钢骨架塑料复合管技术手册范本

1、. .PAGE41 / NUMPAGES42钢骨架塑料复合管应用技术手册目录一、钢骨架塑料复合管产品特点、规格与应用2二、钢骨架塑料复合管原料性能要求5三、钢骨架塑料复合管主要性能参数6四、钢骨架塑料复合管公称压力计算8五、钢骨架塑料复合管水力计算11六、钢骨架塑料复合管的管道设计14七、钢骨架塑料复合管的管道布置21八、材料验收、存放、搬运和运输23九、钢骨架塑料复合管的管道连接24十、钢骨架塑料复合管的管道敷设26十一、钢骨架塑料复合管的试压与验收29十二、钢骨架塑料复合管工程施工质量保证32十三、钢骨架塑料复合管热膨胀与收缩问题的分析和解决办法33附录一：钢骨架塑料复合管化学稳定性35附

2、录二：燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管抢修规程39钢骨架塑料复合管产品特点、规格与应用1.1产品特点钢骨架塑料复合管材（件）是一种集钢材与热塑性塑料两种材料优点于一身，有着优良的综合性能的新型复合管材产品。钢塑两种材料以结构复合方式复合。管材是由缠绕并焊接成型的管状钢丝网作为加强骨架镶嵌在热塑性塑料管壁中间构成，管件的加强骨架是用薄钢板均匀冲孔后卷筒焊接制成（如图1.1和图1.2）。管道采取电熔和法兰连接两种方式（如图1.3和图1.4），连接处强度不低于管材本体。图1.1 金属骨架塑料复合管材截面示意图图1.2 管件结构示意图图1.3 电熔连接 图1.4 法兰连接钢骨架塑料复合管具有防腐、不结垢、

3、光滑低阻、保温、不结露、耐磨、质轻等塑料管的共同特点，而且其独特的结构还造就了如下特点：（1）抗蠕变性能好，持久机械强度高由于塑料在常温与应力作用下会发生蠕变，在较高持久应力下会发生脆性断裂，因此纯塑料管材的许用应力与承压能力较低。而钢材的机械强度约是高密度聚乙烯塑料的10倍左右，且在聚乙烯使用温度围十分稳定，不发生蠕变。将钢骨架与聚乙烯塑料复合后，钢骨架可有效地约束塑料的蠕变，使塑料本身的耐应力水平也大提高。因此钢骨架塑料复合管材的许用应力与聚乙烯管材相比有大幅度提高。（2）耐温性能好聚乙烯管材的强度在其使用温度围一般随温度提高而降低，温度每提高10其强度约降低10%以上。由于钢骨架复合管强

4、度约2/3是由钢骨架所承担，所以其强度随使用温度的提高而降低的程度低于聚乙烯管材。实验结果表明每提高10，钢骨架塑料复合管强度降低5%以下。（3）刚性、耐冲击性好、尺寸稳定性好，又有适度柔性，刚柔相济。钢的弹性模量通常是高密度聚乙烯弹性模量的200倍左右，由于钢骨架的加强作用使钢骨架塑料复合管的刚性、耐冲击性与尺寸稳定性优于纯塑料管材，同时由于网状钢骨架本身又是一种柔性结构，从而使复合管在轴向也有一定柔性，因此该管材具有刚、柔结合的特点，从而使装卸、运输、安装的适应性与运行的可靠性好。地上安装可节省支座数量，成本低，地下安装可有效承受由于沉降、滑移、车辆等造成的突发性冲击载荷。中小管径可作适当

5、弯曲随地势起伏布置，节省管件。（4）热膨胀系数小由于普通碳钢线膨胀系数为10.612.210-6（1/），聚乙烯管材线膨胀系数为17010-6（1/），钢骨架塑料复合管在网状钢骨架的约束下，复合管材的热膨胀性大大改善，低于常用的塑料管材。通过测试，钢骨架塑料复合管线膨胀系数为35.435.910-6（1/），仅是普通碳钢管材33.4倍。实验结果表明，埋地安装时一般可不用热补偿装置，管材采用蜿蜒状铺设即可起到吸收（或释放）膨胀的作用，从而使安装成本降低。（5）不会发生快速开裂纯塑料管特别是大口径纯塑料管在持久环向应力的作用下，易产生突发外部载荷、局部缺陷、应力集中等造成的快速开裂（瞬间几百米至千

