異徑HDPE管穿插法修復在線舊管道

一、前言

　　高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,以后簡稱HDPE)塑料管具有極好的化學穩(wěn)定性、超低的摩擦阻力系數(shù)、優(yōu)異的耐磨性能和良好的抗沖擊性能以及適應(yīng)溫度范圍較寬、承壓能力好、耐老化等突出的優(yōu)點，因此在管道工業(yè)界越來越得到廣大使用者的高度重視。

　　對腐蝕嚴重或泄露的舊鐵管和鋼管，內(nèi)襯HDPE構(gòu)成結(jié)構(gòu)性復合管，可達到恢復管線功能、延長使用壽命的目的。性能優(yōu)異的HDPE管能大幅度地提高在線舊管道的承壓能力、耐腐蝕性能和輸送能力，而其成本僅為鋼管的40%左右。因此，內(nèi)襯HDPE管來修復在線舊管道，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。尤其是在城市不可開挖地段對不能以新汰舊的管線進行重建的情況下，效益更為顯著。

　　為此，我公司與石油大學、青島化工設(shè)計院、青島市煤氣公司有關(guān)研究人員，對穿插HDPE管修復在線舊管道技術(shù)進行了研究，開發(fā)出異徑HDPE管縮徑穿插自動復原貼合技術(shù)和高溫壓制復合法蘭接口技術(shù)，取得了三項國家發(fā)明專利，開創(chuàng)了管道防腐或修復技術(shù)的又一新領(lǐng)域。該技術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)，可成功地解決供氣、供水、輸油、排污及酸堿輸送管道的防腐在線舊管道的修復問題。

二、原理與方法

1．異徑HDPE管縮徑穿插自動貼合技術(shù)

異徑HDPE管縮徑穿插自動貼合技術(shù)的原理如圖1所示。

　　該技術(shù)設(shè)計使用熱塑性HDPE管，它具有變形后能自動恢復原始物理形狀的特性。選用的內(nèi)襯HDPE管的外徑比待修復主管道的內(nèi)徑略大一些。穿插時，讓連接好的HDPE管首先通過專門設(shè)計的滾輪縮徑機。從縮徑機出來的HDPE管的直徑將縮小10%左右，小于待修復主管道的內(nèi)徑。直徑比主管道內(nèi)徑小的HDPE管，在一定的牽引力和一定的速度下很容易拉入主管道。拉力撤消以后，聚乙烯管慢慢恢復到原來的直徑，數(shù)小時后內(nèi)管與外管緊緊結(jié)合在一起。

　　實驗表明，HDPE管從縮徑機出來時，直徑稍微有些增大，而后在一定的拉伸力作用下，直徑使穩(wěn)定在所設(shè)計的數(shù)值，直到拉力被撤消。在整個穿插過程中直徑的變化規(guī)律如圖2所示。

對于一定的收縮比，所需的拉伸力與HDPE管的屈服強度和橫截面積成正比關(guān)系：

F＝ΚσyA

式中：F-拉伸力，千牛；

K-系數(shù)，取值與HDPE管的直徑和收縮比有關(guān)；

　σy—HDPE的屈服強度，千牛/厘米2；

A—HDPE管的橫截面積，厘米2。

在穿插過程中，為確保HDPE管不被拉斷，最大拉伸力不能超過材料屈服強度的二分之一。據(jù)此由公式可以計算出對應(yīng)于一定直徑和收縮比的HDPE管的最大允許壁厚。

2．高溫壓制復合法蘭接口技術(shù)

　　管道的連接設(shè)計使用在管端高溫壓制聚乙烯與鋼法蘭緊密結(jié)合的復合法蘭的連接方法，如圖3所示。

首先，將多余的HDPE管按預定的長度切下，聚乙烯隔熱加固墊安裝在伸出的HDPE管上，再加一個限流金屬環(huán)。然后，用專門設(shè)計的復合法蘭高溫壓制裝置，將伸出的HDPE管加熱到壓縮成型所需的溫度，壓縮HDPE管形成聚乙烯與鋼法蘭緊密結(jié)合的復合法蘭，用以連接相鄰的兩段管道。

　　這種管道連接方法通過襯管與主管法蘭端面擬合，可在襯管與主管之間和兩管段之間形成有效的密封，具有很高的承壓能力。

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