工業(yè)及輸水工程的 最佳選擇。它具有其它金屬管材無法比擬優(yōu)越性,主要具有以下特點: 1.具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。 與傳統(tǒng)管材相比具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，可以耐酸、堿、鹽、 氧化劑、有機溶劑、各類油脂、污水、海水等。它的內(nèi)襯采用耐腐蝕 性能優(yōu)良的樹脂（飲用水管道采用食品級樹脂）作為原材料，所以不 需要任何

7、防腐處理。 2. 無毒害、無二次污染。 在使用過程中不結(jié)垢、不生銹、不滋生藻類和其它的微生物，不 需要陰極保護及其它防護措施，不會對水質(zhì)或其它介質(zhì)產(chǎn)生二次污 染。 3. 比重小、重量輕。 比重僅為鋼、鑄鐵管的1/4-1/5,混凝土的2/3。管道重量大約 占同規(guī)格、同長度球墨鑄鐵管的1/4,混凝土管的l/10o因此，裝卸 方便，易于安裝。 4. 單根管道長度長。 管道的長度一般為：6m, 8m, 10m, 12m, 16m （也可以根據(jù)客戶的要 求生產(chǎn)出特殊長度的管道）。單根管道長，接口數(shù)量少，從而加快了 安裝速度，減少故障概率，提高整條管線的安裝質(zhì)量。 5. 機械性能好、優(yōu)良的絕緣性能。 管道

8、的拉伸強度低于鋼，高于球墨鑄鐵管和混凝土管，而比強度 大約是鋼管的3倍，球墨鑄鐵管的10倍，混凝土管的25倍。此外， 它的導(dǎo)熱系數(shù)只有鋼管的1%,具有優(yōu)良的絕緣性，適應(yīng)使用于輸電、 電信線路密集區(qū)和多雷區(qū)。性能比較如表1所示。 表1各種材質(zhì)的管道的性能性能 RPMP 鋼管 鑄鐵管混凝土管 環(huán)向拉伸強度（Mpa） 360 480 150 2. 1 軸向拉伸強度（Mpa） 55 480 135 2. 1 比強度(Mpa) 200 61.5 20.8 0.8 熱導(dǎo)系數(shù)(kcal/m h C) 0. 25 27.2 15. 0 2. 1 6. 水力學性能優(yōu)異、節(jié)省能耗。 夾砂玻璃鋼管具有光滑的內(nèi)表面，

9、適用于大口徑(2 4)500mm) 輸水管道的特點，磨阻系數(shù)小，水力流體特性好，而且管徑越大其優(yōu) 勢越明顯。正是這一特點，在相同直徑的管道流量中，RPMP最大。 反之，在管道輸送流量相同的情況下，工程上可以采用內(nèi)徑較小的夾 砂玻璃鋼管代替，從而降低了一次性的工程投入。夾砂玻璃鋼管道在 輸水過程中與其它的管材相比，可以大大減少壓頭損失，節(jié)省泵的功 率和能源。 7. 熱膨脹系數(shù)小。 由于RPMP熱膨脹系數(shù)小，在使用中不需要加溫度補償措施，可 在地表、地下、架空、海底、高寒、沙漠、冰凍、潮濕、酸堿等各種 惡劣條件下正常使用。 8. 使用壽命長、安全可靠。 夾砂玻璃鋼管道設(shè)計得經(jīng)久耐用，安全系數(shù)一般都

10、在4以上。據(jù) 實驗室的模擬試驗表：一般給水、排水夾砂玻璃鋼管的壽命可達50 年以上，是鋼管和混凝土管的2倍。對于腐蝕性較強的介質(zhì)，其使用 壽命比鋼管和不銹鋼管高幾倍。 9. 設(shè)計靈活、產(chǎn)品適應(yīng)性強 夾砂玻璃鋼管道可以根據(jù)用戶的各種特殊的使用要求，通過改變 設(shè)計，制造出各種規(guī)格、壓力等級、剛度等級或其它特殊性能的產(chǎn)品, 適用范圍廣。 10. 采用耐腐蝕快速接頭。 接頭一般采用兩種連接方式：兩道“0”形密封圈和反力彈性密 封環(huán)（如圖1）。安裝方便、可靠、密封性、耐腐性好，接頭可在小 角度的范圍內(nèi)任意調(diào)正管線的方向。 11. 綜合造價低、長期經(jīng)濟效益好。 對于相同口徑的管材，RPMP單管管材價格稍高

