埋地管线塑料衬管修复装置的研究与设计

埋地管线塑料衬管修复装置的研究与设计EQUIPMENTFORREPAIRINGBURIEDPIPELINEBYPENETRATIONPLASTICLINERTUBETHROUGHIT樊玉光1唐怀清2王成达31西安石油学院,7100652青海油田3中原油田第一作者男,1964年生,副教授摘要埋地管线塑料衬管修复是一种新型的管道内修复方法它能延长旧管道的使用寿命,提高管道的输送能力该方法是利用塑料管来防腐,而输送压力载荷及其他载荷主要由旧管道来承受讨论利用塑料管记忆性能的埋地管线塑料衬管修复工艺和装置这套工艺和装置可以为国内管道的维修和更新提供了一个参考,为继续深入研究衬管修复提供了一个思路主题词管道,修复,塑料衬管,防腐中图资料分类法分类号TE8731管道是石油、天然气最主要的输送方式之一,管道的老化问题和腐蚀问题使管道工业重要的一项任务就是维修和更新旧管道目前,维修和更新旧管道的内修复方法主要有三种管道内喷涂、软管翻转法和塑料管穿插法埋地管线塑料衬管修复法就属于塑料管穿插法它主要利用金属管道的剩余机械强度来防止管内输送介质将衬里胀破和管外光锐物或外力将衬里压扁,同时利用内衬塑料管将介质与金属管道隔开,防止介质继续腐蚀管线,也消除了管外土壤腐蚀穿孔产生的泄漏,从而达到管线防腐和安全输送介质的目的本文主要讨论埋地管线塑料衬管修复工艺及装置的设计和研究温度范围内,塑料管将恢复变形前的形状修复原理是选择具有记忆性的热塑性塑料,如高密度聚乙烯HDPE,它的外径与旧管道内径相等或大5左右,先将该塑料管加热至其记忆激活温度范围内对于HDPE,它的记忆激活温度范围为70851,让其发生缩径变形,变形后再将其冷却至环境温度,这样可以保持在穿插过程中的缩径变形最后在把塑料管拉入旧管道后,用介质把塑料管再次加热到记忆激活温度范围内,让其恢复缩径前的形状,达到紧密贴合的要求22塑料管的材料及规格据修复原理,所选择的塑料管必须是具有记忆性的热塑性塑料,例如HDPE、硬聚氯乙烯PVC等维修输送介质有一定温度要求的管道,如原油管道,一般选用硬聚氯乙烯维修输送介质的温度较低的管道,如天然气管道,一般选用HDPE塑料管外径的确定,根据修复原理,塑料管的外径至少要等于旧管道内径,而且,考虑到旧管道的形状不一定能保护很规则的圆形,因而塑料管的外径比旧管道内径大5塑料管壁厚考虑以下几个因素1管子生产工艺要求壁厚一般应大于0609MM,常取24MM,对于HDPE,常推荐取0940MM22管子的焊接工艺要求衬管壁厚不小于33MM,通常情况下最好大于5MM,这主要是考虑到2塑料衬管修复工艺为了达到塑料衬管修复后的管道系统紧密贴合,并且塑料管穿插过程能方便进行采取的方法是,选择的塑料管外径与旧管道内径一致或略大然后通过缩径变形,减小塑料管外径,从而减小穿插过程中塑料管外壁与旧管道内壁的摩擦最后利用塑料记忆性将塑料管膨胀至与旧管道内壁紧密贴合21塑料衬管的修复原理为了很方便地实现塑料管的整个变形过程,设计利用了塑料的记忆性能在某一温度通常称为记忆激活温度范围内,塑料管发生的变形在温度下降以后仍能保持,若再将塑料管加热至记忆激活70西安石油学院学报1999年9月第14卷第5期J1OFXIANPETRINSTSEP1999VOL14NO5塑料管焊接时能够比较安全地保持管子的圆筒形状,保证获得较好的焊接接头33管子的操作条件主要是考虑此时的强度条件因为维修后的管道系统在压力和温度作用下操作的,因而在旧管道的一些腐蚀坑或腐蚀孔处,可能发生强度破坏4国内外管子的生产规格一般取SDR20404,在本设计中,由于衬管穿插长度较长,取SDR2035与旧管道内壁紧密贴合在塑料管外壁与旧管道内壁紧密贴合以后,继续保持空气压力,同时降低空气温度,将塑料管的温度降到环境温度,这样能保持管道系统紧密贴合26塑料管的穿插工艺穿插即在动力的作用下,将塑料管拉入旧管道动力装置一般为绞车或卷扬机等在牵引过程中,要尽量保证匀速牵引速度的大小,影响着塑料管与旧管道之间摩擦力要确定速度,还要考虑修复道的管规格,即塑料管的直径、壁厚等,设计牵引速度为2MMIN最大牵拉长度的影响因素较多,如塑料管的材料、规格旧管道的情况塑料管与旧管道在牵拉过程中的接触情况现场施工条件等23塑料管的熔焊工艺由于塑料管生产厂家生产的塑料管一般仅有810M,而埋地衬管修复时,每一次的穿插长度都在500M以上,这就涉及到现场进行塑料管的熔接本设计中提出的方法是塑料管的热板焊,它是利用一个或多个发热工具将被焊塑料的表面进行加热,直到其表面层充分熔化,然后在压力作用下进行焊接得到接头热板焊的工艺参数较多,例如,加热压力、加热时间、切换时间、焊接压力、压焊时间、热板温度、焊接温度等焊接工艺参数对焊接接头的质