埋地管線塑料襯管修復裝置的研究與設計EQUIPMENTFORREPAIRINGBURIEDPIPELINEBYPENETRATIONPLASTICLINERTUBETHROUGHIT樊玉光1唐懷清2王成達31西安石油學院,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是一種新型的管道內修復方法它能延長舊管道的使用壽命,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工藝和裝置這套工藝和裝置可以為國內管道的維修和更新提供了一個參考,為繼續深入研究襯管修復提供了一個思路主題詞管道,修復,塑料襯管,防腐中圖資料分類法分類號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重要的一項任務就是維修和更新舊管道目前,維修和更新舊管道的內修復方法主要有三種管道內噴涂、軟管翻轉法和塑料管穿插法埋地管線塑料襯管修復法就屬于塑料管穿插法它主要利用金屬管道的剩余機械強度來防止管內輸送介質將襯里脹破和管外光銳物或外力將襯里壓扁,同時利用內襯塑料管將介質與金屬管道隔開,防止介質繼續腐蝕管線,也消除了管外土壤腐蝕穿孔產生的泄漏,從而達到管線防腐和安全輸送介質的目的本文主要討論埋地管線塑料襯管修復工藝及裝置的設計和研究溫度范圍內,塑料管將恢復變形前的形狀修復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對于HDPE,它的記憶激活溫度范圍為70851,讓其發生縮徑變形,變形后再將其冷卻至環境溫度,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,用介質把塑料管再次加熱到記憶激活溫度范圍內,讓其恢復縮徑前的形狀,達到緊密貼合的要求22塑料管的材料及規格據修復原理,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,根據修復原理,塑料管的外徑至少要等于舊管道內徑,而且,考慮到舊管道的形狀不一定能保護很規則的圓形,因而塑料管的外徑比舊管道內徑大5塑料管壁厚考慮以下幾個因素1管子生產工藝要求壁厚一般應大于0609MM,常取24MM,對于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塑料襯管修復工藝為了達到塑料襯管修復后的管道系統緊密貼合,并且塑料管穿插過程能方便進行采取的方法是,選擇的塑料管外徑與舊管道內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壁緊密貼合21塑料襯管的修復原理為了很方便地實現塑料管的整個變形過程,設計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,塑料管發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西安石油學院學報1999年9月第14卷第5期J1OFXIANPETRINSTSEP1999VOL14NO5塑料管焊接時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的強度條件因為維修后的管道系統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,可能發生強度破壞4國內外管子的生產規格一般取SDR20404,在本設計中,由于襯管穿插長度較長,取SDR2035與舊管道內壁緊密貼合在塑料管外壁與舊管道內壁緊密貼合以后,繼續保持空氣壓力,同時降低空氣溫度,將塑料管的溫度降到環境溫度,這樣能保持管道系統緊密貼合26塑料管的穿插工藝穿插即在動力的作用下,將塑料管拉入舊管道動力裝置一般為絞車或卷揚機等在牽引過程中,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,還要考慮修復道的管規格,即塑料管的直徑、壁厚等,設計牽引速度為2MMIN最大牽拉長度的影響因素較多,如塑料管的材料、規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場施工條件等23塑料管的熔焊工藝由于塑料管生產廠家生產的塑料管一般僅有810M,而埋地襯管修復時,每一次的穿插長度都在500M以上,這就涉及到現場進行塑料管的熔接本設計中提出的方法是塑料管的熱板焊,它是利用一個或多個發熱工具將被焊塑料的表面進行加熱,直到其表面層充分熔化,然后在壓力作用下進行焊接得到接頭熱板焊的工藝參數較多,例如,加熱壓力、加熱時間、切換時間、焊接壓力、壓焊時間、熱板溫度、焊接溫度等焊接工藝參數對焊接接頭的質量影響較大,因而焊接中要對這些工藝參數進行精確的調節和控制通常通過實驗確定3塑料管的修復裝置熔接裝置31本文中設計的塑料管熔接裝置包括三個部分熱板、夾具及