6、米以上），因此目前国际上对管材塑料的抗快速开裂性能提出了很高的要求。由于钢网的存在使塑料的变形与应力均不会达到其产生快速开裂的临界点，因此从理论上讲钢骨架复合管不存在快速开裂，实际试验也证明了这一点。（6）钢、塑两种材料复合均匀可靠。目前市场上的钢塑复合管由于钢、塑之间的复合是连续规的界面。长期使用在交变应力的作用下易脱层，导致连接处泄漏，部出现瓶颈状收缩，堵塞介质流动。与其相比，钢骨架塑料复合管是网状结构，钢网与塑料互相交织浑然一体，复合表面积大而不规则，两种材料互相约束力大而均匀，应力集中小，不会发生脱层现象。（7）双面防腐钢骨架复合在塑料之中，管材外表面具有一样的防腐性能，耐磨，壁光滑，

7、输送阻力小，不结垢，不结腊，节能效果明显，用于地埋与有腐蚀性环境条件下十分经济方便。（8）自示踪性好由于钢骨架的存在，使埋入地下的钢骨架塑料复合管可以用通常的磁性探测的办法寻找定位，避免由于其它挖掘工程而造成的破坏。而这种破坏是纯塑料管与其它非金属管发生最多的破坏。（9）产品结构性能调整方便灵活可以通过改变钢线直径、强度、网格间距、塑料层厚度、塑料种类来调整产品的结构与性能，以满足不同的耐压、耐温、防腐要求。（10）制造成本低、性能价格比高、市场竞争力强材料成本是管材制造成本的主体，钢材价格是塑料价格的1/3左右，而钢骨架塑料复合管的钢丝与塑料的用量比在1.2:1左右，所以较大直径钢骨架塑料复

8、合管的制造成本低于功能与其一样的塑料管材，从而具有更强的市场竞争力。上述特点决定了钢骨架塑料复合管优越的安全可靠性和经济性，其不仅能满足目前普通塑料管适用围的要求，而且可以更大程度地适用于各种工业领域，取代不锈钢等金属防腐管材。1.2产品规格与参数1.2.1管材系列表1.1 管材系列公称径Dn（mm）65100150200250300350400500公称璧厚e（mm）991212.512.512.5151516公称压力（MPa）工业2.51.62.01.61.251.61.01.61.01.61.01.61.01.6燃气1.00.80.80.70.80.50.80.440.80.440.80

9、.440.80.440.8给水2.51.61.61.61.01.61.01.61.01.61.01.61.01.6工业增强型4.04.03.23.23.23.22.52.02.0注：公称压力是管材在预期寿命50年，输送20且相对管材塑料具有化学稳定性的介质时允许使用的最大压力，若实际使用压力高于公称压力，应调整钢骨架的强度，使产品爆破压力使用压力3（输送介质是水）或爆破压力使用压力3.01.6(输送介质是燃气)，若介质温度高于20时，公称压力应进行修正。输送液化石油气（气态）时最大工作压力为0.1MPa ；输送液化石油气混空气时最大工作压力为0.2MPa；输送人工煤气时最大工作压力为5KPa。

10、1.2.2管配件系列各种规格配件包括11.25弯头、22.5弯头、45弯头、90弯头、三通、异径管件、电熔套筒，活套法兰，法兰盲板等。1.2.2.1 电熔管件：表1.2电熔管件系列 规格产品Dn65Dn100Dn150Dn200Dn250Dn300Dn350Dn400Dn500电熔套筒三通11.250弯头22.50弯头450弯头900弯头1.2.2.2 法兰管件：表1.3 法兰管件系列 规格产品Dn65Dn100Dn150Dn200Dn250Dn300Dn350Dn400Dn500三通11.250弯头22.50弯头450弯头900弯头1.2.2.3异径管件：表1.4 异径管件系列规 格Dn10