11、于混凝土管，而 低于鑄鐵管和鋼管。管道口徑越大，管材造價差別也越大。因此，若 考慮到管道長期使用的維護費用和動力消耗等其它的運行費用，以及 使用年限和輸送能力等因素，RPMP的綜合效益均優(yōu)于其它管材。 正因為夾砂玻璃鋼管具有以上一系列的優(yōu)點，必將逐步取代傳統(tǒng) 的鋼管、鑄鐵管等管材，具有時代的相適應(yīng)性。這種相適應(yīng)性主要表 現(xiàn)在以下幾個方而：第一，該產(chǎn)品新穎性反映在技術(shù)工藝先進，結(jié)構(gòu) 選材更合理；第二，該產(chǎn)品的經(jīng)濟性更反映在夾砂玻璃鋼管獨特卓越 的性能上，而產(chǎn)品價位正在逐步降低；第三，該產(chǎn)品的實用性更廣。 它能適用于各種土壤條件，即使在高酸、高堿的土壤中也不需要化學 防護，大大地提高了管材的使用壽

12、命。總之，夾砂玻璃鋼管將隨著我 國社會主義經(jīng)濟的發(fā)展，必將獲得推廣和應(yīng)用。 二、PM管的構(gòu)成 及制作 玻璃鋼管，就是玻璃纖維增強樹脂管（GRP管），其成型的方法 通常有如下幾種： 1. 玻璃纖維粗紗纏繞成型 2. 夾砂連續(xù)玻璃纖維粗紗增強樹脂纏繞成型 3. 夾砂定長玻璃纖維粗紗增強樹脂纏繞成型（RPMP） 4. 玻璃布卷制成型 5. 玻璃纖維短切粗紗增強樹脂一砂漿離心澆鑄成型等。 其中，最先進、最有代表性的是（夾砂）定長玻璃纖維粗紗增強 樹脂纏繞成型工藝，下而就此成型法作詳細的說明。 2.1 RPM管的管壁內(nèi)、外層結(jié)構(gòu)、各層材料及作用 夾砂玻璃鋼管從功能上分，可簡化成五層，如圖2。表2各層 材

13、料及作用名稱材料作用 外保護層樹脂耐腐、耐候、防老化 增強層玻纖、樹脂使管壁具有軸、環(huán)向的內(nèi)外壓強度 結(jié)構(gòu)層玻纖、樹脂、石英砂使管壁具有承受變形強度 內(nèi)襯層樹脂、滌綸表面氈耐腐、防滲、水力特性好 2.2 GRP管的纏繞成型原理及制造設(shè)備 2.2. 1成型原理 纖維纏繞成型是在控制張力和預(yù)定線型的條件下，以浸有樹脂膠 液的連續(xù)玻璃纖維紗纏繞到芯?；蚰＞呱铣尚驮鰪娝芰现破返囊环N 方法。其纏繞成型原理如圖3所示。 2. 2. 2制造設(shè)備 定長長絲纏繞管工藝所用的設(shè)備按制作流程主要包扌舌制襯機、固 化裝置、纏繞加砂機、脫模機、修整機五部分。下而主要介紹纏繞管 設(shè)備原理。 1. 制襯機 制襯機是制作管道

14、內(nèi)襯的設(shè)備，它由車頭箱、模芯、車尾座、工 作平臺、工作小車、樹脂噴涂機、電控柜等組成。 車頭箱由電動機通過減速器，聯(lián)軸器提供芯模的旋轉(zhuǎn)運動；工作 小車的往復(fù)運動則通過小車的驅(qū)動裝置沿工作平臺導(dǎo)軌運行。芯模的 轉(zhuǎn)速與工作小車的運行速度的調(diào)節(jié)，由電控柜來控制。樹脂噴涂機用 來輸送制襯時所需的樹脂、固化劑。 2. 固化裝置 固化裝置是管道制襯或纏繞后使其快速固化的設(shè)備，主要由車頭 箱、車尾座、電加熱器、電控制柜組成。 3. 纏繞加砂機 纏繞加砂機是定長玻璃鋼夾砂管生產(chǎn)線的主要設(shè)備。該機有計算 機控制完成管道的環(huán)向纏繞、螺旋纏繞、加砂纏繞工序。其主要的結(jié) 構(gòu)由車頭箱、車尾座、工作平臺、纏繞工作車、加砂

15、工作車、恒溫樹 脂槽、樹脂噴涂機、紗架、微機控制柜等部分組成。 車頭箱的作用是帶動芯模旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，與工作車往復(fù)運 動的協(xié)調(diào)匹配用計算機控制，以適應(yīng)各種纏繞工藝的需要。 纏繞工作車的往復(fù)運動是沿著工作平臺兩側(cè)導(dǎo)軌進行。纏繞工作 車上裝有浸膠裝置，通過專門的輸砂設(shè)備把石英砂均勻地加在芯模 o 4. 脫模機 脫模機的任務(wù)是將玻璃鋼夾砂管從芯模上脫離出來。 5 修整機 修整機的任務(wù)是對管道的承口、插口兩端而和插口外密封圈環(huán)槽 進行機加工，以達到產(chǎn)品要求的形狀尺寸。 修整機主要由車頭箱、車尾座、承口切刀裝置、插口端而切刀裝 置、插口外徑磨削裝置、電控柜等組成。 修整機的車頭箱、車尾座與纏繞機基本

