高淑萍

一、前言

穿插PE管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)是近幾年來(lái)興起的一種非全線開(kāi)挖的舊管道修復(fù)方法,在全國(guó)推廣應(yīng)用以來(lái)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用已有多年,但在鄭州市東風(fēng)路燃?xì)夤芫W(wǎng)修復(fù)中是首次應(yīng)用,在河南燃?xì)庑袠I(yè)的應(yīng)用也是第一次,在鄭州市東風(fēng)路U-HDPE內(nèi)襯管道修復(fù)工程中,出現(xiàn)了一些問(wèn)題,暴露出該技術(shù)工藝的缺點(diǎn)和不足,我們結(jié)合工程實(shí)際情況,針對(duì)端口連接方式和PE管的穿插工藝采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施,有效地解決了出現(xiàn)的問(wèn)題,為以后的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

二、端口連接方式的改進(jìn)

目前,在應(yīng)用穿插PE管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)修復(fù)舊鋼管時(shí),斷管處端口之間的連接常用的結(jié)構(gòu)形式是法蘭連接,而這種結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足原鋼管外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)良好的電連通性。在鄭州市東風(fēng)路燃?xì)夤艿朗状螒?yīng)用穿插PE管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)中,需要保證原鋼管外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)良好的電連通性,為此我們根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)原有的端口連接方式進(jìn)行了改進(jìn),采用了焊接式結(jié)構(gòu),達(dá)到了預(yù)期效果。

(一)法蘭式連接結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn)

法蘭式連接結(jié)構(gòu)是應(yīng)用鋼質(zhì)短節(jié)通過(guò)法蘭形式將兩端口連接,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1:

圖1 法蘭式連接結(jié)構(gòu)示意圖

該結(jié)構(gòu)的工藝過(guò)程是:在原鋼管斷開(kāi)后,先在兩斷開(kāi)的端口處焊上鋼制管口法蘭,將內(nèi)襯PE管長(zhǎng)出原鋼管的部分利用專(zhuān)用的翻邊設(shè)備進(jìn)行翻邊處理,翻邊長(zhǎng)度以不影響管口法蘭穿螺栓為準(zhǔn);根據(jù)原鋼管兩端口的間距并考慮兩個(gè)PE法蘭的厚度準(zhǔn)確截取鋼質(zhì)短節(jié),并在鋼質(zhì)短節(jié)的兩端焊上與原鋼管管口法蘭相匹配的鋼制法蘭,原鋼管上的鋼質(zhì)法蘭與鋼質(zhì)短節(jié)上的鋼制法蘭通過(guò)螺栓連接,PE法蘭夾在兩鋼制法蘭中間,形成復(fù)合法蘭,PE法蘭同時(shí)起密封作用。

該結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于現(xiàn)場(chǎng)制作,成本低。

但該連接方式存在著以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:

1.由于管段間采用法蘭連接,僅靠法蘭的連接螺栓,電流通過(guò)的截面積小,原鋼管的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)電連通性差;

2.法蘭連接部分的外防腐難度大;

3.利用法蘭及密封墊密封,效果不理想,密封墊容易變形老化;

4.PE法蘭是施工時(shí)將內(nèi)襯PE管拉出一段翻邊處理而成,經(jīng)過(guò)冷熱變化可能會(huì)使PE內(nèi)襯管縮短或伸長(zhǎng),縮短時(shí),可能會(huì)縮進(jìn)原管道內(nèi),這引起的嚴(yán)重后果是,兩個(gè)鋼制法蘭中間無(wú)密封,介質(zhì)會(huì)大量泄漏,嚴(yán)重影響管道安全運(yùn)行。

(二)焊接式連接結(jié)構(gòu)的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)

在東風(fēng)路燃?xì)夤艿佬迯?fù)的施工中,為了克服法蘭式連接結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),尤其是解決原有陰極保護(hù)系統(tǒng)的良好連通性問(wèn)題,我們對(duì)原端口連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),采用焊接方式。示意圖如圖2所示。