11、0-65Dn150-100Dn200-150Dn250-200Dn300-200Dn300-250Dn350-300Dn400-300Dn400-350Dn500-4001.2.2.4鞍型抽头：表1.5鞍型抽头系列规 格DN150/63DN200/63DN250/63DN300/631.3产品的适用围油田：油田集输油管、污水管、原油、成品油输送管，油井注入聚合物管、卤水处理管等。特别适用于高含硫的油、气、水等介质输送.市政建筑：市政给排水、天然气和煤气输送。船舶：船上污水管、给排水管、压舱水管等生活管系和结构管系。煤矿：水煤浆、煤层气、粉煤灰管线。矿山：矿浆输送管、工程用井管、泵送用管其他：冶

12、金、有色、电力、饮食等行业用管。钢骨架塑料复合管原料性能要求2.1钢骨架塑料复合管用骨架钢丝技术性能要求材质：Q235A（GB700-80）；退火状态：抗拉强度550650N/mm2；表面镀铜，镀层均匀，不脱落，无漏镀，镀层厚度13；钢丝表面应光滑平整，不得有任何凸凹，刃伤等缺陷与油污、灰垢等污染；钢丝直径公差：0.05mm。2.2钢骨架塑料复合管所用塑料性能要求钢骨架塑料复合管用于承压管材，例如，燃气管、排污管、给水管、输油管和工业用管，生产钢骨架塑料复合管塑料采用高密度或中密度聚乙烯管道专用塑料，其性能指标如下：密度 0.93g/cm3（基础树脂）熔流率（熔融指数） 0.40.6g/10m

13、in（190，5 Kg）挥发分含量 350mg/kg 炭黑含量 2.02.5%热稳定性（200） 20min慢速裂纹扩展 165h长期静液压强度 8MPa2.3钢骨架塑料复合管管件骨架性能要求2.3.1低碳钢板 钢骨架原料采用20钢或合金钢板。2.3.2表面镀层 钢骨架表面需镀防锈层，镀层表面平整光滑、不脱落、无漏镀、不得有油污、灰垢等污物。三、钢骨架塑料复合管主要性能参数钢骨架塑料复合管是一种承压管材，由于它独特的结构决定了钢骨架塑料复合管具有集钢材和热塑性塑料两种材料优点于一身，同时也决定了钢骨架塑料复合管具有卓越的性能特点。（1）受压开裂稳定性取长度为10010mm的管材样品进行试验，样

14、品置于液压机板间进行缓慢下压，1015S压至管材直径的50%，管材应无裂纹（2）纵向尺寸收缩（110，保持1h）按热塑性塑料管材纵向回缩率的测定GBT6671的规定进行测定为0.4%（3）短期静液压强度试验按流体输送用热塑性塑料管材 耐压试验方法GB6111的规定进行测定。20，1h，压力为：公称压力2 无破坏80，165h，压力为：公称压力20.71 无破坏（4）耐候性试验按塑料自然气候暴露试验方法GBT3681规定方法，管材积累接受3.5GJ/m2老化能量后，仍能满足上述（3）项性能要求。不圆度 按塑料管材尺寸测量方法GB/T8806测量，管材不圆度应不大于5%（6）公称压力修正系数若输送

15、的液体介质温度高于20时，公称压力应进行修正。其修正系数如表3.1：表3.1输送水公称压力温度修正系数温度t（）0t2020t3030t4040t5050t6060t7070t80公称压力修正系数10.950.900.860.810.700.60若输送的燃气介质温度高于20时，公称压力应进行修正。其修正系数如表3.2：表3.2输送燃气公称压力温度修正系数温度t()-20t00t2020t2525t3030t3535t40公称压力修正系数0.910.930.870.80.74（7）线膨胀系数 管材线膨胀系数35.435.910-6（1/）（8）管材允许弯曲半径表3.3 管材允许弯曲半径规格(径

