尹可婷

（山西东山供水工程有限公司 山西太原030002）

1 工程概况

1.1 招标阶段压力钢管概况及采用涂塑复合钢管的理由

山西东山供水工程位于山西省晋中市，是一项跨流域调水工程，工程输水管线长256.64 km，共包含3座泵站。其中3 个泵站出水池前后连接段均使用压力钢管，泵站压力钢管主要涉及到3 个标段，招标阶段各标段压力钢管均采用一般防腐形式，钢管内防腐采用无毒环氧类涂料，钢管外防腐采用环氧煤沥青。目前从已施工标段钢管实施情况看：大口径钢管的内、外防腐质量欠佳，小口径钢管的内防腐仅两端部分可实施而钢管内部无法实施。存在小口径钢管内防腐实施难度大且钢管运行期防腐维护难度大、成本高的问题。根据类似工程情况，钢管一般防腐的防腐效果欠佳，非专业防腐施工尤其是在施工现场进行钢管防腐施工质量难以控制，管道糙率也相对较大，使用寿命较短。

1.2 涂塑复合钢管

新型防腐钢管-涂塑复合钢管是以满足工程需要的焊接钢管或无缝钢管为基管，通过抛丸处理、高温交联等特殊工艺在其内、外壁复合超强附着力的高分子化学材料而成，涂塑复合钢管包括涂塑钢管和衬塑钢管，它是钢管与塑料管优良性能的结合体，既有钢管的优点又有塑料的耐腐蚀性能，具有长效的防腐性能，是一种性价比较高的新型环保节能管材。

涂塑复合钢管主承压部分完全由焊接钢管承担，其塑料层起防腐保护作用。涂塑复合钢管具有优良的物理力学性能，防腐能力强，阻力系数小，承压性能稳定，导热系数低，保温性好，使用寿命长，运行费用低，安装简单等特点。

下面针对东山供水工程泵站压力钢管，对管径及壁厚等进行计算分析。

2 招标阶段各标段泵站压力钢管设计参数

3 个标段压力钢管均采用泵站最大设计扬程计算工压，未进行分段；钢管壁厚计算均按钢管设计规范考虑了2 mm 的腐蚀裕量。各标段钢管招标参数见表1。

表1 各标段钢管招标参数表

3 各标段采用涂塑复合钢管管径计算、壁厚计算

3.1 管径调整计算

招标阶段各标段压力钢管糙率n 均采用0.012 偏大，如采用涂塑复合钢管，根据试验结果、工程应用实例并结合本工程实际，钢管糙率n 采用平均糙率0.009，泵站出水池连接钢管按工作压力分成两段，则涂塑复合钢管管径可以减少。

管径计算中压力管道水头损失：

式中：hw——总水头损失，m；

k——考虑管道的局部水头损失，取系数1.15；

hf——沿程水头损失，m；

v——流速，m/s；

L——管道长度，m；

R——水力半径，m。

计算结果为：钢管内径1 800 mm 可缩减为1 600 mm，钢管内径1 400 mm 可缩减为1 300 mm。详见表2。

表2 涂塑复合钢管管径计算表

3.2 壁厚计算

管壁厚度计算：

式中：δ——管壁厚度，mm；

rw——水的重度，kN/m3；

H——包括水击压力的设计水头，m；

D——钢管内径，m；

[σ]——钢材允许应力，MPa，[σ]=0.55σs×0.75，其中容许应力系数为0.55，容许应力的降低系数0.75，σs为钢材屈服强度，取235 MPa；

φ——焊接系数，取0.9。

壁厚计算时，泵站水锤压力采用1.5 倍的系数，有一定的安全余量，参照类似工程设计经验，拟采用壁厚按计算取整。计算结果见表3。

表3 涂塑复合钢管壁厚计算表

4 工程量对比及费用估算

根据表2 中钢管的长度，按招标阶段钢管壁厚与采用钢塑复合管壁厚相比，分别计算出钢管的钢材用量及内外防腐面积。

估算结果为：钢材用量减少1 832.8 t，内防腐面积减少4 566.3 m2，外防腐面积减少4 757.8 m2，投资费用减少2 100 万元。详见表4。

表4 泵站钢管管材用量及内、外防腐面积比较表

5 采用钢塑复合管对水泵设备的影响

因各标段水泵设备已招标，若采用钢塑复合管，平均糙率按0.009 计算，管径相应减小后钢管水头损失未增加，则对各标段水泵扬程等基本没有影响，同时也满足运行要求。

6 结语

经过比较，传统工艺防腐钢管改用涂塑复合钢管后，钢材用量及钢管防腐面积减少，可节约工程投资；每节钢管重量减少，钢管的运输、吊装及安装更加方便，降低了施工成本，提高施工速度。可为类似工程设计提供参考借鉴。