内衬PE灰口铸铁管与钢管连接工艺的应用

2015-08-19天津市自来水集团有限公司天津天津市青成自来水工程有限公司天津

设备管理与维修 2015年7期

关键词：铸铁管热熔内衬

邱　迪　刘　振（.天津市自来水集团有限公司　天津　.天津市青成自来水工程有限公司　天津）

内衬PE灰口铸铁管与钢管连接工艺的应用

邱迪1刘振2
（1.天津市自来水集团有限公司天津2.天津市青成自来水工程有限公司天津）

自来水管道内衬PE灰口铸铁管与钢管连接施工工艺，对于PE管道热熔施工及其与钢管的连接方式加以说明。为具有一定局限性的施工工程，提供参考实例。

热熔PE管道法兰

一、前言

由于城市主干道路交通拥堵，通过长距离破路对给水管道进行漏水修复、配合市政切改、更换管道等工程具有一定的局限性，特别是对大口径给水管道，通过长距离明开作业的协调难度更大。对于此类工程，在过流断面影响较小的工况下，可采用材料较轻的内衬PE管道拉管嵌入原管道内完成施工。在内衬PE管道运行过程中，遇到各类市政切改、需改变原有管道路线时，内衬PE管道与其他管材连接上具有一定难度。以天津市地铁线路某段给水配合切改施工为例，介绍内衬PE灰口铸铁管与钢管连接施工，以确保此类工程顺利实施后给水管网的安全稳定运行。

二、内衬PE灰口铸铁管与钢管连接施工工艺

由于PE管材抗压能力相对较弱，在切改施工结束后不能直接覆土，须有抗压性更强的介质保护管材或将PE管材与其他转换件连接后延用材料更适合的管道运行；同时，PE管材耐热性相对较弱，在切改施工工程中不能启用焊接方式在PE管材上直接作业；再次，PE管材外径与灰口铸铁管外径间隔较小，在内衬PE灰口铸铁管横断面上如不剥离两种材质直接作业对施工要求较高，难度较大。

基于上述3方面因素，此次地铁线路给水配合切改施工采用如下施工工艺：剥离少量长度的灰口铸铁管，将露出PE与预制PE法兰乙热熔连接，再用钢制法兰一侧将PE法兰固定，钢制法兰另一侧与法兰柔口连接，柔口后接新制钢管，此切改段主切应力受力对象为法兰柔口，为加强法兰柔口的安全保护，同时考虑到此区域无空间做检查井，特对法兰柔口使用钢护套保护，以提高关键部位的运行安全。

此工艺施工过程中需特别注意PE法兰乙与原PE管材热熔对接控制要素：①对加热板温度的控制。这是主要是指加热板表面的温度，在测量温度时要充分考虑环境温度的影响，既要保证管材端面迅速熔融，又要保证焊制管件不因温度过高而发生降解。②焊接压力。它的主要作用就是对管材进行强制加热，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部与加热板接触，均匀的受热。③卷边高度。卷边高度主要来衡量加热压力作用于管材截面的时间。④吸热压力。它的主要的作用就是防止管材回弹，使管材紧贴在加热板上，从而来提高加热效果，减少加热时间。加热阶段的时间与焊制管件的横截面积、加热板温度、环境温度都是有关的。

三、内衬PE灰口铸铁管与钢管连接施工的应用

1.工程项目背景

天津市地铁某线路站点新建施工（图1），因地下埋有自来水给水管道，须自来水集团配合此工程将原有DN1200给水管线切改，切改长度400 m。该管段起初为灰口铸铁管，并作为主供水管道已服役多年，后因管道漏水且现场不具备长距离施工破路条件下改为基坑作业内衬PE套管，此次切改，需要将内衬PE灰口铸铁管断管，并用钢管与其接头并网。

图1　配合地铁线路切改自来水管道示意图

2.施工流程

依据《给水排水管道工程施工及验收规范》、地铁线路某站给水配合工程施工图、天津市自来水集团有限公司管理程序文件及现场实际勘察等内容，合理设置施工方案及人员配备计划。

（1）施工前准备。准备趴刀，云齿锯，氧气乙炔4套，应急设备DN1200×600 mm卡子1个。将新建DN1200管道东侧DN1400排水管道管顶覆土清除，减轻DN1400排水管侧压力，防止排水管道滚落。与排水部门沟通，确认管线东侧DN1400排水管道畅通，保证自来水管道进行接头时，排水管内低水位，确保自来水的水质安全。

（2）施工前开挖沟槽，使用长铁板插入原DN1200管道与DN1400管道之间的缝隙，稳定加固排水井，使用木板支模，混凝土浇筑将DN1400排水井固定，防止施工时破坏排水井井壁。

（3）接头位置前后共3.5 m的位置在管底下挖500 mm，以便于热熔机从侧面推入，当退出时如无法顺利退出，则需要拆除油缸。

3.施工机械、材料配置

施工机械设备、材料配置见表1～表3。

表1　施工机械配置

表2　施工设备配置表

表3　施工主材配置表

4.施工步骤及主要施工方法

因地处主干道路，此次内衬PE灰口铸铁管与钢管连接施工需在短时间内完成，因此南北两侧接头须同时进行。切改施工主要步骤如下。

（1）关闭DN1200给水管道切改段前后2处闸门，闸段相距约1.2 km，待闸门关严后对原DN1200管道泄压。通过压力表读数确认闸门密闭性后，用趴刀将切改段灰口铸铁管切开，用起重机将管段移出工作坑。

（2）用2台6英寸潜水泵和2台4英寸潜水泵将1.2 km管段内积水从工作坑内抽出，引流排至排水井，清除管内积水。

（3）将灰口铸铁管剥开1.5 m露出内衬PE管，将内衬PE管与预制PE法兰乙热熔连接。热熔连接前用支架将管垫平，保证两管在同一水平线上，固定在焊机上；调整同心度，利用夹具校正管材圆度，并且留有足够的焊接距离；铣削足够的厚度（图2），使焊接断面光洁、平行，确保对接面间隙＜0.3 mm，错边量小于焊接处壁厚的10%；放置加热板（图3），加热至210～230℃后调整焊接压力，当加热板两侧焊接处圆周卷边凸起高度达到1～2 mm时，停止加压；降压至拖动压力，在确保加热板与焊接端面紧密贴合的条件下，开始吸热加时；吸热时间到达后迅速使加热板与管材分离，尽快抽出加热板；立即贴合焊接面，迅速将压力升至焊接压力，严禁高压碰撞；在此压力下冷却。

（4）热熔完成后，用钢制法兰将PE法兰乙固定，其中钢制法兰一侧通过螺栓连接PE法兰，钢制法兰另一侧与法兰柔口连接（图4）。

（5）法兰柔口另一侧接新制钢管，此切改段主切应力受力对象为法兰柔口，为加强法兰柔口的安全保护，同时考虑到此区域无空间做检查井，特对法兰柔口使用钢护套保护，以提高关键部位的运行安全。

（6）通过人孔通道对钢管之间进行焊接操作，确保焊接质量。焊接钢管弯头，封人孔，并用钢桩对弯头后背加固。

总计时长26 h。此方式接头具有一定难度，如接头过程因突发事件导致无法施工，可在连接PE管的位置焊接厚皮钢制短管，在保证钢管圆度的情况下外径应与灰口铸铁管一致；使用卡子连接灰口铸铁管与钢制短管，恢复供水。