水壓試驗(yàn)中的問題

1、給水管道水壓試驗(yàn)的分析及應(yīng)用提要：對(duì)給水管道水壓試驗(yàn)中的現(xiàn)象、原因加以理論分析，以便在工程中，根據(jù)實(shí)際 情況，加以利用。關(guān)鍵詞：水壓試驗(yàn) 分析及應(yīng)用一、前言給排水施工中給水管道的水壓試驗(yàn)是對(duì)管道及設(shè)備安裝鋪設(shè)后， 進(jìn)行最后質(zhì) 量鑒定的必要手段， 應(yīng)用廣泛。在實(shí)際工程中， 試壓工作是管道工程要進(jìn)行的必 不可少的關(guān)鍵工序，是保證工程質(zhì)量的前提。二、問題的提出本人在某工程消火栓系統(tǒng)試壓過程中， 管道中放滿水后， 試壓泵設(shè)在地下室 進(jìn)行加壓，加壓了近 30min，壓力表還是不上去，此時(shí)管道外端無滲漏現(xiàn)象。最 后在頂層排氣放水后再試，加壓 min 后，壓力表上去，再繼續(xù)加壓 15min 后， 至試驗(yàn)壓力

2、。10min 后，壓力表無下降，然后，降壓至使用壓力，管道外端無滲 漏現(xiàn)象，試驗(yàn)成功。這種現(xiàn)象，在水壓試驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)。實(shí)際現(xiàn)象總以理論為依據(jù)，于是提出這樣一些問題：滲水量與降壓有什么關(guān) 系？能不能從降壓值估算出滲水量？管內(nèi)有氣對(duì)試驗(yàn)有多大影響？怎么能知道 管內(nèi)會(huì)有氣？對(duì)這些問題作定性的回答還比較容易， 但要定量， 就困難了。 本人 查閱了有關(guān)書籍， 結(jié)合自己的理論知識(shí)和工程實(shí)際， 作了一些分析， 以供探討和 應(yīng)用。（以承插給水鑄鐵管為例進(jìn)行分析）三、分析及應(yīng)用（一）、管內(nèi)空氣基本排凈的情況下，滲水量與降壓的關(guān)系 管道作水壓試驗(yàn)時(shí)，管內(nèi)充滿水以后，還要繼續(xù)向管內(nèi)注水，才能在管內(nèi)產(chǎn) 生水壓和達(dá)到

3、要求的壓力。此時(shí)管內(nèi)的水量比剛剛充滿水還沒有壓力時(shí)增多了。 增多這些水，是由于兩個(gè)原因：一是管壁受水壓而產(chǎn)生拉應(yīng)力，環(huán)向伸長了，管 子的斷面積就比原來增大了， 管端縱向也伸長了； 二是管內(nèi)的水和部分未排凈的 空氣，在受壓下密度增大了， 也就是體積比原來無壓時(shí)縮小了。 由于管子被拉伸 管內(nèi)增加的體積， 加上水和空氣被壓縮而減小的體積， 就是需要向管內(nèi)增補(bǔ)的水 量。相反，管子要降壓時(shí)，就必須放出或滲漏掉這些水量。、滲水量與降壓關(guān)系的計(jì)算式要計(jì)算水壓試驗(yàn)中滲水量與降壓的關(guān)系， 就要分析在水壓下管材的變形和管 內(nèi)水的變形。、 先分析在壓強(qiáng)為 P 的水壓下，由于管壁環(huán)向拉應(yīng)力所產(chǎn)生的管壁周長的變形。取單

4、位管道長度，設(shè)管內(nèi)徑為D1,壁厚為 T,其變形可寫成下式：ST=PDi/2TE由于圓周長度的變形值很小,它反映在圓面積上的變形可寫成下式：S =dA/A=dw/W=PD1/TE設(shè)管內(nèi)充滿水無壓時(shí)的總體積為W(),水壓增為 (gf/cm2)時(shí)，由于管 壁環(huán)向變形而需要向管內(nèi)增補(bǔ)的水量為：s1= WPDi/ TE(1)、 分析管道的縱向變形。在水壓作用下管子的縱向拉應(yīng)力約為環(huán)向拉 引力的1/2。如果管道是完全可以自由伸張的，它的縱向變形量也是可 觀的。但實(shí)際上，試壓時(shí)，管道大部分都已固定或回土，并不能自由伸 張。而最主要的是，管道的縱向變形量取決于試壓后背及其支撐的變形 量，而與管道長度無關(guān)。根據(jù)

5、有關(guān)資料和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，水壓10 gf/cm2所產(chǎn)生的這項(xiàng)變形量不過 1cm 左右。那么水壓 1 gf/cm2, 一個(gè)后背的變形，使管子增加的容積 應(yīng)為(1/10)nD12/4 (cm3)=nD12/40000 ( L)。試壓 P ( gf/cm2) 時(shí)，管道兩端后背變形使管子增加的容積，也就是比管內(nèi)無壓時(shí)要向管 內(nèi)增補(bǔ)的水量為(單位以 L 計(jì))：s2=2XPnD12/40000=PnD12/20000(2)、 分析管內(nèi)水的變形。在單位壓力下，管內(nèi)水的變形就是它的壓縮系數(shù)B。在 P ( gf/cm2)壓力下需要向管內(nèi)增補(bǔ)的水量可寫成下式：s3=WPB1m 管道的容積為：232nD12X100/4(