圖2 焊接式端口連接示意圖

具體的工藝流程如下:

1.原鋼管斷開(kāi)后,先在原鋼管的兩個(gè)端口面上分別焊上已預(yù)制好的特制鋼質(zhì)法蘭;

2.對(duì)原鋼管進(jìn)行清洗,達(dá)到清洗標(biāo)準(zhǔn)后,將內(nèi)襯PE管穿入鋼管內(nèi),將兩段內(nèi)襯PE管分別與兩個(gè)鋼塑過(guò)渡的PE管材端焊接在一起,形成內(nèi)襯PE管熱熔焊接口;

3.根據(jù)兩鋼塑過(guò)度間的距離截取一段長(zhǎng)度適宜的鋼管,并與鋼塑過(guò)渡的鋼管端焊接;

4.截取一段鋼套管,長(zhǎng)度為兩個(gè)特制鋼質(zhì)法蘭的間離,鋼套管的內(nèi)徑比原鋼管的外徑大200㎜以上,將鋼套管分兩半切開(kāi);

5.先將鋼套管的下半部分與特制鋼質(zhì)法蘭焊接,再將鋼套管的上半部分與特制鋼質(zhì)法蘭焊接,之后,將鋼套管的切割縫焊好;

6.在鋼套管的上端開(kāi)進(jìn)料孔和排氣孔,將水泥砂漿從進(jìn)料孔注入,直至水泥砂漿從排氣孔溢出,說(shuō)明鋼套管與內(nèi)襯PE管之間已完全填滿(mǎn)水泥砂漿,此時(shí)停止進(jìn)料,進(jìn)行振搗將套管的管腔充實(shí);

7.待水泥砂漿完全固化后,將進(jìn)料孔和排氣孔封堵好,固化后的水泥砂漿有一定強(qiáng)度,可固定內(nèi)襯PE管,同時(shí)也起到內(nèi)襯PE管的骨架作用,可承受較大壓力;

8.按相關(guān)規(guī)范要求,對(duì)端口連接部分進(jìn)行特加強(qiáng)級(jí)防腐處理。

該結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是:(1)修復(fù)后的鋼管具有良好的電連通性,外加電流陰極保護(hù)效果好;(2)提高了端口連接部分的的強(qiáng)度,減少了外力對(duì)連接部分破壞的可能性,保障了管網(wǎng)安全運(yùn)行;該結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是:(1)與法蘭連接方式相比,成本費(fèi)用相對(duì)較高;(2)該結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,施工難度較大。

(三)該結(jié)構(gòu)應(yīng)用后的實(shí)際效果

東風(fēng)路內(nèi)襯修復(fù)工程竣工后,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,修復(fù)工程首端的陰極保護(hù)電位是-1.7V(相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參比電極),末端的陰極保護(hù)電位是-1.1V(相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參比電極),修復(fù)前原管道末端的陰極保護(hù)電位是-1.2V(相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參比電極),這說(shuō)明利用該焊接式結(jié)構(gòu)修復(fù)后的管道電連通性良好,與原陰極保護(hù)電位相比損失很小,達(dá)到了理想的效果。

改進(jìn)后端口連接結(jié)構(gòu)取得了以下的有益效果:(1)豐富了穿插內(nèi)襯PE管修復(fù)技術(shù)斷管處的端口連接結(jié)構(gòu)形式;(2)可廣泛應(yīng)用于各種鋼管做穿插內(nèi)襯PE管修復(fù)時(shí)的端口連接,。

綜上所述,焊接式結(jié)構(gòu)要比法蘭式結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性大,特別是在原管道有外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的情況下應(yīng)用,有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性,有效地解決了穿插內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)應(yīng)用中陰極保護(hù)的難題,這種端口連接方式必將在以后的推廣應(yīng)用中發(fā)揮更大作用。

三、PE管穿插施工工藝的改進(jìn)

