埋地管線塑料襯管修復(fù)裝置的研究與設(shè)計(jì)

埋地管線塑料襯管修復(fù)裝置的研究與設(shè)計(jì)EQUIPMENTFORREPAIRINGBURIEDPIPELINEBYPENETRATIONPLASTICLINERTUBETHROUGHIT樊玉光1唐懷清2王成達(dá)31西安石油學(xué)院,7100652青海油田3中原油田第一作者男,1964年生,副教授摘要埋地管線塑料襯管修復(fù)是一種新型的管道內(nèi)修復(fù)方法它能延長(zhǎng)舊管道的使用壽命,提高管道的輸送能力該方法是利用塑料管來防腐,而輸送壓力載荷及其他載荷主要由舊管道來承受討論利用塑料管記憶性能的埋地管線塑料襯管修復(fù)工藝和裝置這套工藝和裝置可以為國(guó)內(nèi)管道的維修和更新提供了一個(gè)參考,為繼續(xù)深入研究襯管修復(fù)提供了一個(gè)思路主題詞管道,修復(fù),塑料襯管,防腐中圖資料分類法分類號(hào)TE8731管道是石油、天然氣最主要的輸送方式之一,管道的老化問題和腐蝕問題使管道工業(yè)重要的一項(xiàng)任務(wù)就是維修和更新舊管道目前,維修和更新舊管道的內(nèi)修復(fù)方法主要有三種管道內(nèi)噴涂、軟管翻轉(zhuǎn)法和塑料管穿插法埋地管線塑料襯管修復(fù)法就屬于塑料管穿插法它主要利用金屬管道的剩余機(jī)械強(qiáng)度來防止管內(nèi)輸送介質(zhì)將襯里脹破和管外光銳物或外力將襯里壓扁,同時(shí)利用內(nèi)襯塑料管將介質(zhì)與金屬管道隔開,防止介質(zhì)繼續(xù)腐蝕管線,也消除了管外土壤腐蝕穿孔產(chǎn)生的泄漏,從而達(dá)到管線防腐和安全輸送介質(zhì)的目的本文主要討論埋地管線塑料襯管修復(fù)工藝及裝置的設(shè)計(jì)和研究溫度范圍內(nèi),塑料管將恢復(fù)變形前的形狀修復(fù)原理是選擇具有記憶性的熱塑性塑料,如高密度聚乙烯HDPE,它的外徑與舊管道內(nèi)徑相等或大5左右,先將該塑料管加熱至其記憶激活溫度范圍內(nèi)對(duì)于HDPE,它的記憶激活溫度范圍為70851,讓其發(fā)生縮徑變形,變形后再將其冷卻至環(huán)境溫度,這樣可以保持在穿插過程中的縮徑變形最后在把塑料管拉入舊管道后,用介質(zhì)把塑料管再次加熱到記憶激活溫度范圍內(nèi),讓其恢復(fù)縮徑前的形狀,達(dá)到緊密貼合的要求22塑料管的材料及規(guī)格據(jù)修復(fù)原理,所選擇的塑料管必須是具有記憶性的熱塑性塑料,例如HDPE、硬聚氯乙烯PVC等維修輸送介質(zhì)有一定溫度要求的管道,如原油管道,一般選用硬聚氯乙烯維修輸送介質(zhì)的溫度較低的管道,如天然氣管道,一般選用HDPE塑料管外徑的確定,根據(jù)修復(fù)原理,塑料管的外徑至少要等于舊管道內(nèi)徑,而且,考慮到舊管道的形狀不一定能保護(hù)很規(guī)則的圓形,因而塑料管的外徑比舊管道內(nèi)徑大5塑料管壁厚考慮以下幾個(gè)因素1管子生產(chǎn)工藝要求壁厚一般應(yīng)大于0609MM,常取24MM,對(duì)于HDPE,常推薦取0940MM22管子的焊接工藝要求襯管壁厚不小于33MM,通常情況下最好大于5MM,這主要是考慮到2塑料襯管修復(fù)工藝為了達(dá)到塑料襯管修復(fù)后的管道系統(tǒng)緊密貼合,并且塑料管穿插過程能方便進(jìn)行采取的方法是,選擇的塑料管外徑與舊管道內(nèi)徑一致或略大然后通過縮徑變形,減小塑料管外徑,從而減小穿插過程中塑料管外壁與舊管道內(nèi)壁的摩擦最后利用塑料記憶性將塑料管膨脹至與舊管道內(nèi)壁緊密貼合21塑料襯管的修復(fù)原理為了很方便地實(shí)現(xiàn)塑料管的整個(gè)變形過程,設(shè)計(jì)利用了塑料的記憶性能在某一溫度通常稱為記憶激活溫度范圍內(nèi),塑料管發(fā)生的變形在溫度下降以后仍能保持,若再將塑料管加熱至記憶激活70西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)1999年9月第14卷第5期J1OFXIANPETRINSTSEP1999VOL14NO5塑料管焊接時(shí)能夠比較安全地保持管子的圓筒形狀,保證獲得較好的焊接接頭33管子的操作條件主要是考慮此時(shí)的強(qiáng)度條件因?yàn)榫S修后的管道系統(tǒng)在壓力和溫度作用下操作的,因而在舊管道的一些腐蝕坑或腐蝕孔處,可能發(fā)生強(qiáng)