钢材管材

干货丨燃气管道非开挖技术管材选择的探讨

2019-10-21 23:01

  随着我国经济和化工行业的快速发展,燃气管道非开挖技术以其不需要大面积开挖路面即可完成燃气管道的敷设和修复、工期短、污染少等优势,迅速在世界各地推广普及,该技术也在不断的完善,其种类也在逐渐增加。

  然而,目前的非开挖技术并不能完全替代传统的直接开挖法,本文对现状非开技术管材选择进行了分析,指出了目前非开挖技术在材料方面存在的问题,并介绍了几种新型材料,提出了今后可从研究新型材料的角度出发进一步完善非开挖技术。

  随着我国化工行业的快速发展,燃气管道作为城镇的基础设施,在改善城市环境、减少污染等方面发挥出了不可忽视的作用,在城镇的工艺事业中占据着十分有利的位置。

  可是在实际中城镇燃气管道与道路的开挖工作之间存在着一定的矛盾,本文探讨了燃气管道非开挖技术管材的选择,分析了各非开挖技术所需管材类型,并对各种管材的优势及存在缺陷进行了阐述,提出今后可从研究新型材料角度出发,以进一步完善非开挖技术在燃气领域的应用。

  在施工前,首先要确定燃气管道的管材进行合理选择。要求所选择管材必须要具备耐腐蚀、抗氧化、耐久性强,且可使用期限较长,并且为了方便施工以及防止泄露,还要求管材能够达到任何长度,暗埋部分不得出现接口,且最好能够随意弯曲。同时还需要注意管材内壁抗压能力必须要大于输送燃气时所产生的压强。最后,要考虑管材经济成本和施工是否方便等问题。

  通常来讲,在进行燃气管道施工中,大都是采用无缝钢管与镀锌钢管作为基础管材。但这两种管材若进行暗埋,连接方式必须采用焊接,在各家各户烧焊及进行焊口探伤是不实际的,加上外防腐,还有较贵的无缝弯头等管件,其综合造价也让入难以接受,显然不能考虑。钢管则是人们较为熟悉材科。

  根据国际钢业协会(中国)提供的资料,美国、英国及澳大利亚的燃气系统已较为普遍地采用了铜管暗埋工艺。它易成型、易安装、可塑性好,而且具有较高的强度,熔点高达1356K(1083℃),在纯氧中不会燃烧,只会阻燃,在一股火灾中不会熔化或者放出有害或有毒的气体。铜的耐蚀性也非常好,在普通居室中可能遇见的各种介质。

  在具体的管材选择中,需根据实际情况与施工条件来选择合理的管材。但无论是哪种管材,都必须严格按照相关规定进行合理的施工敷设,确保燃气管道的施工质量。

  (1)当穿越管道的管径大于DN400或长度大于300m时,宜采用钢管,并应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB50028的有关规定;

  (2)当采用PE管材时,应采用SDR11系列管材,并应符合现行国家标准《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分:管材》GB15558.1的有关规定。

  由于PE管具有耐腐蚀、使用寿命长、柔韧性好、易于弹性变形便于牵引、焊接及维修方便等优势,使得其在裂管、管道穿插、水平定向钻中得到广泛应用,与同样长度及外径的钢管相比,PE管的施工成本可降低约30%,施工所需的设备能力也可降低约20%,另一方面,PE管的管壁光滑,输送能力比钢管高30%左右。

  因此,即使在旧燃气管道中穿插较小口径PE管,依然能够满足用户的用气需求。因此大多非开开挖技术在条件允许的情况下,会选择PE管。翻转内衬由于其工程特殊由此可以看出,各种管材在不同程度存在缺陷,目前还没有一种管材能完全满足所有非开挖技术对管材的需求。因此,是否可以考虑结合各种管材的优势,研究出新型材料,以使非开挖技术在燃气领域得到更加广泛的应用。

  钢骨架塑料复合管是内层和外层管壁采用聚乙烯(PE),并在中间加入两层甚至多层钢丝网格状增强层或网状钢板增强层,高强度钢丝或网状钢板对PE管进行缠绕增强,大大提高了PE管的强度。钢骨架聚乙烯塑料复合管是一种新型双面防腐压力管道。

  具有优异的长期使用和抗快速开裂性能、较低的线性膨胀系数、良好的抗腐性能、极佳的抗紫外线性能、输送阻力小等优点,近年来被普遍应用于燃气、石油、化工及市政建设等行业和领域。钢骨架塑料复合管的安装方面,还没有形成相应的国家或行业的规范,各省市、企业都是根据复合管厂家提供的施工要求或自行编制的企业制度进行施工。

  目前,钢骨架塑料复合管一般是采用电熔连接,该管道及管件与其它类型的仪表、管道、阀门之间基本采用法兰连接。该项技术成果应用后施工效率高,经济效益明显,具有广阔的应用前景。这两样新型管材相比传统的管材,优势非常突出,我们可以尝试从研究新型材料的角度出发,研究出能够普遍使用于各类非开挖技术的燃气管道。

  针对上述问题,美国材料协会(ASTM)对不同的非开挖技术制订不同的管材标准。我国在塑料管材用于燃气管道方面远远落后于发达国家。近年来,一种称为纤维玻璃(Fiberglass)的塑料材料逐渐应用于非开挖技术。

  纤维玻璃缠绕增强热固性树脂夹砂管,又称为玻璃钢夹砂管或夹砂管,其特点是在管的结构层中间层加入优质硅砂填料,以增加管的厚度,增强管的环弯曲惯性矩,使夹砂管在生产成本不大的情况下大大提高了管道的轴向拉伸和环刚度强度,由纤维玻璃做成的管材可在顶管施工中应用,夹砂管优于其它管材的优良特性有耐腐蚀性、使用寿命长、抗沉降能力强、安全性好等方面。这些优势使得夹砂管在非开挖顶管技术中成为新宠。

  目前,夹砂管在非开挖技术的应用中,一般是DN1800以上的管道,很少采用DN1200和DN1400等小管径管道。用纤维玻璃做成的内衬可用于管道修复的翻转内衬法,另外,一般的水泥管或钢筋水泥管加人纤维玻璃材料后也可大大加强水泥管的强度,特别是它的韧性。

  管材的提升与非开挖技术可以说是相辅相成的,PE管的发展大大促进了非开挖技术的发展,但仍然无法满足非开挖技术的所有领域,因此需研究新型材料,以进一步完善非开挖技术。