球墨铸铁管的设计、安装与应用

球墨铸铁管的设计、安装与应用质量技术监督部 二一年二月,讲课内容：,1.如何解决墨铸铁球管特殊地段设计问题.2.球墨铸铁球管施工单位规范化安装问题.3.球管发展趋势新的应用领域(顶管、地铁),公司产品:,新兴铸管公司的生产规模为：年产生铁320万吨、钢150万吨、离心球墨铸铁管150万吨、球墨铸铁管件3万吨、钢格板6万吨、离心铸铁排水管2万吨、钢塑复合管300万标米。 公司在铸管及管件制造领域，不论生产规模还是技术实力已经成为世界三强，居国内领先地位。离心球墨铸铁管及球墨铸铁管件产品远销中东、美洲、非洲、欧洲、东南亚等60多个国家和地区，年出口创汇近1亿美元。国内市场占有率近40。,1.国际上通常对给水管道设计寿命应当最少考虑使用50-70年.2.设计者的责任是对投资管线全面负责.包括管线的压力地形、落差、土方开挖及管基处理、施工安装费用回填、运行费及维护费3.根据上述要求:设计应性价比选何种管材才能满足既要坚固,管材内壁又光滑,并且接口密封严密. 还能足以抗拒地基所产生的应力,真正从使用 年限来比只有是柔性球墨铸铁管. 4.管线的沿程水头损失和局部损失:水有损失是设计的关键,管径大小关系到流量大小,同等管径内壁粗糙度高低.也影响水流量, 也就是球铁管的内衬打磨越光滑,既能降低水阻又能节省能耗,新兴球墨铸铁管粗糙度请看下图及检测报告.,随着我国经济不断的发展、人们生活水平逐步提高，对饮用水的水质要求也越来越高.国家对饮用水的指标项目由60项增至120多项，就意味着必须寻找好的水源，目前大部分城市附近的水源枯竭,必须远离城市寻找新的水源,这就导致输水管线越来越长、口径也越来越大、对管材质量要求越来越高,新的国际标准ISO2531规定由允许压力决定管子最小壁厚.,管道价值设计:,新兴球墨铸铁管生产执行标准,球墨铸铁管生产相关标准:（1）产品生产标准1）GB/T132952008水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件2）ISO2531：1998水及煤气管道用球墨铸铁管、管件、附件和接头3）EN545：2002给水管线用球墨铸铁管、管件、附件及接头要求与试验方法4）EN598：1995污水管线用球墨铸铁管、管件、附件及接头要求与试验方法5) Q/XPB: 001-2008新兴企业标准（2）相关标准GB/T 228 金属拉伸试验方法GB/T 231 金属布氏硬度试验方法GB 9441 球墨铸铁金相检验 GB/T 17456 球墨铸铁管 外表面锌层 GB/T 17459 球墨铸铁管 沥青涂层 ISO 4179:1985 有压和无压管线用球铁管离心水泥砂浆内衬一般要求ISO 8179-1:1995 球铁管外涂层第1部分：ISO 8179-2:1995 球铁管外涂层第2部分刷富锌涂料:ISO 10804-1:1996 球铁管约束性接头第1部分：型式试验GB/T3672.1 球墨铸铁管 橡胶制品标准 GB/5721 . 橡胶密封制品一般规定,设计说明,GB1395-2008水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件1.国标5.1.3条款关于壁厚 K-壁厚级别系数,取-9、10、11、122.当设计球墨铸铁管最小壁厚时,管子设计取安全系数最小工作压力取3.0倍 最小抗拉强度为420PMa 最大工作压力取2.5倍 最小抗拉强度为420PMa 外部载荷取1.5 倍 抗弯强度为500PMa 建议管子选K9系列3.管件设计按PN值考虑.,一、球墨铸铁管安装常识,挖掘时，应考虑留用部分较好的原土，以备管沟回填使用，须注意堆土坡度、高度，保证施工安全，挖掘管沟尺寸（不用钢板支撑时）一般坡度取33%，在每个接口处都要给管子的承口留出承口工作槽。