度破壞4國(guó)內(nèi)外管子的生產(chǎn)規(guī)格一般取SDR20404,在本設(shè)計(jì)中,由于襯管穿插長(zhǎng)度較長(zhǎng),取SDR2035與舊管道內(nèi)壁緊密貼合在塑料管外壁與舊管道內(nèi)壁緊密貼合以后,繼續(xù)保持空氣壓力,同時(shí)降低空氣溫度,將塑料管的溫度降到環(huán)境溫度,這樣能保持管道系統(tǒng)緊密貼合26塑料管的穿插工藝穿插即在動(dòng)力的作用下,將塑料管拉入舊管道動(dòng)力裝置一般為絞車或卷?yè)P(yáng)機(jī)等在牽引過程中,要盡量保證勻速牽引速度的大小,影響著塑料管與舊管道之間摩擦力要確定速度,還要考慮修復(fù)道的管規(guī)格,即塑料管的直徑、壁厚等,設(shè)計(jì)牽引速度為2MMIN最大牽拉長(zhǎng)度的影響因素較多,如塑料管的材料、規(guī)格舊管道的情況塑料管與舊管道在牽拉過程中的接觸情況現(xiàn)場(chǎng)施工條件等23塑料管的熔焊工藝由于塑料管生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的塑料管一般僅有810M,而埋地襯管修復(fù)時(shí),每一次的穿插長(zhǎng)度都在500M以上,這就涉及到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行塑料管的熔接本設(shè)計(jì)中提出的方法是塑料管的熱板焊,它是利用一個(gè)或多個(gè)發(fā)熱工具將被焊塑料的表面進(jìn)行加熱,直到其表面層充分熔化,然后在壓力作用下進(jìn)行焊接得到接頭熱板焊的工藝參數(shù)較多,例如,加熱壓力、加熱時(shí)間、切換時(shí)間、焊接壓力、壓焊時(shí)間、熱板溫度、焊接溫度等焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量影響較大,因而焊接中要對(duì)這些工藝參數(shù)進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)和控制通常通過實(shí)驗(yàn)確定3塑料管的修復(fù)裝置熔接裝置31本文中設(shè)計(jì)的塑料管熔接裝置包括三個(gè)部分熱板、夾具及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)夾具除了用夾固定塑料管以外,還能用來夾緊塑料管作軸向移動(dòng)夾具由一固定夾板和兩活動(dòng)夾板構(gòu)成,其原理是當(dāng)液壓缸兩活塞由內(nèi)死點(diǎn)向外死點(diǎn)移動(dòng)時(shí),兩活動(dòng)夾板繞著芯軸旋轉(zhuǎn),松開塑料管當(dāng)兩活塞由外死點(diǎn)向內(nèi)死點(diǎn)移動(dòng)時(shí),兩活動(dòng)夾板旋轉(zhuǎn)夾緊塑料管熱板材料選銅,其形狀為圓平板或圓環(huán),考慮到減少熱損失,在加熱5200以上的管子時(shí),熱板常作成環(huán)狀熱板表面鍍鎳或涂一層聚四氟乙烯,因?yàn)殂~能對(duì)塑料在高溫下的分解起催化作用液壓系統(tǒng)的作用是使夾具能軸向移動(dòng),產(chǎn)生焊接時(shí)壓力24塑料管的縮徑工藝塑料管的縮徑工藝包括預(yù)熱、縮徑和冷卻三個(gè)階段預(yù)熱階段主要用電加熱裝置將塑料管加熱到其記憶激活溫度范圍,對(duì)于HDPE,設(shè)計(jì)中將其加熱到75,這個(gè)溫度為管子內(nèi)表面的溫度在塑料管被加熱到75后,用外力將其拉過縮徑裝置發(fā)生縮徑變形考慮到HDPE的徑向膨脹系數(shù)為12,為了防止在脹貼時(shí)把管子脹破,取縮徑變形量為85為了讓塑料管在穿插過程中保持縮徑變形,在塑料管縮徑后,要將塑料管冷卻到環(huán)境溫度,本設(shè)計(jì)中要求冷卻至3032縮徑裝置縮徑裝置包括三部分預(yù)熱、縮徑和冷卻預(yù)熱部件的長(zhǎng)度由預(yù)熱工藝確定,它包括內(nèi)襯筒體、絕熱層和加強(qiáng)筒體、電阻絲四部分,其中電阻絲外纏繞耐高溫玻璃纖維,它能起到絕緣而不絕熱的作用,它的耐溫可達(dá)到450左右縮徑部件包括引入部分、縮徑部分和引出部分,在相鄰兩部分之間由過渡圓孤連接起來縮徑裝置的主要參數(shù)是錐角,設(shè)計(jì)中該錐角取30,錐角越小,所需拉力減小,但增加了模制面積,下轉(zhuǎn)第72頁