16、d)65150200300350400500允许弯曲半径R，mm80d100d110d120d注：管段上有接头时，R不应小于200d。（9）表3.4架空敷设支架间距 规格506080100125150200250300350400500支架间距（m）3.03.54.04.24.55.05.45.76.06.06.06.0（10）管材爆破压力管材爆破压力公称压力3（11）表3.5管材环刚度规格150200250300400500环刚度（KPa）47.5221.2616.059.287.325.52（12）钢骨架塑料复合管输送介质温度不宜超过80（13）管材表面电阻为1013 体电阻率为1016

17、介电强度为700KV/（14）管材20时热导率0.43W（mk）-1（15）管材介电常数2.33（16）介电损耗:50Hz时610-4 103Hz时810-4104Hz时710-4105Hz时610-4（17）管道当量粗糙度：0.010（18）海澄威廉系数：140 (19) 管材耐磨性在水速78m/s与水温3035的条件下，用直径为50mm的HDPE管和钢管进行试验（水中混有15%的砂子）表明HDPE管1600小时后腐蚀量为4mm，而同样磨量对钢管来说不到1000小时。（20）化学稳定性见附录一。四、钢骨架塑料复合管公称压力计算遵照钢骨架塑料复合管的应力分布规律，在公称压力下，管壁处于弹性变形

18、围，按中径公式，下式成立，见图4.1：图4.1 钢骨架塑料复合管应力分布图 上式其实是常见中径公式的演变，只是将复合管壁厚与应力的乘积分解成纬线钢丝与塑料各自应力与壁厚的乘积两部分。还由于a是未知数，1也较值小，两项对计算结果影响不大，可忽略不计。所以：对于直管： 计算中，因所占比重很小，为了计算方便可忽略不计。将、以与代入上式得：计算公称压力PCN对于输送燃气的FG管，考虑燃气组分对塑料可能产生的影响与燃气的危险性，根据国际标准，其公称压力的确定应在上式计算的基础上再除以1.6。此系数1.6是基于塑料在额定设计应力下（PE80为6.3MPa），但FG管中塑料应力仅为0.6MPa，显然系数过于

19、偏大，对FG管强度显然过于保守。因此，如何正确的确定这一系数，对发挥承压潜力有很大的价值，这也是FG管强度计算中有待深入探讨的课题。对于管件： 同理计算公称压力为： 钢板骨架壁厚，mmFG管公称壁厚，mm公称压力，MPaFG管径，mm纬线钢丝直径，mms纬线钢丝中心距或钢板骨架纵向排孔间距，mm折合纯PE管圆筒壁厚，mmsb钢骨架的拉伸极限，MPa钢骨架的许用应力，MPa（为）PE的设计应力，MPa（对PE80，/235.3）纬线钢丝或钢板骨架折合钢筒壁厚，mm径线钢丝折合钢筒壁厚，mmN经线根数，上式中，、是分别由FG管规格系列与工艺可能性而预先确定的。在此基础上，再进一步确定钢骨架与PE的

20、材质，经反复计算、调整中心距，即可选出满足公称压力与安全系数n要求的s值，并满足净间距的工艺要求，FG管的计算公称压力再经园整、系列化最后确定公称压力PN。管件的计算与直管雷同。根据此PCN的计算公式，还可进一步计算在公称压力下，钢骨架与PE各自承担的份额。证明如下：钢骨架承担的压力为：PE承担的压力为： 两者的比值为： 根据各规格FG管与的数值，可计算出平均比值约为1/11，PE所能承担的压力约为公称压力的8%。从承担强度的观点，PE材料承担的压力比钢骨架要小得多。这就是FG管接近钢管力学特性的决定性因素。五、钢骨架塑料复合管水力计算5.1钢骨架塑料复合管燃气管道水力计算我国的城镇燃气管道应