,土质良好管沟,球墨铸铁管插板安装常识:,地质不佳管沟示意图,球墨铸铁管设计,根据ISO10803标准:,二、球墨铸铁管设计:,根据ISO10803球墨铸铁管设计方法,管道的埋深取决于允许的管道径向变形，而管道径向变形量与以下因素有关：管道内部压力、壁厚、管径回填用的土壤类型 管沟回填类型交通载荷(球管总的径向变形量DN400的管子须用设备提升，吊入沟底，禁止利用管沟坡度直接滚入沟底，以免对管子造成损伤。,4、承插式柔性球墨铸铁管接口的特点: 柔性接口可抗震,因关子热胀冷缩加上管基不均匀沉降,在管子少量的位移时管子接口也能保持密封,管线上不需要加伸缩器, 也不需要牺牲阳极做阴极保护.,四、球墨铸铁管使用常识,1 ).清理T型承口工作面槽内杂物， 检查另一支管插口倒角情况；2).小于等于DN300规格的管子下管时可人工抬起，并用绳子导滑至沟底；3).DN400的管子须用设备提升，吊入沟底，禁止利用管沟坡度直接滚入沟底，以免对管子造成损伤。4).DN1800以下T型球管安装要点：,承口工作面清理,4、管道安装要点:,四、球墨铸铁管使用常识,b、放置橡胶圈对于较小规格的橡胶圈，将其弯成“心”形放入承口密封槽内。对于较大规格的橡胶圈，将其弯成“十”字形放入承口密封槽内。,“十”字形,“心”形,四、球墨铸铁管使用常识,c、给胶圈内表面和插口接触面涂以润滑脂,胶圈内表面涂润滑脂,插口接触面涂润滑脂,挖机安装球管:,导链安装球管:,四、球墨铸铁管使用常识,d、DN150以下管用绳索叉杆将插口推入承口，DN200及以上规格用钢丝绳和倒链拉入承口（注意绳索应套胶管，包括钩头、导链用橡胶保护，以免外壁碰伤）,安装示意图,四、球墨铸铁管使用常识,倒链参数表,四、球墨铸铁管使用常识,e、检查装配接头胶圈位置，利用塞尺或薄窄钢尺，绕着插口90四点检查胶圈压缩比，确保安装良好注意:当接口胶圈压缩比大,加上沟槽又有水用普通油质不行,建议改变油质。,胶圈压缩比检查,四、球墨铸铁管使用常识,2）K型机械接口安装DN1400以上球铁管接口型式通常为机械式接口，与T 型接口安装主要区别在于胶圈和压兰的安装a、将压兰装配在插口上，确认压兰正确朝向,压兰装配,四、球墨铸铁管使用常识,b、将胶圈装在插口上并刷涂润滑脂，确认胶圈在正确方向，,K型胶圈安装,2）K型机械接口安装,四、球墨铸铁管使用常识,K型胶圈安装,如果推入有困难，可用铁锤等工具轻轻敲打,2）K型机械接口安装,四、球墨铸铁管使用常识,c、承口插口连接 ：插口外部及承口内部之间的距离必须整个圆周均相等，而插口必须完全插入。,K型承插口连接,四、球墨铸铁管使用常识,d、压兰安装和螺栓紧固：承口螺栓孔与压兰的螺栓孔对齐，先穿入上下两端的螺栓，然后再穿入左右两端的螺栓；轻轻地锁紧螺栓，把剩余的螺栓放入螺栓孔中再逐一锁紧，检查所有螺栓及螺母的松紧。,压兰安装,四、球墨铸铁管使用常识,螺栓紧固,2）K型机械接口安装,四、球墨铸铁管使用常识,e、机械接头的螺栓、螺母的扭矩数,螺栓、螺母的扭矩,球管弯头支墩示图:,水平支墩,弯头、三通处设支墩:,弯头 : 固定支墩90.45.22.1/211.1/4柔性接口给水管弯头支墩制作按建筑标准设计GJBT-632图集号03SS505执行.,非标管件组合法:,1200mm口径K型非标70组装管件图:,新兴铸管消失模生产管件DN1200mm口径可生产用户需要的角度.,如35非标采用11.25 和22.5 组合(T、K型),五、球墨铸铁管使用常识,5）TF自锚式接口安装1.是一种可以有效防止管道滑脱的接口型式。其安装过程如承口清理、安装胶圈与其他接口一致，主要区别在于压兰、焊环、挡环及钩头螺栓。2.城市管网设计中选用球墨管管材，但是管件拐弯处有其他配套管线,，并且管件安装位置无空间设支墩，采用TF自锚式接口。3. TF型自锚接口使用较广泛、将相应的几根管道的管件有机的连接在一起，使管线的连接既是柔性连接，同时又具备刚性连接的特点。