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  技術文章
 
給水工程、燃氣工程鋼管選用
點擊次數:1893 發布時間:2010-01-04

前言

  水和燃氣zui合理的輸送都是用管道輸送。 給水工程中,現代化的水處理廠,從水源地取水后,經沉淀、過濾進入清水池,再用泵送至城區管網,直達用戶。干線管道的壓力較高(1.6-2.4MPa),城區管網的壓力一般為0.5-1.0MPa,才能保證居民正常用水。隨著人們生活質量的提高,居住區域內的給水管道,可分為飲用水管道、普通用水管道、熱水管道等。 燃氣工程,按用途分為城區管網、庭院管網、戶內管道。按壓力分為高壓管道(0.3< P≤0.8;P-壓力,單位MPa)、次高壓管道(0.15<P≤0.3)、中壓管道(0.005< P ≤0.15)、低壓管道( P≤0.005)。 各種管道都有自己特定的功能,對其各有嚴格要求。城市管道總的要求是:不危及安全,盡量穩蔽敷設,防腐性能好,使用壽命長,投資省,操作維修方便。對于給水管道,還要求不污染水質,不滋生細菌。對燃氣管道的特殊要求是要有足夠的強度、不泄漏等。

2 “黑管”

  “黑管”是我們制管行業的一句行話(非標準行業名詞術語),它是指未鍍鋅和未經其它*性涂裝處理的無縫鋼管和焊接鋼管。
  鋼管的使用是由1815年蘇格蘭的一位發明家為輸送燈火用煤氣而將槍筒連接起來才開始的。1836年英國已經有了擠壓法生產無縫鋼管的,但直到1885年孟內斯曼(Manmesmann)兄弟才發明了由棒鋼直接生產無縫管的工藝。在焊接管方面,1923年取得,經過了低頻電阻焊接法和直流焊接法,現在已進入到主要生產中、小直徑鋼管用的高頻感應焊接法(沙麥――朱魯法)時代。另外,對于大直徑鋼管,采用U.O成型工藝埋弧自動焊生產直縫管,采用螺旋成形工藝埋弧自動焊生產螺旋鋼管。

  2.1 無縫鋼管

  無縫鋼管的生產方法大致分為斜軋法(孟內斯曼法)和擠壓法。前法是先用斜軋輥將管壞穿孔,然后用軋機將其延伸。這種方法生產速度快,但對管坯的可加工性要求較高,主要適用于生產碳素鋼和低合金鋼管。后法則是用穿孔機將管坯或鋼錠穿孔,再用擠壓機擠壓成鋼管,這種方法比斜軋法效率低,適用于生產高強度合金鋼管。斜軋法和擠壓法都必須先將管坯或鋼錠加熱,生產的鋼管稱為熱軋管。用熱加工法生產的鋼管有時候可根據需要再進行冷加工。冷加工有兩種方法:一種是冷拔法,就是將鋼管通過拔管模拉拔,使鋼管逐漸變細、伸長;另一種方法是冷軋法,它是將孟內斯曼兄弟發明的熱軋機應用于冷加工中的方法。無縫鋼管的冷加工,可以提高鋼管的尺寸精度和加工光潔度,改善材質的機械性能等。

  2.2 焊接鋼管

  此法是將帶鋼卷成圓筒形,然后將接縫焊接起來成為鋼管。這種方法起源很早,1824年就已經有了。1832年在美國費城建成了世界上zui早的焊管廠。隨著焊接技術的發展以及大直徑鋼管需要量的增加,焊接鋼管生產有了驚人的發展,目前*焊接鋼管的生產量已達鋼管總產量的75%。焊接鋼管可分為電阻焊鋼管,螺旋縫埋弧焊鋼管,UOE直縫埋弧焊鋼管。