21、按输送燃气压力P分为5级，并应符合下表要求：表5.1城镇燃气输送压力（表压）分级名称压力（MPa）高压燃气管道A0.8P1.6B0.4P0.8中压燃气管道A0.2P0.4B0.005P0.2低压燃气管道P0.005居民生活和公共建筑燃气小时计算流量（0和101.325Kpa），宜按下式计算：式中：Qh燃气小时计算流量（m3/h）；Qa年燃气用量（m3/a）；n 燃气最大负荷利用小时数（h）； 其值为：Km月高峰系数。计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比；Kd日高峰系数。计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比；Kh小时高峰系数。计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量

22、之比。A:低压钢骨架塑料复合管燃气管道单位摩擦阻力损失宜按下列公式计算：式中： P 钢骨架塑料复合管燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； 钢骨架塑料复合管燃气管道摩擦阻力系数；l钢骨架塑料复合管燃气管道的计算长度（m）;Q 钢骨架塑料复合管燃气管道的计算流量（m3/h）d 钢骨架塑料复合管燃气管道径（mm）；燃气的密度（Kg/m3）；T 设计中所采用燃气温度（K）；T0 273.16K。根据燃气在管道中的不同运动状态，其值有不同的计算公式，将值代入上式，可以得到不同流态的实用单位长度的摩擦阻力损失计算公式：Redv/ Re 雷诺数 d 钢骨架塑料复合管径（mm）； v 钢骨架塑料复合管燃气管道计算流

23、速（m/s）； 0和101.325Kpa时燃气的运动粘度（m2/s）a. 层流状态：（Re2100）b. 临界状态：（2100Re3500） c. 紊流状态：（Re3500）式中：k 钢骨架塑料复合管燃气管道表面的当量绝对粗糙度（mm）。取0.01。B：中、高压钢骨架塑料复合管的单位长度的摩擦阻力损失宜按下列公式计算：式中：P1 钢骨架塑料复合管起点的压力（绝对KPa）；P2钢骨架塑料复合管终点的压力（绝对KPa）；Z 压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa（表压）时，Z取1；L 钢骨架塑料复合管的计算长度（km）。水力计算中钢骨架塑料复合管与聚乙烯管道水力计算方法一样，与钢管的区别在于K值的不

24、同，钢骨架塑料复合管的K值和钢管的K值相差20倍，因此在管径、长度、压力降一样的情况下，钢骨架塑料复合管的输气能力要比钢管高。燃气尤其是带有粉尘的燃气，在聚乙烯管流动与管壁摩擦将产生静电，为了不使静电过分积累，除采取必要措施外，对钢骨架塑料复合管介质的流速要有所限制，我国行业标准聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ63-95规定“中压管道允许压力降可由该级管道的入口压力至次级管网调压器允许的最低入口压力之差确定，流速不宜大于5m/s”。若按此流速作钢骨架塑料复合管网设计时，介质输送的经济性大为降低，且钢骨架塑料复合管的优越性不能体现。以下是国外气体管道流速的规定：（1）炼油装置压力管线V=1530

25、m/s;（2）美国化工装置中天然气管道V30.5m/s;（3）液化石油气气体管V=815m/s;（4）焦炉气管V=48m/s;按以上数据并根据钢骨架塑料复合管独特的性能和国外聚乙烯管道设计流速的有关资料，建议钢骨架塑料复合管输送介质的流速不宜超过15m/s；5.2钢骨架塑料复合管供水管道水力计算A供水管道水力计算基本公式：式中：钢骨架塑料复合管沿程水头损失（） 钢骨架塑料复合管径（）管段长度（）重力加速度（） 钢骨架塑料复合管管的平均水流速度（）；水力摩阻系数Re雷诺数水的运动粘度（）水温（）管道当量粗糙度，取0.010B局部水头损失按下列管网沿途水头损失的百分数采用：a城市给水管网为812；