16、相同，主要是驅(qū)動、支承 模具的旋轉(zhuǎn)。 插口、承口兩端而的切刀裝置，是由電動機直接帶動特制切刀， 固定在一個能夠進退刀的底座上。工作時啟動，將管道端面切平修正。 插口外徑的磨削，則通過電機帶動特殊磨刀來實現(xiàn)。刀具是根據(jù) 插口外表形狀尺寸設(shè)計制造的。磨削時，工件和磨刀同時旋轉(zhuǎn)，磨刀 還要通過進退刀裝置作進刀運動。進刀裝置上設(shè)有限位塊。當進刀深 度到位時，限位控制進刀停止，插口外徑磨好后，刀架退回。 2.3 RPM管的制作過程 RPM管的制作根據(jù)其成型的工藝流程可以分為以下七個步驟： 1. 設(shè)備配備、芯模的準備 在管道開始制作以前，應(yīng)當檢查機械設(shè)備配備是否完善，條件具 備后在模具上均勻涂刷一層脫模劑

17、，然后外包一層薄膜。 2. 內(nèi)襯的糊制 首先在準備好的模具外表而上涂刷一層內(nèi)襯樹脂，再按工藝規(guī)定 的層數(shù)包覆內(nèi)襯材料，用樹脂使其內(nèi)襯材料充分浸透。 3. 管道的纏繞 在內(nèi)襯層尚未完全固化（表面有粘手感）時，開始進行增強層的 纏繞，纏繞參數(shù)按工藝要求進行制作。 4. 管道固化 將纏繞好的管道吊至固化架上進行固化，直至其完全固化。 5. 管道脫模 將固化好的管道吊至脫模架上，把芯模從管道中脫出。 6. 管道修整 管道脫模以后，按規(guī)定技術(shù)要求對管道進行外觀及尺寸上的修 整。 7. 水壓試驗 對制作成型的管道應(yīng)按要求進行水壓試驗，試驗結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計 要求才能視為合格。三、PM管的物理性能 根據(jù)設(shè)計的R

18、PM管的管壁結(jié)構(gòu)，其物理性能如下： 3. 1比重 1900Kg/m3-2000 Kg/m3 3. 2模量 最高軸向拉伸彈性模量12500 Mpa 最高環(huán)向拉伸彈性模量25000 Mpa 3.3環(huán)向、軸向拉伸強度 初始環(huán)向拉伸、軸向拉伸強度如表3。表3最小初始環(huán)向、軸 向拉伸強度公稱 內(nèi)徑初始環(huán)向拉伸強度（N/mm）初始軸向拉伸強度（/mm） PN0. 25 PN0. 6 PN1.0 PN1. 6 PN0. 25 PN0. 6 PN1. 0 PN1. 6 200 150 360 600 960 100 100 100 100 250 188 450 750 1200 100 100 100 12

19、3 300 225 540 900 1440 100 100 107 141 400 300 720 1200 1920 100 102 132 176 500 375 900 1500 2400 102 119 156 211 600 450 1080 1800 如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知! 3000 4800 137 203 276 387 1100 825 1980 3300 5280 159 220 300 430 1200 900 2160 3600 5760 161 236 325 457 1400 1050 2520 4200 6720 182 270 373 527

20、1500 1125 如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知! 2700 4500 7200 201 291 403 550 1600 1200 2880 4800 7680 220 303 421 598 1800 1350 3240 5400 8640 238 337 469 668 2000 1500 3600 6000 9600 260 370 517 738 2200 1650 3960 6600 10560 280 404 566 809 2400 1800 4320 7200 11520 322 437 614 879 2600 1950 4680 7800 12480 340 47

21、1 3000 2250 5400 9000 14400 400 567 3300 2325 5940 9900 15840 430 624 3600 2700 6480 10800 17200 480 681 3. 4最小極限應(yīng)變 環(huán)向拉伸初始一1.4% 50 年一0. 9% 環(huán)向彎曲初始一1.9% 50 年一1. 2% 軸向拉伸初始一0.4% 3. 5 泊桑比 0. 250. 4 3.6剛度 夾砂玻璃纖維熱固性樹脂管，在一定的外部荷載下，不會因外力 引起變形而發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，它的性能受管壁因外力或內(nèi)壓引起的應(yīng)變 量的影響?？稍试S的應(yīng)變量級，又受樹脂類型和生產(chǎn)方法等變量因素 的影響。因此，必須控