  2.2.1 電阻焊鋼管

電阻焊(Electric Resistance Welded)鋼管,簡稱ERW鋼管或高頻焊管,它具有以下諸多優點:
  1) 生產效率高,成本低,其價格約為UOE直縫埋弧焊鋼管的85%;
  2) 尺寸精度高,其圓度(Roundenss)優于螺旋焊管,在現場對口可節省大量工時;
  3) 表面光潔,外形美觀,有利于內、外防腐層的涂敷。 過去,由于ERW鋼管焊縫可靠性差,管道曾出現過大量事故,因此限制了對ERW鋼管的使用。近來,浙江金洲集團投入巨資,通過研究人員和制管廠的共同努力,這種情況已有很大改變,ERW鋼管的焊縫質量已可以與直縫埋弧焊鋼管相比媲美。
  金洲集團ERW制管過程采取了以下技術措施:
  1) ERW鋼管制管過程中熱輸入量的控制,影響熱輸入量的因素很多,首先是會聚角(Convergency Angle)的影響。試驗結果表明,在其它因素不變的情況下,會聚角太大會造成冷焊,會聚角過小則會造成過燒。影響熱輸入量的另一因素是鋼管在成形線上的前進速度。試驗結果表明,在其它因素不變的情況下,速度過快會造成冷焊,速度過慢則易造成過燒。
  2) 加強在線自動檢測,金洲公司制管廠為了保證ERW鋼管的質量,在制管工藝中增設了多道探傷檢測。開卷后,鋼帶兩側進行超聲波檢測,焊接完成后進行渦流探傷。除此之外,還要進行多次外觀檢查,并抽樣進行壓扁試驗及其它機械性能試驗。

  2.2.2 螺旋縫埋弧焊鋼管

將帶鋼按螺旋形彎曲成形,用埋弧自動焊進行內縫和外縫的焊接制成螺旋縫鋼管。由于以下原因它能廣泛地應用于大直徑鋼管的生產中:
  1)只要改變成形角度,就可以用同一寬度的帶鋼生產各種口徑的鋼管;
  2)因為是連續彎曲成形,所以鋼管的定尺長度不受限制;
  3)焊縫螺旋形均勻地分布在整個鋼管圓周上,所以鋼管的尺寸精度高,強度也較高;
  4)設備費用便宜,易于變更尺寸,適合于小批量、多品種鋼管的生產。 螺旋管的焊縫比直縫管長,如管長為L,則焊縫長度為L/cos(θ)。而鋼管缺陷的絕大部分集中在焊縫及熱影響區,焊縫長就意味著缺陷出現的概率大,這是長期制約螺旋焊管更加廣泛應用的主要原因,也是長期以來爭論不休的螺旋管與直縫管,特別是與UOE鋼管相比誰更優越的問題。螺旋管制造技術發展到今天,我們應該全面地、正確地進行評價和比較,重新認識螺旋管焊縫較長的問題。首先,由于缺陷與焊縫相平行,故對螺旋管來說,其焊縫的缺陷為“斜缺陷”。在使用過程中,鋼管的主應力方向,即鋼管軸線方向的當量缺陷長度比直縫管小;其次,由于管線鋼均為軋制鋼板,沖擊韌性有較大的各向異性,順軋制方向的CVN值可比垂直于軋制方向的CVN值高3倍。直縫管所受的主應力恰恰垂直于管材抗沖擊能力zui低的方向,而螺旋管則錯開了管材抗沖擊能力zui低的方向,使螺旋管焊縫長的劣勢轉變成了優勢。

3 鍍鋅管

  鋅較鐵有更負的電極電位,當鋅和鐵構成微電池時,鋅為陽極,鐵為陰極,在受到腐蝕時,鋅溶解而鐵不受損害,故鋅鍍在鐵上起到犧牲陽極的作用。

  3.1 熱鍍鋅管

  熱鍍鋅管是使熔融金屬與鐵基體反應而產生合金層,從而使基體和鍍層二者相結合。熱鍍鋅是先將鋼管進行酸洗,為了去除鋼管表面的氧化鐵,酸洗后,通過氯化銨或氯化鋅水溶液或氯化銨和氯化鋅混合水溶液槽中進行清洗,然后送入熱浸鍍槽中。熱鍍鋅具有鍍層均勻,附著力強,使用壽命長等優點。