26、b. 住宅小区给水管网为1218c生产给水网；生产、消防公用给水管网；生活、生产、消防共用给水管网均为20%；d灭火栓系统消防给水管网为10%；e生产、消防共用给水管网为15%。由于钢骨架塑料复合管表面光滑，并根据钢骨架塑料复合管的实际使用情况，在与金属管一样通流面积、长度和起点压力的情况下、钢骨架塑料复合管的水头损失小，流通能力高、噪声小，因此在使用钢骨架塑料复合管的情况下，可适当提高水的流速，表5.2是推荐的设计流速。表5.2 水管设计推荐流速管道种类水泵吸水管水泵出水管一般供水干管室供水立管推荐流速（m/s）1.22.12.43.61.53.00.93.0六、钢骨架塑料复合管的管道设计6

27、.1钢骨架塑料复合管道在设计时根据实际敷设情况，为地下安装和超地面安装。6.1.1钢骨架塑料复合管道的超地面安装设计6.1.1.1简介钢骨架塑料复合管道的超地面安装是把管道固定或悬吊在支架结构上，具体采用何种形式安装要根据实际情况。一种是临时管道系统，安装比较经济；另一种是便于安装和维护；还有一种是根据安装条件防止管道冷却。钢骨架塑料复合管道的结构性好，具有较好的韧性，而且重量较轻，这些优点都使它在许多方面能超地面应用。本章介绍了超地面安装钢骨架塑料复合管道的设计规和安装方法，详细讨论了温度极限、化学照射；紫外线辐射和机械应力的影响，并列举了按工程设计分类法分类的两种钢骨架塑料复合管道超地面安

28、装方式；悬吊式安装和地面安装。按设计分类法，所有的计算公式来自已经公布的设计参考材料，设计者可根据列出的参考资料进行专门的设计。6.1.1.2设计规能影响超地面安装钢骨架塑料复合管道性能的设计规包括：1、温度2、抗化学性3、紫外线辐射4、应力和负载6.1.1.2.1温度钢骨架塑料复合管道超地面安装受到照射、季节变化、白天到黑夜的转变的影响，都会使管材的温度发生变化，给超地面安装的管道产生影响。原则上讲，聚乙烯在6070的温度下都可安全使用，但非常的温度对管道的工程性能确实有影响，在0以下时管道应防止受到剧烈的冲击载荷，钢骨架塑料复合管推荐的使用温度2070。1、温度的变化对钢骨架塑料复合管道的

29、性能也有较大的影响。随着温度的上升，其公称压力和弹性模量会下降。钢骨架塑料复合管材在输送20以上的介质时其公称压力应进行修正，修正系数见表3.2 和3.3 。2、钢骨架塑料复合管线膨胀系数为35.410-635.910-6（1/），随着温度变化，管道的长度也会发生变化，其热胀冷缩的变化比钢管和混凝土管要大，但聚乙烯的弹性模量要比以上材料低得多，这意味着限制这种伸缩产生的应力明显小，最终结果是控制这种伸缩所需的固定方法常常是很简单的。6.1.1.2.2抗化学性钢骨架塑料复合管道不会因化学、电解或电镀的影响而产生锈、腐蚀或砂孔等，对钢骨架塑料复合管道较严重影响的是强烈的氧化剂或一些碳氢化合物，这些

30、有害的化学环境会影响钢骨架塑料复合管道超地面系统的使用特性。钢骨架塑料复合管道长期的暴露在强烈的氧化剂下，有可能会使管道破裂或管道表面产生龟裂。偶尔或瞬间暴露在这些溶剂下，对钢骨架塑料复合管道的长期性能不会产生太大的影响，钢骨架塑料复合管道化学稳定性见附录一。碳氢化合物通常只能对钢骨架塑料复合管道的聚乙烯材料产生暂时的影响，影响的结果取决于暴露时间的长短，暴露在一些碳氢化合物下，会减弱钢骨架塑料复合管道聚乙烯材料的承压能力。聚乙烯吸附了碳氢化合物会减弱韧性，增大物理尺寸（溶胀）。长期的暴露会导致钢骨架塑料复合管道壁渗透，渗透的程度与压力、温度、碳氢化合物的种类有关，这些因素在使用钢骨架塑料复合