22、制管道的變形，保證應(yīng)變量不能過大。 剛度表述的是管道對外部荷載和內(nèi)部負壓的承受能力，其值可用 規(guī)定長度的管段，在規(guī)定（3%或5%）的限量變形下求得。 計算公式： S=0. 0186XF/Z1Y N/m2 F二W/Lx N/m /Y二dmX規(guī)定的相對變形m W-荷載N Lx-管段長度m Dm=De-e De-管外徑m e-管壁厚m 對地下埋設(shè)管來說，作用在埋設(shè)管上方的回填土荷載及活動荷 載，將引起管道垂直方向減小，水平方向直徑增大，發(fā)生所謂的橢圓 化作用。在管道發(fā)生橢圓化的過程中，管壁水平側(cè)向外移，引起管道 兩側(cè)土壤的被動阻力，這種阻力有利于管道對外荷載的支承。 回填被動阻力的大小，決定于土壤的

23、類型、土壤的密度、土壤的 覆蓋深度以及有無地下水等因素。土壤被動阻力越大，管道的變形就 越小。因此，對地下管而言，正確的施工技術(shù)，就是要盡可能增加土 壤的被動阻力，以防止管道的過大變形。 管道的剛度表示管道抵抗外部土載、活載、水壓及負壓等能力， 初始環(huán)向剛度符合表4要求。 表4初始環(huán)向剛度剛度等級SN2500 SX5000 SN10000 (ISO) N/m2 $2500 25000 $ 10000 (ASTM)Psi 218 236 $72 1.3.7松弛 同其它許多工程材料一樣，RPM管也有松弛性，它是由長期實驗 得出的。松弛性是用來確定安全工作載荷，例如剛度比(SRA )： SRA二長期

24、剛度/短期剛度 10年 50年非壓力管 0. 75 0.4壓力管 0. 75 0. 4-0. 5 增強的和非增強的塑料制品，標準的制定是以這種材料在應(yīng)力作 用下發(fā)生蠕變?yōu)榍疤?，由于有蠕變發(fā)生，就導(dǎo)致這種材料的物理性能 將隨時間的增加有所變化。因此，通常是以50年的強度為產(chǎn)品制造 設(shè)計基礎(chǔ)。 1.3.8最大使用條件 夾砂玻璃鋼管在80C以下的溫度，PH值在1. 0-11可以連續(xù)輸送 生活用水、廢水、污水或廢料。如超出以上范圍應(yīng)根據(jù)實際需要更換 樹脂。 1. 3. 9耐侯性及熱效應(yīng) RPM管可長期露天儲放，對其結(jié)構(gòu)無任何影響，只是表面有些輕 微粗糙。 熱膨脹系數(shù)一般為： 軸向-3X10-5/C 環(huán)

25、向一-2X10-5/C 非壓力管2X10-5/C 壓力管一1. 5X10-5/C 1. 3. 10水力粗糙度 在不同水力計算公式中的有關(guān)系數(shù)如下： Colebrook White 粗糙度系數(shù) K二0. 01 Hazen Williams 系數(shù) c二 150、155 Mannings n二0. 008 說明：以上數(shù)據(jù)是由中科院測試而得的。 1.3. 11水力學性能 管道內(nèi)表而很光滑，粗糙率和摩擦阻力都很小。計算水力學所用 的哈森-威廉系數(shù)C可以長期保持在150-155的范圍內(nèi)，由哈森-威廉 方程算出的壓頭損失遠比混凝土管和鋼管要小，提高輸送水能力20% 以上。因此在輸送能力相同情況下，工程上可以

26、采用內(nèi)徑較小的玻璃 鋼管代替（詳見表5）,從而降低一次性的工程投入。如四川省某一 供水工程原設(shè)計采用鑄鐵管管徑為DN450,改用夾砂玻璃鋼管后，經(jīng) 設(shè)計單位計算只需采用管徑為DN300的管道就可以滿足使用要求，管 徑減少了 22%；相反，若采用同等內(nèi)徑的玻璃鋼夾砂管可比其它材質(zhì) 管減少壓頭損失，節(jié)省泵的功率和能源，從而減少長期的運行費用。 下面即是常用計算壓力損失的哈森-威廉公式： hf=42. 23Q/(c) (d2. 36) 1.85 其中： hf-壓力損失(m) Q-流量(m3/s ) c-粗糙度系數(shù)150-155 d-公稱直徑(m)表5鋼管可用RPM管代替的口徑 鋼管(內(nèi)襯 水泥沙漿)

27、可縮至相應(yīng)RPM管的口徑 DN350DN300 DN400DN350 DN500DN450 DN600DN550 DN700DN600 DN800DN700 DN900DN800 DN1000DN900 DNU00DN1000 DN1200DN1100 DN1300DN1200 DN1400DN1200 DN1500DN1300 DN1600DN1400 DN1800DN1600 DN2000DN1800 DN2200DN1900 DN2400DN2100 DN2500DN2200 四、RPM 管配件 4. 1定型管配件的配定 RPM管的定型管配件常見的主要有四種:彎頭、三通、法蘭短節(jié)、 異徑