这样该段管线的管口连接处能够将轴向力相互传递，还要考虑自锚管件的度数管顶覆土厚度、压力等，加该段自锚管线管重水重与周围土壤所产生的摩擦力，有效的用来抵消轴向和径向产生的应力，从而避免了支墩的设置。,5、TF自锚式接口安装,TF自锚球铁管的安装,5、TF自锚式接口安装,TF球铁管的安装,5、TF自锚式接口安装,球铁管的安装,5、TF自锚式接口安装,球铁管的安装,五、球墨铸铁管使用常识,b、挡环分整体挡环（DN300规格）和分体挡环(DN300规格) 两种，整体挡环可以采用撬棍、木块等工具安装，而分体挡环采用人工拉动的方法安装，具体安装方法如下： 整体挡环安装如下图，然后挡环大部分应与管子外壁紧密接触，否则应点焊挡环断口处使挡环大部分与管子外壁紧密接触。,整体挡环安装,国内TF自锚DN1000-1200球管图片:,五、球墨铸铁管使用常识,分体挡环的安装在压兰和焊环之间将分体挡环的最后一块用氯丁橡胶块连接完成之后，再将分体挡环整体往焊环方向拉，使挡环大端面与焊环端面贴合 。,分体挡环的安装,五、球墨铸铁管使用常识,c、调整压兰与承口端面之间的间隙，当间隙非常均匀时，挡环与焊环的接触也是均匀的。,自锚接口连接示意图,五、球墨铸铁管使用常识,d、当自锚插口插入承口标准深度，间隙调整完成后，将螺栓穿过压兰上的预留孔洞，一侧扣住管道承口的凸沿，沿管周对称按顺序（如下图）拧紧螺栓和螺母，管子的扭矩与K型机械接口相同，使钩头螺栓的45度斜面与自锚承口的45度凸台能够很好的贴合，反复拧紧，同时注意压兰和承口端面的间隙，最后总装完毕。,六、球墨铸铁管套PE套常识,4）聚乙烯套安装根据ISO 8180：2006球墨铸铁管线用聚乙烯管套规定，聚乙烯管套呈薄片或管状的形装, 管套的公称厚度不应低于200m250，其负公差不得超过10%。聚乙烯膜套纵横向抗拉强度应不低于11MPa.聚乙烯膜套纵横向a、在管体大致中间处，用钢丝绳或吊索吊起，离开地面约500mm。,球墨铸铁管PE使用常识,b、把截好的比管子长1m左右的聚乙烯套从管子插口（或承口）端套入。,4）聚乙烯套安装,球墨铸铁管PE使用常识,c、将聚乙烯套套在插口（或承口）与钢丝绳之间，成为手风琴样的褶皱。,4）聚乙烯套安装,球墨铸铁管PE使用常识,d、将管子吊下管沟中，a）c)的操作在管体先吊入管沟中之后再进行也可。e、往已安装好的管子的承口（或插口）上插入插口（或承口），进行临时连接。c.用50-70mm宽的胶带接口粘贴住,有遇水的口用不修电线帮扎,4）聚乙烯套安装,开口直缝PE安装图:,直缝粘接图片:,球墨铸铁管内外防腐:,列出了外壁三个级别防腐涂层的防腐方案：1.防腐级别管子标准防腐层（土壤几乎没有腐蚀性或稍有腐蚀性）锌终饰防腐层加厚锌终饰防腐层2.加强级防腐层（土壤有较强腐蚀性）基本防腐层聚乙烯套.3.特殊涂层聚氨酯涂层,球墨铸铁管的防腐品种:,七、球墨铸铁管借转角常识,5）偏向安装如果安装时需要任何偏向，需按照下述方式进行：a、需加宽沟渠来容许偏转角度。b、对节点处两支管先正常安装到位，然后将接口偏向位移到需要的角度，但偏转的角度必须是在表6所述的范围内。,偏向安装,T型管,T型口,DN1400T型接口,K型管,球墨铸铁管使用常识,5）偏向安装c、容许偏转角度,最大容许偏转角度,表6,注:小于11.25 的可不设支墩.,球墨铸铁管使用常识,5）实际工地安装偏向角,对于DN80DN300，不小于3； 对于DN350DN600，不小于2； 对于DN700DN2600，不小于1,八.