PE管在海洋平台生活模块中的应用.doc

PE管在海洋平台生活模块中的应用张磊摘要：PE管道是以高密度或中密度的聚乙烯原料生产的管道输配水系统，在海洋平台生活模块中常用于凉水、海水以及下水管道,它克服了镀锌管、铸铁管易锈蚀、结垢、滋生细菌、寿命短的缺点，其重量轻以及施工方便的特点使其在海洋平台生活模块中的应用得到较快发展。本文着重介绍了聚乙烯管道系统的构成以及施工方法，提出了施工中出现的问题,为进一步扩大应用提供了参考。一、PE给排水管道的优越性 1、 耐腐蚀、不结垢:PE给水管材是一种具有非极性结构的高分子材料,具有较好的耐化学性。对水中的所有离子和建筑物内的化学物质均不起化学作用,具有抗酸碱腐蚀能力、不生锈、不结垢、耐老化、不滋生微生物、不产生异味。絮凝物使水质变色,符合卫生规定,是给排水的理想管材。 2、质量轻:质量仅为钢材的1/10,可大大减轻工人的施工强度,降低了机械的吊装费用。尤其对于海洋平台这种对重量有严格控制的结构体来说，质量的减轻显得尤其重要。3、 管件连接牢固,由于聚乙烯具有良好的热熔性,能保证接口材质结构与管体本身的同一性,实现了接头与管材的一体化,熔接接头泄露率比金属管道显著降低。 4、管内流体阻力小,管段内壁平滑,沿程摩阻力比金属管道小,管件连接不缩径,局部阻力系数比钢管小。 5、使用寿命长易回收利用,镀锌管的使用寿命一般为10年15年,实际使用时间往往更短，而PE管使用寿命可达50年。它易回收利用,不产生对环境有影响的物质,技术成熟且不断发展。 二、聚乙烯管道系统的构成1、管材(1)颜色A、GB13663规定，给水用聚乙烯规定为蓝色或黑色加蓝条(2)长度长度一般为12米根(标准规定为6、9、12米根)，小口径管可盘卷。(3)性能指标短期静液压强度：在20、环向应力9MPa下，韧性破坏时间应大于100小时在80、环向应力4.6MPa下，脆性破坏时间应大于165小时热稳定性：在200下，应大于20分钟耐应力开裂：在80、环向应力4MPa下，应不小于170小时压缩复原在80、环向应力4MPa下，应大于170小时纵向回缩率：在110下，应不大于3断裂延伸率：应大于350(4)压力等级 对于给排水管道，ISO4427中是按原材料的不同等级(PElOO、PE80、PE63等)、标准尺寸比(SDR)给出的。对于不同的使用温度，在保证50年的使用寿命的前提下又给出了压力折减系数。EN1555给出的工作压力根据以下公式确定：MOP2*MRS(C*(SDR1)式中MOP：最大允许工作压力MRS：材料的最小要求强度SDR：标准尺寸比C：设计使用系数水C1.252、管件根据施工方法、用途的不同，可将聚乙烯管件分为电热熔管件、热熔对接管件、承插管件、钢塑转换接头等类型。在生活模块中应用最多的为电热熔管件以及热熔对接管件。三、PE管道的焊接方法及其优缺点比较PE管材、管件之间的连接一般有热熔连接、电熔连接及机械连接。在BZ29-4生活模块以及BZ13-1生活模块中采用的热熔和电熔两种不同的连接方式，并在实际应用中对两种连接方式的优缺点进行直观的比较。1、电熔焊连接：电熔焊连接是将管子与管件配合后用专用的加热控制电源将管件中的电热丝通电加热，使管件与管材的接触表面熔化结合，冷却后使管件与管材牢固、密封地结合在一起。由于施工快捷方便，焊接效果好，电热熔管件是目前世界上聚乙烯管材连接件中应用最为广泛的一种。1）电热熔焊接优点： 施工迅速方便，适合在生活模块这种空间相对狭小的作业区间施工。 焊口可靠性高； 保持管道内壁光滑。不影响流通量； 还有一突出优点是：电热熔焊接可用于不同牌号聚乙烯原料生产的管材和管件及不同熔融指数聚乙烯原料生产的中、高密度聚乙烯管材和管件的连接。2）电熔焊的缺点是管件制造成本较高。3）电熔焊机一般具有如下特点： 焊机均由自身的微机控制； 可根据环境温度不同自动调整加热时日； 具备更加完善的智能化状态判断功能和保护功能；2、热熔对接是通过焊机加热管材(或管件)的端面，使被加热的两端面熔化，迅速将其贴合。保有一定的压力、冷却，达到熔接的目的。1）热熔焊接的优点： 管件制造成本比热熔管件相对较低。2）热熔焊接的缺点： 焊口可靠性较热熔差； 在层高较高或空间狭小的作业区间施工便利性较差； 热熔对接焊接技术一般用于连接具有相同熔融指数的管材或管件(且最好应具备相同的SDR值)，不同制造商的焊接参数不尽相同，因此对现场采购具有较高的要求。3）热熔对接焊机一般可分为普通热熔对接焊机和自动热熔对接焊机两类：a. 普通热熔对接焊机一般包括如下部分： 焊机机架 动力源 铣刀(平端面装置) 加热板 计时装置b. 自动热熔对接焊机一般有如下特点： 对全过程的时间、温度、压力进行全自动、不间断控制； 对每一连接、部件和操作人员的识别 切削端面自动操作； 加压压力自动设定； 根据环境温度自动补偿加热时间；四、现场施工存在问题以及补偿措施1、 熔接强度不够，造成管道泄漏。熔接强度的确定要考虑材料的性质和接头的质量以及焊机设置的温度和焊接时间。管材断面有污染或者管段没有架设水平都会对焊接质量产生影响，因此在现场施工中需要对预制管段进行严格管理，准确使用焊接机具，保证焊接质量。2、 水压试验易产生压降。 由于PE管材是一种热塑料材料,管材本身具有发生蠕变和应力松弛的特性,与传统性材料(如球铁、钢等)管道不同,水压试验过程中,PE管材发生蠕变会导致一段时间内呈连续下降趋势,试压时间较长,需要注水补压,不应认为管道漏水,故PE 管材的水压试验与API 14E中对压力管道的水压试验不同,判断水压试验的方法与标准也不同,应充分理解PE管道在压力试验期间的压力下降现象，同时压力试验系数也应根据管材情况进行合理调整。3、 PE管道在支架上易发生形变。海洋平台生活模块中管支架均有角钢或槽钢在空间内支撑，由于PE管本身的热塑性，使得安装在支架上的管道产生形变，在管道充满介质后，形变会有所加剧，严重的会影响焊口强度以及管道的密封性。针对此种情况，应减小支架增距，增加支架数量，使用强度更高的PE管材，使之形变发生最小。4、 由于PE管件焊接的特殊性，对于已焊接成型的管道修改起来比较繁琐和浪费。因为不像钢制管道那样可以直接在焊口处进行切割处理，PE管道的修改只能将管件也切割掉，切割的管件也随之废