液壓傳動系統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夾具由一固定夾板和兩活動夾板構成,其原理是當液壓缸兩活塞由內死點向外死點移動時,兩活動夾板繞著芯軸旋轉,松開塑料管當兩活塞由外死點向內死點移動時,兩活動夾板旋轉夾緊塑料管熱板材料選銅,其形狀為圓平板或圓環,考慮到減少熱損失,在加熱5200以上的管子時,熱板常作成環狀熱板表面鍍鎳或涂一層聚四氟乙烯,因為銅能對塑料在高溫下的分解起催化作用液壓系統的作用是使夾具能軸向移動,產生焊接時壓力24塑料管的縮徑工藝塑料管的縮徑工藝包括預熱、縮徑和冷卻三個階段預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,對于HDPE,設計中將其加熱到75,這個溫度為管子內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生縮徑變形考慮到HDPE的徑向膨脹系數為12,為了防止在脹貼時把管子脹破,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境溫度,本設計中要求冷卻至3032縮徑裝置縮徑裝置包括三部分預熱、縮徑和冷卻預熱部件的長度由預熱工藝確定,它包括內襯筒體、絕熱層和加強筒體、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是錐角,設計中該錐角取30,錐角越小,所需拉力減小,但增加了模制面積,下轉第72頁7125塑料管的擴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HDPE加熱到75,讓塑料管在記憶下恢復變形前的形狀,從而達到緊密貼合由于舊管道形狀的不規則,塑料管恢復的圓形可能與舊管道不能完全緊密貼合因而設計中將塑料管加熱到75時,同時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裝置的研究與設計底層框架2抗震墻磚房的抗震性能宋偉山東東營,勝利油田勘察設計研究院建筑所,257062作者女,1972年生,助工1997年,作者參加了吐哈油田加強消防樓的設計該工程是集框架、磚混、底層框架2抗震墻為一體的建筑物其結構設計復雜,尤其是底層框架結構的設計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,橫墻多本著經濟實用的設計原則,一層和有水箱間的五層分別采用磚混和框架結構,其他部分采用底層框架2抗震墻結構體系隨著城市建設和商業的發展,沿街道兩側建造的底層為商店、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,具有造價低,施工方便等優點底層框架2抗震磚墻房由兩種承重和抗側力體系構成該工程如果設置的抗震墻太少,且底層為內框架,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,沿路面車庫門開洞較大,這樣使縱向抗震墻不僅數量減少,而且布置不均勻,在地震作用下會產生扭轉效應而加快房屋的破壞為此,在沿路面的縱墻需設置抗震墻總之,底層框架2抗震墻磚房的底層應為框架抗震墻體系,其橫向與縱向均應設置一定數目的抗震墻,并盡量使橫向與縱向抗震墻相連并呈平面對稱布置2加強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與多層砌體房屋基本相同,擔負著傳遞上部的地震剪力和上部各層地震力對底層樓板的傾覆力矩因此需加強第二層的抗震能力在該工程中采取了以下結構措施1在二樓預制板上做40MM厚的現澆整體配筋面層2在樓梯間四角和橫墻與內、外縱墻的交接處設置構造柱3每層均設置圈梁,二層的圈梁沿橫向和縱向每個軸線設置,圈梁高240MM1合理設置底層框架2抗震墻體系底層框架2抗震墻磚房的底層抗震墻的設置若不滿足建筑抗震設計規范GBJ1189的規定,就會使房屋底層抗震能力變差由于底層的側移剛度比縱、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,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烈地震作用下,變形和破壞集中的底將危及整個房屋的安全該工程底層的抗震墻設計中較為突出的問題3結論通過對吐哈油田加強消防樓的設計中遇到的幾個問題的討論,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移剛度和底層與上部是否相匹配有關收稿日期1998211202編輯田美娥上接第71頁錐角越大,則需拉力將增加,可能導致塑料管的破壞冷卻部件將塑料管冷至環境溫度,對HDPE,從75冷至30設計中,用空冷的方式來冷卻參考文獻1帕特里克RRR萊頓克斯中國發明專利申請公開說明書CN1031812A,1989成都科