管道回填:,1、回填前必须将槽底积水和施工时遗留的杂物清除出来，管线安装不能呈蛇形状态，如果出现回填前要求施工队进行调整，保持管线呈直线状态；回填段每节管道经检查合格后方可填土 .,管道回填:,2、沟槽回填料，除非特殊指定应使用的回填料，一般不得含有碎石、砖块、垃圾等杂物，应是良质土砂料；3、回填程序应先填实管底，再同时回填管道两内侧，最后回填至原地平面标高严格按GB50268标准3.5条应分层夯实，管中心线以下、使用2.5kg夯锤和305mm锤落的压实度,每200mm为一层夯实，土壤夯实密度大于90，管线中心线以上每500mm夯实一次，土壤夯实密度大于85，回填时要专人负责并监督；超出管顶500mm以上可以用小型机械夯实；5、用砂子回填应加水用振动棒振实，振实程度应保证管子不上浮为宜；6. 在土质软弱地段,特殊情况回填料不能夯实应改用瓜子石回填.7、接头处带工作坑，先把工作坑填实使管子承口不悬空,然后与管身同步；8、注意回填时重要的是要做到均匀回填，否则会造成局部沉降,局部管口位移漏水.,九、球墨铸铁管使用常识,9)试压验收 1）水压试压前管道应符合以下条件：a、管线试压前应进行部分回填后再行试压，管身至少回填0.5米高度的土，以防止管子移动及漂浮。 b、管件的支墩、锚固设施混凝土应已达到设计强度；管线两端堵头及千斤顶应满足试验压力的需要，不允许用闸阀做堵板。,球墨铸铁管使用常识,9）试压验收2）压力管道试压压力管道试压应严格按照GB50268-2008相关规定执行：a、试压区段长度，对有压管线，除有特殊规定外，试压段长度不应大于1000m。b、当设计压力小于或等于0.5MPa时，应为设计使用压力的2倍；当设计使用压力大于0.5MPa时，应为设计压力加0.5MPa。c、预试验阶段;将管道内水压缓缓地升至试验压力并稳压30min，在保压时间段内，期间如压力下降可注水补压，但不得高于试验压力；检查管道接口、配件等处有无漏水、损坏现象，有漏水、损坏现象时应及时停止试压，查明原因并采取相应措施后重新试压。,球墨铸铁管使用常识,9）试压验收d、主试验阶段:停止注水补压，稳压15min；15min后压力下降不超过0.03MPa的允许压力降时，将试验压力降至工作压力并保持恒压30min，进行外观检查若无漏水现象，则水压水压试验合格。e、管道升压时，管道的气体应排尽，升压过程中，当发现弹簧压力表表针摆动、不稳，且升压缓慢时，应重新排气后再升压f、应分级升压，每升一级应检查后背、支墩、管身及接口，无异常现象再升压。g、水压试验过程中，后背顶撑、管道两端严禁站人； h、水压试验时，严禁修补缺陷，遇有缺陷时，做出标记，卸压后修补。,新兴铸管大口径DN1600高压管在西班牙试压:,DN1600球管试压30kg/cm2,十、球墨铸铁管校圆常识,10）校圆方法,校圆工装示意图,球墨铸铁管校圆常识,10）校圆方法管子在运输过程中，由于装卸等问题，有可能造成管子插口椭圆，校圆方法注意事项：a、锣旋千斤顶的上下圆弧工装块弧大小应根据校圆管规格制作，工作时不使水泥内衬压裂。b、校圆顶出量参考数据：根据不同级别的球管一般插口校圆，如如椭圆10mm顶出量要达到15mm，相当于1.5倍的量，具体顶出量需现场校圆时自己掌握。c、校圆时一旦水泥内衬压裂或压坏，应按要求修补水泥内衬。,球墨铸铁管水泥内衬修补,水泥内衬裂纹局部空鼓按ISO4179判定.校圆时一旦水泥内衬坏裂或者因何种原因风干裂纹超过0.8mm，待校圆恢复尺寸后，按工序要求:修补水泥内衬，具体做法如下：(大口径球管也可先安装在管道内修补即可)2.对于球管水泥内衬多处大于0.8mm纵横向裂纹,应用扁铲或角磨机沿水泥内衬裂纹方向开槽，要求开的槽上口窄下口宽，槽宽为10mm左右；深度58mm左右见图:,十一、球墨铸铁管切管常识,11）管子切割,SYQ型爬链式液压切割机,球墨铸铁管切管常识,11）管子切割a、球墨铸铁管是可已切割的，通常切割分两种：一是用无齿砂轮切割，二是有齿锯切割。一般是DN200以下管用无齿砂轮切割和手锯人工锯切，DN300-600管用套筒式电动切割机锯切，DN700以上用爬链式液压切割机切。禁止使用氧气割枪对管子进行切割，气切割一般多用于钢管。 