28、管。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4、尺寸配定如表6。 表6配件尺寸參數(shù) 公稱內(nèi)徑尺寸參數(shù) E R C A D H L DN200 700 300 600 300 800 600 DN250 700 375 600 300 800 600 DN300 750 450 600 300 1000 600 900 DN350900 525 600 300 1000 600 900 DN400 1100 600 600 350 1200 600 900 DN450 1100 675 750 350 1300 600 1000 DN500 1150 750 750 375 1400 750 1100 DN600 14

29、00 900 800 400 1500 750 1250 DN700 1500 1050 800 425 1500 750 1250DN800 1570 1170 800 450 1600 750 1300 DN900 1600 1200 900 475 1800 750 1300 DN1000 1450 1270 1000 500 1900 750 1350 DN1100 1550 1320 1000 525 2000 750 1350 DN1200 1600 1370 1000 525 2000 750 1400 DN1400 1700 1450 1100 575 2500 750 170

30、0 DN1500 1900 1570 1100 650 2600 750 1750 DN1600 2000 1670 1200 675 2700 750 1450DN1800220018701200 775 2800 750 1800 DN2000 2400 2070 1300 800 3000 750 2150 DN2200 2600 2270 1400 875 3000 750 DN2400 2800 2470 1500 900 3500 750 DN2600 3000 2670 1600 1000 3600 800 DN3000 3400 3070 1800 1200 4000 800

31、DN3300 3700 3370 1900 1400 4500 800 DN3600 4000 3670 2000 1500 4800 1000 DN4000 4400 4070 2200 1600 5200 1000 注：以上尺寸根據(jù)實際安裝情況等可能有變動。 4.2現(xiàn)場制作的配件 在管道安裝的過程中，往往根據(jù)實際情況需要現(xiàn)場制作管配件。 這種常見的管道配件也如上幾種，而與定型配件所不同的是，配件的 有關(guān)具體尺寸是根據(jù)現(xiàn)場管線的相對位置測量出來的。這種現(xiàn)場制作 出來的管配件安裝起來更方便、更迅速。 五、RPM管的包裝、保養(yǎng)、維護 5. 1管道的包裝 管道在生產(chǎn)完畢后，經(jīng)過嚴格地檢驗確認為合格

32、品，方才能對其 進行包裝。產(chǎn)品包裝時應(yīng)按產(chǎn)品特性要求一般采用單根兩端用草繩、 草片、草包等方式包裝。謹防管道在運輸過程中，相互之間發(fā)生碰撞, 而磨損管道外壁及端口。特別是對于管道、管件帶法蘭包裝時，應(yīng)注 意對法蘭的端面水線及密封面進行保護，防止被磨損。 5.2管道的吊裝 在對管道裝卸的過程中，仍需對管道加以控制，嚴禁使用鋼絲繩 或其它硬質(zhì)物，應(yīng)該使用軟繩或軟質(zhì)帶吊裝。采用機械裝卸時，用兩 個支撐點，可以使其它更容易控制，管道的支撐點也可以只有一個， 但切不可用繩子貫穿其兩端來裝卸管道。吊裝時應(yīng)輕吊輕放，嚴禁拋 投。 5. 3管道的運輸 在管道的施工現(xiàn)場，如有必要進行運輸?shù)脑?，管道的底部嵌入?

33、楔使之保持穩(wěn)定，確保沒有兩根管道相接觸的情況發(fā)生。裝運管道的 最高高度為2米，使用柔韌的帶子或繩子將它們固定在運輸工具上， 千萬不要用沒有襯墊的鋼絲或鏈條以免使管道發(fā)生磨損。另外，最大 撓曲量不要超過1. 5%,因為在極限值以內(nèi)的情況下會導(dǎo)致管道的損 壞。 5. 4管道的存放 夾砂玻璃鋼管，象其它所有石油化學產(chǎn)品制成的管道一樣是可燃 的，所以建議不應(yīng)將它放置在熱源暴露的地方。在安裝過程中，必須 小心謹慎以防止管道暴露在電焊的火星和切割的火焰及熱/火/電源 的附近。當現(xiàn)場用揮發(fā)性或易燃材料進行修補管道或接頭時，這些預(yù) 防措施是非常重要的。 當管道直接放于地上時，注意地面要平坦，不能有石塊和容易引

34、 起管道損壞的尖利物體，所有的管道需加墊木楔以防止?jié)L動。應(yīng)保證 管道在強風、不平的地區(qū)或其它水平條件下堆放得穩(wěn)定。堆放高度不 可以超過2米，1400毫米以上的管道切不可疊放。管道的最大徑向 撓曲不可超過直徑的1. 5%,不允許凸起、扁平和其它突然的曲率變 化。在這些極限值的情況下存放將會損壞管道。 現(xiàn)場堆放管道建議按下列規(guī)定（如表7）表7現(xiàn)場管道的堆放 公稱直徑 150 200 250 300 400 500 600700 8001200 14002400 堆放層數(shù)987654321 對于管道的接頭應(yīng)置于陰涼處，切勿將其暴露于陽光下。不要將 橡膠與脂類、油類等其它石油衍生物及溶劑相接觸。 5.