  3.2 冷鍍鋅管

  冷鍍鋅就是電鍍鋅,鍍鋅量很少,只有10-50g/m2,其本身的耐腐蝕性比熱鍍鋅管相差很多。正規的鍍鋅管生產廠家,為了保證質量,大多不采用電鍍鋅(冷鍍)。只有那些規模小、設備陳舊的小企業采用電鍍鋅,當然他們的價格也相對便宜一些。目前建設部已正式下文,淘汰技術落后的冷鍍鋅管,今后不準用冷鍍鋅管作水、煤氣管。

4 涂塑鋼管

  涂塑鋼管是以鋼管為基體,在鋼管表面上涂敷一層塑料膜。這層塑料膜可以用液體塑料涂敷,也可用粉末塑料涂敷。而用粉末塑料涂敷的*方案就是把粉末用特殊的工藝均勻散布于加熱的鋼管壁上熱熔成膜。

  4.1 鋼塑復合管

  鋼塑(環氧類)復合管是浙江金洲集團根據市場的需求,運用的科技成果,開發成功的一種以熱鍍鋅鋼管為基體,內壁采用溶融噴涂環氧粉末涂敷的鋼塑復合管。它的安裝方法與傳統的熱鍍鋅鋼管基本相同,管件形式與鍍鋅管管件完全一致,同時又具有塑料管抗腐蝕、不積垢、壽命長、清潔無毒等優點,可廣泛用于自來水、煤氣、化工等流體管道,是熱鍍鋅鋼管的升級換代產品。產品已取得浙江省衛生廳頒發的產品衛生許可證,并已通過浙江省省級新產品鑒定,鑒定結論為本產品主要技術指標和生產工藝居國內同類產品的水平。 “金洲”牌鋼塑復合管具有耐壓高、剛性好、抗沖擊,輸送阻力小,耐腐蝕、不結垢、抗靜電、無毒、潔凈衛生等優點,是國家大力推廣應用的新一代綠色環保管材。城市給排水工程、熱水、凈化水輸送工程、農田節水灌溉、煤氣輸送工程、中央暖氣工程以及耐腐蝕的化工流體輸送工程均在大量采用。 與鋼塑復合管配套使用的連接方式根據不同的使用要求分三類:

  1) 螺縫連接,用鍍鋅可鍛鑄鐵管件為基體,在其內壁噴涂環氧粉末涂料;
  2) 法蘭連接式,先將法蘭與管道焊接為一體,鍍鋅后,在內壁涂敷環氧類粉末涂料,主要適用于DN100以上的管道;
  3) 采用非標管件連接,按供需雙方協議定制。 鋼塑復合管通用管件,主要性能指標與鋼塑(環氧類)復合管材相當,執行標準為企標《環氧類粉末涂敷管件》(Q/JZS 08-1999),產品經送國家化學建材測試中心、中國預防醫學科學院環境衛生監測所進行理化性能和衛生安全性能檢測,所有理化性能、衛生安全性能指標均符合標準要求。

  4.2 環氧粉末涂敷鋼管

  浙江金洲集團會同科研單位、高等院校研制的新一代綠色管材――“金洲”牌環氧類粉末涂敷鋼管,是采用高頻焊管、螺旋焊管或無縫鋼管為基體,以先進的流化床涂敷工藝,在鋼管內外壁熔融涂敷無毒食品級環氧粉末涂料,具有先進管材的水準,它的開發成功,*,是我國替代進口管材的。 環氧類粉末涂敷鋼管具有優良的機械性能,涂層附著力好,抗腐蝕性強,可耐酸、堿及其它化學腐蝕,無毒、耐磨,耐沖擊性好,耐滲透性強,管道表面光滑,可以提高輸送效率,解決管道阻塞問題,減少輸送壓力損失,涂層中無溶劑,無可滲出物質,因而不會污染輸送介質,保證介質的純潔度和衛生性。涂層具有優良的絕緣性和耐候性,在-40℃至+80℃范圍可循環冷熱交替使用,涂層不老化、不龜裂,因而可以在寒冷、酷熱地帶等苛刻的環境下使用。 本產品現已取得浙江省衛生廳頒發的產品衛生許可證,并通過浙江省省級新產品鑒定,鑒定結論為:本產品采用的流化床涂敷工藝屬國內*,產品質量居國內地位,主要技術性能指標達到同類產品先進水平。