(yè)7125塑料管的擴(kuò)徑工藝在將塑料管拉入舊管道以后,用熱空氣將塑料管再次加熱到記憶激活溫度范圍,對(duì)HDPE加熱到75,讓塑料管在記憶下恢復(fù)變形前的形狀,從而達(dá)到緊密貼合由于舊管道形狀的不規(guī)則,塑料管恢復(fù)的圓形可能與舊管道不能完全緊密貼合因而設(shè)計(jì)中將塑料管加熱到75時(shí),同時(shí)提高熱空氣的壓力至2105PA左右這樣就可以完全保證塑料管外壁樊玉光等埋地管線塑料襯管修復(fù)裝置的研究與設(shè)計(jì)底層框架2抗震墻磚房的抗震性能宋偉山東東營(yíng),勝利油田勘察設(shè)計(jì)研究院建筑所,257062作者女,1972年生,助工1997年,作者參加了吐哈油田加強(qiáng)消防樓的設(shè)計(jì)該工程是集框架、磚混、底層框架2抗震墻為一體的建筑物其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜,尤其是底層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)消防樓的底層用于停放消防車并作為維修間使用,要求空間大上層是職工公寓,橫墻多本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的設(shè)計(jì)原則,一層和有水箱間的五層分別采用磚混和框架結(jié)構(gòu),其他部分采用底層框架2抗震墻結(jié)構(gòu)體系隨著城市建設(shè)和商業(yè)的發(fā)展,沿街道兩側(cè)建造的底層為商店、上層用于居住或辦公的底層框架2抗震磚房,與多層鋼筋混凝土框架房屋相比,具有造價(jià)低,施工方便等優(yōu)點(diǎn)底層框架2抗震磚墻房由兩種承重和抗側(cè)力體系構(gòu)成該工程如果設(shè)置的抗震墻太少,且底層為內(nèi)框架,則沒有形成鋼筋混凝土框架體系,其抗震性能較差是,由于消防車寬度的要求,沿路面車庫(kù)門開洞較大,這樣使縱向抗震墻不僅數(shù)量減少,而且布置不均勻,在地震作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而加快房屋的破壞為此,在沿路面的縱墻需設(shè)置抗震墻總之,底層框架2抗震墻磚房的底層應(yīng)為框架抗震墻體系,其橫向與縱向均應(yīng)設(shè)置一定數(shù)目的抗震墻,并盡量使橫向與縱向抗震墻相連并呈平面對(duì)稱布置2加強(qiáng)第二層抗剪抗彎能力底層框架2抗震墻磚房二層以上磚房的破壞狀態(tài)與多層砌體房屋基本相同,擔(dān)負(fù)著傳遞上部的地震剪力和上部各層地震力對(duì)底層樓板的傾覆力矩因此需加強(qiáng)第二層的抗震能力在該工程中采取了以下結(jié)構(gòu)措施1在二樓預(yù)制板上做40MM厚的現(xiàn)澆整體配筋面層2在樓梯間四角和橫墻與內(nèi)、外縱墻的交接處設(shè)置構(gòu)造柱3每層均設(shè)置圈梁,二層的圈梁沿橫向和縱向每個(gè)軸線設(shè)置,圈梁高240MM1合理設(shè)置底層框架2抗震墻體系底層框架2抗震墻磚房的底層抗震墻的設(shè)置若不滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ1189的規(guī)定,就會(huì)使房屋底層抗震能力變差由于底層的側(cè)移剛度比縱、橫墻較多的第二層小得多,加上地震傾覆力矩主要由鋼筋混凝土框架柱承擔(dān),使得底層鋼筋混凝土框架柱的承載能力大大降低,成為較薄弱的樓層在強(qiáng)烈地震作用下,變形和破壞集中的底將危及整個(gè)房屋的安全該工程底層的抗震墻設(shè)計(jì)中較為突出的問題3結(jié)論通過對(duì)吐哈油田加強(qiáng)消防樓的設(shè)計(jì)中遇到的幾個(gè)問題的討論,提出了提高底層框架2抗震墻磚房抗震能力的措施,體系的抗震能力與墻體的側(cè)移剛度和底層與上部是否相匹配有關(guān)收稿日期1998211202編輯田美娥上接第71頁(yè)錐角越大,則需拉力將增加,可能導(dǎo)致塑料管的破壞冷卻部件將塑料管冷至環(huán)境溫度,對(duì)HDPE,從75冷至30設(shè)計(jì)中,用空冷的方式來冷卻參考文獻(xiàn)1帕特里克RRR萊頓克斯中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書CN1031812A,1989成都科