35、5管道安裝應(yīng)注意的維護要求 夾砂玻璃鋼管安裝前選擇適合的安裝類型由管道的剛度、埋深和 原土類型決定的。為了使管道具有足夠的支撐，根據(jù)原土條件要對管 區(qū)的回填材料加以適當?shù)南拗啤０惭b管道的初期和長期的扭曲不能超 過有關(guān)的規(guī)定，否則將達不到管道長期使用的目的。 管道的墊層應(yīng)遵照要求使用砂或礫石。在溝底夯實之后再鋪設(shè)墊層 應(yīng)夯實到90%的密實度，以保證管道有足夠的支撐，建成后的管床應(yīng) 平整，而且能夠給管道以長期穩(wěn)定的支撐?；A(chǔ)區(qū)土壤的夯實程度， 應(yīng)等于主管區(qū)回填的夯實程度，或者說應(yīng)使其土壤阻力特性一致。在 管道的接頭處，為滿足安裝的需要，接頭處必須超挖。安裝時管道不 得離開管底表而，安裝結(jié)束后，再按

36、要求夯實接頭處的超挖部位。如 果在管溝遇到巖石、硬土層，松軟而不穩(wěn)定的土壤或高度膨脹的土壤, 那么就有必要增加墊層的厚度來達到管道底部的足夠支撐。 管道在連接好后，管區(qū)一定要馬上回填，這樣可以防止管道的浮 動和熱變形的發(fā)生。管道的浮動將破壞管道和管接頭，造成不必要的 重新安裝。熱變形是指由于安裝時的溫度與長時間的羅列、曝曬的溫 度差異而導(dǎo)致的變化，這將造成接頭處的密封不嚴。 管區(qū)回填材料的正確選擇以及管區(qū)回填的埋設(shè)和夯實，對控制管 道徑向撓曲是非常重要的，對管道的正常運行也是非常關(guān)鍵的。為防 止回填材料中混入有機雜質(zhì)或其它外來有害材料，施工時一定要加倍 小心，否則會造成管道側(cè)向支撐。為給管道以

37、充分的支撐，在不將管 道吊起的情況下，施工人員可用棍棒（鈍器）將回填材料夯實。 管區(qū)應(yīng)分層回填，每次回填厚度約150-300mm,這要取決于回填 材料和夯實方法。由于礫石或碎石極易夯實，用此材料回填時，300mm 厚的土壤可以夯實到要求的密度。如果是砂子則需要更多的夯實工 作，因此它的回填厚度只能控制在150mm以內(nèi)。注意逐層夯實回填材 料對于管道是否能有足夠的支撐是非常重要的。當砂質(zhì)的回填材料處 于或接近它的最佳濕度時，夯實最易完成。當回填材料回填到管道的 起拱線時，為避免管道受到外來夯擊荷載的作用，所有夯實都應(yīng)從管 溝壁開始逐漸向管道靠近。用這種方法鋪設(shè)，夯實管區(qū)回填材料，管 道將發(fā)生輕微

38、的垂直方向的橢圓變形。當回填到管頂時，完工后垂直 方向的橢圓變形W直徑的1. 5%,但必須注意不能在管頂上方過分用力 夯實，這樣會引起管道局部凹凸不平，而且必須保證管道頂上的覆土 不能疏松，一定要達到密實度。 管道的埋深決定于管道設(shè)計、使用條件、管道的性能、管道的尺 寸及現(xiàn)場條件，例如土壤的性能、靜態(tài)荷載、動態(tài)荷載等。一定要注 意管道溝槽的深度，必須使管道處于冷凍線以下。覆蓋的深度，應(yīng)有 效地保證埋入地下的管道不受地下水的漂浮力的影響。 在管道施工完畢后，因固定管道采用柔性的橡膠圈接頭，當管線 加壓后，在管線兩頭、彎頭、三通、變徑、盲端等許多地方會產(chǎn)生不 平衡的應(yīng)力以及發(fā)生管線偏移等現(xiàn)象，如果