5 鋁塑復合管

  鋁塑復合管由中間層鋁管、內外層聚乙烯(PE)或交聯聚乙烯(XPE),層間以熱熔膠粘合共擠而成,化學性能非常穩定,具有潔凈衛生、質輕、機械強度高、耐腐蝕、耐熱性能好、脆化溫度低、使用壽命長等特點;同時內層PE(或XPE)非常光滑,管內流體阻力小、不結垢、不滋生微生物、流體不受污染。中間層鋁管除對PE(或XPE)起加強作用,使管體的耐壓強度大大提高外,還有如下優點:
  (1)100%隔氧,徹底消除滲透;
  (2)彎曲時吸收管的反彈能量,使管容易彎曲而不回彈;
  (3)加強管的縱向散熱能力,增強了管子的阻燃效果;
  (4)降低管的綜合熱膨脹系數,使管子的尺寸穩定;
  (5)用作通訊線路的屏蔽,可防各種音頻、磁場干擾;
  (6)具有抗靜電性,可用來輸送燃氣及油料;
  (7)暗埋時可用金屬探測器探出準確的埋藏位置。

6 襯塑鋼管

  同樣是為了解決輸水管道內壁銹蝕污染水質,內壁結垢影響輸量的問題,人們發明了襯塑鋼管。襯塑方法是:用一根塑料管,其外徑約小于被襯鋼管的內徑,伸入鋼管內部,再向塑料管內壓入熱空氣,使塑料管軟化脹大,緊貼鋼管內壁,待冷卻后,就成為襯塑鋼管。襯塑鋼管有些不足之處,一是作為襯里的塑料管不能太薄,較厚的塑料管本身就影響了同一公稱直徑輸水管的輸量;二是較厚的襯里使螺紋連接既不嚴密又不方便。因此制約了襯塑管的使用。

7 建議

  給水工程、燃氣工程關系千家萬戶,給用戶提供安全可靠的管道燃氣,供給人們清潔衛生的自來水,是決策者和專業設計人員的職責。工程決策、設計過程中鋼管選用,應以較小的投入獲得較大滿意度。本中心根據深入的理論研究和長期實踐經驗,提出以下建議,供領導和專家參考。

  給水工程:
  1) 城市供水干線管道(DN500-DN800),宜選用螺旋縫埋弧焊鋼管,內壁用無毒型環氧粉末涂敷,外壁用三層PE防腐或環氧粉末防腐;
  2) 城市供水支線(DN300-DN500)宜選用螺旋縫埋弧焊鋼管,內外壁均采用環氧粉末防腐;
  3) 庭院管網(DN100-DN300),宜選用ERW鋼管或螺旋縫埋弧焊鋼管,內外壁均采用環氧粉末涂敷防腐;
  4) 進戶立管(DN20-DN50),宜選用鋼塑復合管,鋼管基體,內外壁鍍鋅,內外壁環氧粉末涂敷防腐;
  5) 戶內管道(DN15-DN20),宜選用鋁塑復合管,PPR全塑管等,外形美觀,安裝方便,價格適中。

  燃氣工程:

  1)埋地敷設的輸氣干線,可選用螺旋縫埋弧焊鋼管,鋼管材質應符合GB 50251的規定,內壁勿需防腐,外壁可用三層PE、環氧粉末、煤焦油瓷漆等涂層防腐;
  2) 高――中壓管道,宜選用以ERW鋼管為基體的環氧粉末涂敷外防腐鋼管,內壁勿需防腐,焊接連接,液體環氧涂料補口;
  3) 庭院管網,宜選用鋼塑復合管、鋼管基體,外壁環氧粉末涂敷防腐,內壁勿需防腐,焊接連接,液體環氧涂料補口;
  4) 進戶立管,宜選用鋼塑復合管,鋼管基體,外壁鍍鋅,內壁環氧粉末防腐;
  5) 戶內管道,明裝時宜選用鋁塑復合管,暗裝宜選用鋼管基體,外壁鍍鋅、內壁環氧粉末防腐的鋼塑復合管。

 
 
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