6、cm3)= nD12/40(L)試壓管道長度為I(m)時(shí)，在無壓時(shí)管內(nèi)水的總體積為：2W= nD12|/40(L)貝U:33= nD12IPB/40（3）于是水壓試驗(yàn)升壓 P （ gf/cm2）時(shí)，由于管子的變形和水的壓縮，需要向管 內(nèi)增補(bǔ)的水量，也就是降壓 P（ gf/cm2）時(shí)需要排出或滲漏掉的水量為：3 -31+ 32+ 332-nDi|P（Di/TE）+（1/500I）+B /40（4）式中：管道水壓試驗(yàn)升壓 P （ gf/cm2）時(shí)，需向管內(nèi)增補(bǔ)的總水量， 或降壓 P （ gf/cm2）時(shí)需要排出或滲漏掉的總水量（L），其中包括：Aei、 32、33三個(gè)部分；31由于管壁環(huán)向變形需要

7、向管內(nèi)增補(bǔ)或排出的水量（L）;32由于試壓后背變形需要向管內(nèi)增補(bǔ)或排出的水量（L）；33由于管內(nèi)水的壓縮變形需要向管內(nèi)增補(bǔ)或排出的水量（ L ）；Di管道內(nèi)徑（cm）;T管道平均厚度（cm）;I試壓管道長度（m）;P管道水壓試驗(yàn)的壓強(qiáng)（gf/cm2）;E管材的彈性模量（gf/cm2），取 E=0.9X106；B 水的壓縮系數(shù)（cm2/ gf），取B=0.475X10-4;上式就是管內(nèi)空氣基本排凈的情況下， 水壓試驗(yàn)時(shí)注水量與升壓或者說滲水 量與降壓的基本關(guān)系式。2、降壓 1 gf/cm2的滲水量計(jì)算從上述公式可看出， 水壓與管壁的變形和水的壓縮成線性關(guān)系， 所以在實(shí)際 工作中，先算出升壓或降壓

8、 1 gf/cm2時(shí)注入或排出的水量，如升壓 10 gf/cm2時(shí)，水量乘以 10， 降壓 0.5 gf/cm2時(shí)， 則乘以 0.5 即可。 通過計(jì)算和分析 （略） ，每升壓 1 gf/cm2需要注入的水量（或者每降壓 1 gf/cm2需要滲漏的水量），根據(jù)（4） 式計(jì)算可得出， 約為無壓時(shí)水量的 1/10000 （大口徑管道） ， 即為nD121/ 400000（ L）。管道比較小時(shí)，約為 0.7/100000.9/10000,這是個(gè)粗略的數(shù)據(jù)，應(yīng) 用它，在試壓時(shí)就可以從 10min 的降壓值估算出滲水量。 （估算前提：管內(nèi)空氣 基本排凈）(二)、管內(nèi)存有空氣對(duì)試壓的影響水的壓縮量基本上是與

9、壓力成正比，而空氣則不同，它受壓時(shí)它的體積與絕對(duì)壓力成反比。設(shè)管內(nèi)充滿水尚未加壓時(shí)，即表壓力為 0 時(shí)，管內(nèi)存有空氣為 Q (L),則在 P ( gf/cm2)壓力下的體積為 Q/(P+1)。壓力從 Pi增至 P2,空氣 被壓縮的體積，即水壓試驗(yàn)時(shí)由于管內(nèi)存氣而要多向管內(nèi)增補(bǔ)的水量為：4=Q (1/P1+1) ( 1/P2+1)(5)按照此式，把 1000L 空氣受壓時(shí)的實(shí)有體積和被壓縮而減少的體積，制成下表：1000L 空氣的壓縮情況表壓力絕對(duì)壓力在壓力下的實(shí)有體積被壓縮而減少的體積相鄰壓力間累計(jì)PP+1Q/P+1Q:(1/P1+1)(1/P2+1門Q:1(1/P2+1)gf/cm2)gf/

10、cm2)(L)(L)(L)011000.0500.0500.012500.0166.7666.723333.383.3750.034250.050.0800.045200.033.3833.356166.723.8857.167142.917.9875.078125.013.9888.989111.111.1900.0910100.04.8904.89.510.595.24.3909.1101190.9從上表可說明，如果管內(nèi)存有 1000L 空氣，水壓試驗(yàn)加壓到 10 gf/cm2時(shí)，空氣體積變?yōu)?90.9L,被壓縮的體積為 909.1L,因此就要向管內(nèi)注入 909.1L 的水。相反，降壓時(shí)排

11、出這部分水。例如從 10 gf/cm2降到 9.5 gf/cm2, 必須排出或滲漏 4.3L 的水。而當(dāng)管道無氣且管道不太長時(shí),這樣的滲水量, 管道降壓要遠(yuǎn)大于 0.5 gf/cm2。根據(jù)上述（4）公式進(jìn)行計(jì)算分析, 可得出：普壓鑄鐵管試壓 10 gf/cm2, 降壓 0.5 gf/cm2,當(dāng)管內(nèi)存氣占管道總?cè)萘咳鐬?1%時(shí)，滲水量要比管內(nèi)無 氣時(shí)增加接近一倍, 也就是比無氣時(shí)延長降壓時(shí)間接近一倍。 如存氣量大于 1%時(shí)則相差更大。 表面上往往能夠達(dá)到水壓試驗(yàn)要求,而實(shí)際上是不準(zhǔn)確 的,甚至是不合格的。怎樣才能檢查出管道內(nèi)是否有大量存氣呢？可在水壓時(shí)增加計(jì)量裝置, 如增補(bǔ)的水量比原估計(jì)（即031+A.2+A，3）大許多，壓力增長較慢，說明 管內(nèi)存有較多空氣,應(yīng)立即停止注水而進(jìn)行管道排氣措施。管道如果嚴(yán)重漏水時(shí),也會(huì)出現(xiàn)升壓很慢的現(xiàn)象。在實(shí)際工作中,要注 意把這一現(xiàn)象和管內(nèi)大量存氣加以區(qū)別。其