39、周圍的土壤對管線不能提 供足夠的約束力的話，也極可能造成管線的損壞，所以，為了確保管 線正常運行，避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，必須采取措施來約束這種不平衡 的應(yīng)力，預(yù)防管線的損壞。通常采用的方法是用水泥固定墩固定。固 定的水泥墩的尺寸可根據(jù)實際情況進行設(shè)計，以能滿足使用要求為 準。 5. 6事故處理及修補 管線在使用過程中，遇到某一部位滲漏，可采用緊急修補方法。 具體做法是，先將滲漏之處的土挖開，仔細檢查滲漏部位及滲漏而積 的大小，停水降壓，根據(jù)滲漏大小部位挖出工作坑，若出水量大，用 抽水機將溢出水抽干。根據(jù)破損情況可試行作如下處理： 1. 若破損之處直徑在200nmi以下，可用預(yù)先制作好的法蘭短 節(jié)

40、（接口而與管面相吻合）， 將連接而及直徑在400mm范圍內(nèi)打磨平整。在管線滲漏之處，接 觸而用5mm厚橡皮墊片墊上，法蘭短節(jié)兩邊用特制的抱篩固定在管線 上，及時將滲漏的水吸掉，保證法蘭短節(jié)外部無水滲岀。同時，將接 管外漏橡皮用刀片割去。用玻璃鋼增強的方法，將法蘭短節(jié)連接在管 線上。固化后（一般12小時后）用盲板將法蘭盲上，采用此法不必 將管內(nèi)之水抽干。 2. 若破損之處直徑超過200mm或長度方向較長，則必須將管道 內(nèi)的水抽干，將破損處兩端用角向磨光機割去，按割去管段的長度接 上一段管道，接口處兩端加上玻璃鋼套筒，間隙用膨脹水泥密封，同 時在膨脹水泥制作完畢后，外用玻璃鋼手糊的方法密封增強。待

41、膨脹 水泥保養(yǎng)時間到后即可通水。 3. 若允許停水的時間超過24小時，則可將破損之處兩端割去后, 按割去管段的長度接上一段管道，接口處兩端玻璃鋼對接方法將管道 連接上。 六、RPM管道的經(jīng)濟性、適用性分析 目前，城市供水中所使用的大口徑管道出現(xiàn)生銹、結(jié)垢等現(xiàn)象， 會嚴重地污染水質(zhì)，而夾砂玻璃鋼管內(nèi)層采用防腐性能優(yōu)良的食品級 樹脂作為原材料，因此管道不生銹、不結(jié)垢，可以徹底解決目前自來 水輸送中水源二次污染問題，提高居民用水的質(zhì)量，且管道的價格稍 低于鋼管、球墨鑄鐵管，安裝運輸成本低，水能耗低，社會經(jīng)濟效益 明顯。以下是根據(jù)杭州自來水公司提供的數(shù)據(jù)，在同一工程環(huán)境條件 下使用鋼管、球墨鑄鐵管、加

42、砂玻璃鋼管、水泥管在綜合成本上的比 較如表8。 工程使用條件： 管道規(guī)格：DN1000 土壤條件：三類干土 施工方式：人工挖溝槽上方、并平整場地填土夯實表8同口徑 的管道綜合成本比較（每米綜合成本）單位：元編號名稱鋼管球 墨鑄鐵管夾砂玻璃鋼管水泥管 （一）管材 1489 1688 1209 610 （二）安裝部分 1613 1817 1221.23 831 1 直接費 1552 1756 1219. 93 793 （1）人工費 23 23 0. 5 13. 7 （2）材料費 1513 1716 1217. 15 773 （3）機械費 16 16 2. 28 6. 3 2綜合費用61 61 1.

43、3 38 （三）土 方 180 180 141.2 233 3直接費73 73 57 83 （4）人工費 73 73 57 83 （5）材料費0 0 0 0 （6）機械費0 0 0 0 4 綜合費用 107 107 84. 2 150 （四）工程造價 1793 1997 1362. 43 1064 （五）預(yù)備費72 80 54.5 43 （六）綜合成本 1865 2077 1416.9 1107 注：表中 （四）二（一）+ （二）+ （三）；（二）=1+2；1=（1） + （2） + （3）； （三）=3 + 4 ；3 =（4） + （5） +（6）；（六）二（四）+（五）。 1鋼管和球墨鑄鐵

44、管的數(shù)據(jù)由杭州供水工程公司提供； 2水泥管的數(shù)據(jù)為杭州市中河路現(xiàn)場安裝數(shù)據(jù)； 3以上成木比較若加上運輸、使用能耗及維修服務(wù)項目， 則加砂玻璃管綜合效益最好。 工程的綜合效益是指由建設(shè)投資、安裝維修費用、使用壽命、節(jié) 能等多種因素形成的總體成本長遠效益。從表8可以看出，如果考慮 到管道的各種功能和使用的長期性，夾砂玻璃鋼管的綜合效益是最好 的，特別是管徑越大，成木越低，而且對于埋地管可連續(xù)使用幾十年, 無需年年檢修，更可以發(fā)揮它優(yōu)越的綜合效益，具有很強的適用性。 對于水泥管、鑄鐵管、夾砂玻璃鋼管在不同口徑管道下的輸水能 力、耗能比較（如表9）：表9各種管道輸水能力、耗能能比較表（以 管路長L=1