量影响较大,因而焊接中要对这些工艺参数进行精确的调节和控制通常通过实验确定3塑料管的修复装置熔接装置31本文中设计的塑料管熔接装置包括三个部分热板、夹具及液压传动系统夹具除了用夹固定塑料管以外,还能用来夹紧塑料管作轴向移动夹具由一固定夹板和两活动夹板构成,其原理是当液压缸两活塞由内死点向外死点移动时,两活动夹板绕着芯轴旋转,松开塑料管当两活塞由外死点向内死点移动时,两活动夹板旋转夹紧塑料管热板材料选铜,其形状为圆平板或圆环,考虑到减少热损失,在加热5200以上的管子时,热板常作成环状热板表面镀镍或涂一层聚四氟乙烯,因为铜能对塑料在高温下的分解起催化作用液压系统的作用是使夹具能轴向移动,产生焊接时压力24塑料管的缩径工艺塑料管的缩径工艺包括预热、缩径和冷却三个阶段预热阶段主要用电加热装置将塑料管加热到其记忆激活温度范围,对于HDPE,设计中将其加热到75,这个温度为管子内表面的温度在塑料管被加热到75后,用外力将其拉过缩径装置发生缩径变形考虑到HDPE的径向膨胀系数为12,为了防止在胀贴时把管子胀破,取缩径变形量为85为了让塑料管在穿插过程中保持缩径变形,在塑料管缩径后,要将塑料管冷却到环境温度,本设计中要求冷却至3032缩径装置缩径装置包括三部分预热、缩径和冷却预热部件的长度由预热工艺确定,它包括内衬筒体、绝热层和加强筒体、电阻丝四部分,其中电阻丝外缠绕耐高温玻璃纤维,它能起到绝缘而不绝热的作用,它的耐温可达到450左右缩径部件包括引入部分、缩径部分和引出部分,在相邻两部分之间由过渡圆孤连接起来缩径装置的主要参数是锥角,设计中该锥角取30,锥角越小,所需拉力减小,但增加了模制面积,下转第72页7125塑料管的扩径工艺在将塑料管拉入旧管道以后,用热空气将塑料管再次加热到记忆激活温度范围,对HDPE加热到75,让塑料管在记忆下恢复变形前的形状,从而达到紧密贴合由于旧管道形状的不规则,塑料管恢复的圆形可能与旧管道不能完全紧密贴合因而设计中将塑料管加热到75时,同时提高热空气的压力至2105PA左右这样就可以完全保证塑料管外壁樊玉光等埋地管线塑料衬管修复装置的研究与设计底层框架2抗震墙砖房的抗震性能宋伟山东东营,胜利油田勘察设计研究院建筑所,257062作者女,1972年生,助工1997年,作者参加了吐哈油田加强消防楼的设计该工程是集框架、砖混、底层框架2抗震墙为一体的建筑物其结构设计复杂,尤其是底层框架结构的设计消防楼的底层用于停放消防车并作为维修间使用,要求空间大上层是职工公寓,横墙多本着经济实用的设计原则,一层和有水箱间的五层分别采用砖混和框架结构,其他部分采用底层框架2抗震墙结构体系随着城市建设和商业的发展,沿街道两侧建造的底层为商店、上层用于居住或办公的底层框架2抗震砖房,与多层钢筋混凝土框架房屋相比,具有造价低,施工方便等优点底层框架2抗震砖墙房由两种承重和抗侧力体系构成该工程如果设置的抗震墙太少,且底层为内框架,则没有形成钢筋混凝土框架体系,其抗震性能较差是,由于消防车宽度的要求,沿路面车库门开洞较大,这样使纵向抗震墙不仅数量减少,而且布置不均匀,在地震作用下会产生扭转效应而加快房屋的破坏为此,在沿路面的纵墙需设置抗震墙总之,底层框架2抗震墙砖房的底层应为框架抗震墙体系,其横向与纵向均应设置一定数目的抗震墙,并尽量使横向与纵向抗震墙相连并呈平面对称布置2加强第二层抗剪抗弯能力底层框架2抗震墙砖房二层以上砖房的破坏状态与多层砌体房屋基本相同,担负着传递上部的地震剪力和上部各层地震力对底层楼板的倾覆力矩因此需加强第二层的抗震能力在该工程中采取了以下结构措施1在二楼预制板上做40MM厚的现浇整体配筋面层2在楼梯间四角和横墙与内、外纵墙的交接处设置构造柱3每层均设置圈梁,二层的圈梁沿横向和纵向每个轴线设置,圈梁高240MM1合理设置底层框架2抗震墙体系底层框架2抗震墙砖房的底层抗震墙的设置若不满足建筑抗震设计规范GBJ1189的规定,就会使房屋底层抗震能力变差由于底层的侧移刚度比纵、横墙较多的第二层小得多,加上地震倾覆力矩主要由钢筋混凝土框架柱承担,使得底层钢筋混凝土框架柱的承载能力大大降低,成为较薄弱的楼层在强烈地震作用下,变形和破坏集中的底将危及整个房屋的安全该工程底层的抗震墙设计中较为突出的问题3结论通过对吐哈油田加强消防楼的设计中遇到的几个问题的讨论,提出了提高底层框架2抗震墙砖房抗震能力的措施,体系的抗震能力与墙体的侧移刚度和底层与上部是否相匹配有关收稿日期1998211202编辑田美娥上接第71页锥角越大,则需拉力将增加,可能导致塑料管的破坏冷却部件将塑料管冷至环境温度,对HDPE,从75冷至30设计中,用空冷的方式来冷却参考文献1帕特里克RRR莱顿克斯中国发明专利申请公开说明书CN1031812A,1989成都科