(一)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

2005年9月1 日晚,穿插第一段PE管,剛開(kāi)始比較順利,牽引機(jī)工作正常,壓成“U”形的PE管行進(jìn)速度也比較均勻。但當(dāng)PE管進(jìn)入原鋼管約80米時(shí)突然斷開(kāi),牽引頭從鋼管內(nèi)彈出,經(jīng)檢查是牽引頭處的PE管斷裂。我們經(jīng)過(guò)研究決定從末端將PE管拉出,但在回拉的過(guò)程中牽引頭處的PE管又發(fā)生斷裂,我們對(duì)牽引頭加固后再次回拉時(shí),牽引機(jī)的鋼絲繩斷裂,使工程處于十分艱難和被動(dòng)局面。出現(xiàn)這種情況,我們首先懷疑是PE管材的質(zhì)量不合格,于是我們委托河南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局對(duì)PE管材做了抗拉強(qiáng)度和斷面拉伸率實(shí)驗(yàn),同時(shí)也要求材料供應(yīng)商山東勝邦集團(tuán)公司也做了同樣的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為:抗拉強(qiáng)度≥25Mpa;斷裂伸長(zhǎng)率:≥350%,都證明管材本身的質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題,只能從施工工藝上查找原因。

經(jīng)分析,PE管拉斷的主要原因是內(nèi)襯PE管在變“U”形后穿進(jìn)原鋼管前漲開(kāi),致使PE管與鋼管貼合過(guò)緊,阻力非常大,PE管無(wú)法穿進(jìn)鋼管,也無(wú)法退出,強(qiáng)行穿插時(shí)局部拉力過(guò)大而發(fā)生斷裂。

PE管提前漲開(kāi)的原因有以下幾個(gè):1.捆綁變形后PE管的膠帶質(zhì)量較差;2.捆綁膠帶的纏繞密度太小,捆綁力不夠;3.在PE管變形后到穿插前對(duì)PE管的保護(hù)措施不當(dāng), PE管在進(jìn)行過(guò)程中與地面摩擦,使捆綁膠帶斷開(kāi),PE管回漲。4.PE管由于原管道口滾輪的摩擦和在原鋼管內(nèi)的摩擦也會(huì)使膠帶斷裂,PE管漲開(kāi)卡在原鋼管中,使穿插無(wú)法進(jìn)行。

(二)采取的改進(jìn)措施

針對(duì)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題,我們采取了以下措施:1.改用抗拉強(qiáng)度較大的捆綁帶,該膠帶有多條縱向抗拉纖維,大大提高了抗拉強(qiáng)度;2.調(diào)節(jié)膠帶纏繞機(jī)的轉(zhuǎn)速和增加置放膠帶的托輪數(shù)量,增加了膠帶的纏繞密度,原來(lái)的膠帶間隙為5 MM,改進(jìn)后膠帶間隙為1 MM,增加了捆綁力;3.增加了PE管在進(jìn)入原鋼管前的行進(jìn)過(guò)程中托架車(chē)的數(shù)量,并將PE管與托架車(chē)?yán)?避免了PE管與地面的摩擦,保證PE管在進(jìn)入鋼管前不漲開(kāi);4.在端口的滾輪上纏一層食用油浸過(guò)的軟布,以減少摩擦阻力,盡可能避免膠帶在進(jìn)入鋼管后磨斷。

(三)應(yīng)用效果

采取了以上四點(diǎn)措施后,在以后的施工過(guò)程中縮徑后的PE管保護(hù)效果非常好,在穿進(jìn)待修復(fù)管道前, PE管“U”狀態(tài)保持良好,捆綁PE管的膠帶幾乎沒(méi)有斷開(kāi)的,PE管能很順利地穿進(jìn)原管道,進(jìn)入原管道后的穿插阻力也很小。實(shí)踐證明,我們所采取的措施取得了理想效果,提高了施工速度,保證了工程順利完成。

經(jīng)過(guò)我們對(duì)U—HDPE內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)工藝的改進(jìn),彌補(bǔ)了原有工藝的不足,為該技術(shù)在鄭州燃?xì)夤芫W(wǎng)修復(fù)工程中進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。