45、0km計算） 口徑 流量Q （m3 S-1） H輸出量Q 仃04m3） 管類 沿程水頭損失 hf (m) 年耗電量E (104 KWh) DN400 0. 1256 1. 085 水泥管 48 32 81. 86鑄鐵管 37. 19 62. 95夾砂玻璃鋼管 18. 4 31. 15 DN600 0. 2827 2. 443 水泥管 28. 22 107. 52鑄鐵管 21. 97 8370夾砂玻璃鋼管 11. 18 42. 59 DN800 0. 5024 4.431 水泥管 19. 23 130. 20鑄鐵管 15. 1 102. 24夾砂玻璃鋼管 7. 84 53. 08 DN1000

46、0. 7854 6. 786 水泥管 14. 3 151. 17 鑄鐵管11. 31 119. 71夾砂玻璃鋼管 5. 97 72. 10 DN1200 1. 131 9. 772 水泥管 11. 23 213. 84鑄鐵管 8. 92 151. 41夾砂玻璃鋼管 4. 73 82. 73 DN1400 1.539 13. 297 水泥管 10. 31 213. 84鑄鐵管 7. 3 151. 41夾砂玻璃鋼管 3. 94 82. 73 DN1600 2. 010 17. 366 水泥管 7. 65 207. 23鑄鐵管 6. 14 166. 32夾砂玻璃鋼管 3. 35 90. 75 DN1

47、800 2. 542 21. 972 水泥管 6. 54 244. 14鑄鐵管 5. 26 180. 27夾砂玻璃鋼管 2. 89 99. 05 DN2000 3. 142 27. 147 水泥管 5. 69 240. 94鑄鐵管 4. 6 194. 78夾砂玻璃鋼管 2. 54 107. 56 注：1、計算有關(guān)的參數(shù)：混凝土： f=0. 00232, m=2, b=5. 33鑄鐵 管：f=0. 00179, m=l. 9, b=5. 1 夾砂玻璃鋼管： f=0. 000915, m=l. 77, b=4. 77o 2、沿程損失 hf二fLQm/db。3、泵容： N二 10Qhf/0. 65,

48、年耗電量：E=N 8760 度(kW h)。 從表9數(shù)據(jù)可以看出，各種管道輸水能力、耗能比較，夾砂玻璃 鋼管在沿程水頭損失最小，年耗電量最少。夾砂玻璃鋼管的沿程水頭 損失、年耗電量分別大約為水泥管的40%,鑄鐵管的50%。這種優(yōu)勢 正是由夾砂玻璃鋼的特性所決定的，具有其它管道無法比擬的優(yōu)越 性。 在下表10中，列岀了不同的管徑的夾砂玻璃鋼在常用流速范圍 內(nèi)，管道的輸水能力，其壓力損失采用的是常用的哈森-威廉方程計 算所得。 由哈森-威廉公式，摩擦阻力系數(shù)f的計算為： f=194. 62/(Cl. 852D1/6V0. 148) Hf二f v2/ (2Dg) 式中 C RPMP取150 D管道計

49、算內(nèi)徑 V流速 g重力加速度9. 81m/s2表10不同口徑夾砂玻璃鋼管在 不同的流量下的輸水能力 口徑(DN) (mm) V (m/s) Q (m3/s) Hf (m/1000m) 800 0. 8 0. 402 0. 795 1. 0 0. 502 1. 120 1. 2 0. 603 1.685 1. 4 0. 703 2.241 900 0. 8 0. 509 0. 693 1. 0 0. 636 1.048 1. 2 0. 763 1.468 1.4 0. 890 1. 954 1000 0. 8 0. 628 0. 613 1. 0 0. 785 0. 926 1. 2 0. 94

50、2 1. 300 1.4 1. 099 1. 728 1200 0. 8 0. 904 0. 495 1. 0 1. 130 0. 749 1.2 1. 356 1. 050 1.4 1. 582 1. 396 1400 0.8 1.231 0.414 1.0 1. 539 0. 626 1.2 1.846 0. 877 1.4 2. 154 1. 167 1600 0. 8 1. 608 0. 354 1.0 2.010 0. 535 1.2 2.412 0. 750 1. 4 2.813 0. 998 1800 0. 8 2.035 0. 309 1.0 2. 543 0. 467 1.2 3. 052 0. 654 1. 4 3. 561 0. 870 2000 0. 8 2. 512 0. 273 1.0 3. 140 0. 413 1.2 3. 768 0. 578 1. 4 4. 396 0. 769 由表10的計算可以看出，對于