b、切割方法：先在管子需要切割的位置沿管身圆周方向划一道线，然后将两条爬链和液压马达主轴刀盘对准切割线固定在管体上，T型管切割装倒角铣刀，切割完成后插口倒角也基本形成。各规格管角度大小按GB13295-2008版第5.1.1条款执行，切割时如水泥内衬损坏应进行修补。,十二、球墨铸铁管焊接常识,12）焊接 安装现场一般不进行球墨铸铁管及管件焊接，现场条件一般达不到焊接工艺要求，不能百分之百的确保焊接质量，所以焊接有一定难度，球墨铸铁属于铸铁类，应用镍基焊，所有的焊接修理应根据正常的焊接工艺进行，操作者必须是专业的焊接技师。a、焊条选用Z408或308焊条，焊前对焊条进行烘烤，烘烤温度150，保温时间1h。b、清理待焊部位20mm范围内的表面，铸管待焊部位表面应打磨至露出金属光泽。c、施焊前待焊部位应进行预热，预热温度及整个焊接过程的温度应不低于100。,十一、球墨铸铁管焊接常识,12）焊接d、焊接规范如下：选用4.0焊条时，焊接电流160190A；选用3.2焊条时，焊接电流90130A。e、焊后应立即进行保温缓冷，避免熔融区体积小，野外冷却快，白口倾向大，造成焊缝开裂现象。e、焊缝返修时应用手砂轮彻底清除缺陷，并进行着色检查，然后对返修部位预热，预热温度适当提高。返修焊接规范参数与原焊缝相同。f、焊接完毕应清理焊缝表面，必要时用手砂轮打磨。,十三、球墨铸铁管抢修常识,13）快速抢修 用户采用球管一旦受强外力破坏，快速的抢修的方法一般有三种，如果坏的管口径DN1200mm以下,长度小于500mm可用标准两半卡子抢修，但一定要把两端裂纹末端消除应力（钻消力孔）后再卡抢修器；第二种管径不分规格,用损处采用钢制的套筒灌铅或用水泥加石棉绒打口密封（灌铅能尽快恢复通水）,第三种DN1200mm以上采用双承K型套袖连接法,把损坏处切掉加一段直管碰头.具体操步骤如下:a、排水关闭上游和下游阀门，并且将受损段的管基余水排出。b、挖掘 挖掘后经检查管裂口小于500mm长度可用修漏管快速卡抢修。,球墨铸铁管抢修常识,13）快速抢修如果小于500mm长度须将损坏部分的管道挖出再行抢修，挖开的长度要具备操作的空间.（如图裂纹长300mm）,挖开长度,球墨铸铁管抢修常识,13）双承K型套袖抢修器：c、采用快修器和钢套筒两种法抢修,裂纹两端必须钻消力孔.如裂纹长度大于500mm，应用粉笔在管画出切割标记，并根据抢修单位的切割具，使用合适的方法进行切割。DN1000mm以上管建议采用三个点进行切割，以便容易将切割部分顺利取下。,切断示意图,DN1000mm口径管裂长500mm以内,采用快速卡方法,K型双承套袖碰头及抢修:,下图介绍管道碰头连接管件:,新兴铸管能制作各种管件有3700多种一般常用球铁管件360多种,双承k型套筒,已安管子,两管间距双插直管,K型压兰,胶圈,600,实距,比实距短50-80mm,1.K型双承套筒法,已安管子,球铁直套,碰头双插直管,A型胶圈,压兰,螺栓,2.双柔性接头法:,十一、球墨铸铁管切管常识,DN1200mm以上球管专用切割,SYQ型爬链式液压切割机,球墨铸铁管抢修常用配件:,K型双承套袖,球墨铸铁管使用常识,13）快速抢修d、切割端的涂层修补：在用管和替换管的切割端应用防腐漆进行涂覆，水泥砂浆内衬有损坏也要进行修补。e、安装K型承套：在将切割部分从在用管道上移除后，应将两个承套装到在用管切割部分的两端（如下图）。f、承套连接：将替换管放到在用管切割空位后，应将承套置于合适的位置，然后进行连接。,K型承套安装,十四.球墨铸铁管带压开孔,14)主管上带压钻孔1.开孔配套用的两合三通卡子示图,球墨铸铁管带压开孔,2.这种两合三通卡子安装在需要开孔的主管上,用螺栓拧紧,方可用水钻开孔.完成后关闭阀门接分支管.,球墨铸铁管带压开孔,3.主管道管子直径和开分支孔直径之间关系？ 由于球铁