31、管道超地面安装时都必需考虑到。6.1.1.2.3紫外线辐射当在室外超地面使用钢骨架塑料复合管道时，日光直接照射的时间较长，除非很好的保护原料，中的紫外线成分会对聚乙烯产生有害作用。自然老化研究表明，生产管道的原料中加上2.0%2.5%分散良好和分布均匀的碳黑所生产的管道对有害的紫外线辐射有长期的保护作用。6.1.1.2.4机械应力和负载任何管道在暴露的场地安装都要适应周围的恶劣环境。管道在搬运和运输的过程中受到损伤，一般的损坏为划伤、弯曲和管道表面失去光泽。如果管道必须超地面安装在交通繁忙或机械非常混乱（沿公路等）地区，管道需要额外保护。可以建一个平台或者把管子包起来，也可以用其他设备保护管道

32、。在这些地区，如果有可能，应尽量把管道埋入地下安装。一般情况下，在安装过程中，钢骨架塑料复合管的任何部位被刮破，只要深度没有达到钢丝或刚刚达到钢丝而钢丝没有被破坏，进行简单修补保护好钢丝即可。如果管道弯曲度超过允许围或出现龟裂、裂缝和其他可见损伤，也可重新更换管道。6.1.1.3设计分类法前面已经讨论过温度的变化对超地面安装钢骨架塑料复合管道系统产生的影响，这些变化可以影响管道的压力性能，必须说明钢骨架塑料复合管道根据温度变化出现的热胀冷缩特性，并进一步分析超地面安装钢骨架塑料复合管道系统的安装特性。6.1.1.3.1压力性能 前面已经讨论了温度对钢骨架塑料复合管道压力性能的影响，随着温度的升

33、高，钢骨架塑料复合管道的压力性能降低，并且弹性模量也随之下降。6.1.1.3.2热胀冷缩在本章的设计规中可以看出，温度变化可导致钢骨架塑料复合管道物理尺寸的变化，其线膨胀系数介于钢管和纯塑料管之间。超地面安装设计分类，要考虑到热胀冷缩的潜力。管道的热胀冷缩的变形量可用如下公式计算：La（T2T1）LL理论上的长度变化，m；L为热涨；L为冷缩；a 线膨胀系数，/；T1最初温度，；T2最终温度，；L管道在T1温度下的长度 m。温度变化所产生的热胀冷缩是十分重要的。然而这种计算管道长度随温度的变化是假定管道非固定和温度瞬时下降时的情况。实际上温度不会瞬时下降。把管道放在地上，也会因磨擦延缓管道理论上

34、的运动。现场安装管道的经验表明，因温度变化管道产生的热胀冷缩大约是理论总运动的二分之一。所以由于热胀冷缩所产生的管道纵向应力也大约是理论值的一半。而且因管道中流体的热性能或散热性能，经常进一步减轻物理长度的变化。然而保守的工程设计要考虑到管道里的流体是静态的或甚至不是流体时，温度变化对管道的影响。钢骨架塑料复合管道容易受温度变化的影响，在这种情况下，一般的做法是放一个适宜的固定装置，普通的固定装置有混凝土固定器、坚硬块等等。选择固定器就应注意到：作用在管道壁上的应力是预期温度变化的结果。应力的大小可由下式确定。Ta（T2T1）ET 轴向应力，MPa；a线膨胀系数，/；T1初始温度，；T2最终温

35、度，；E弹性模量，MPa；由于温度变化管道所产生的理论上的纵向力为：FTTAa（T2T1）EAFT理论上的纵向力，N；T理论上的纵向应力，MPa；a管壁横截面积，m2；以上设计说明仅简单的介绍温度对超地面钢骨架塑料复合管道的影响，但并不包括其他因素，如安装管道的重量，管道与地面的磨擦阻力等，这些对热胀冷缩都会产生影响。6.1.1.4安装特点钢骨架塑料复合管道的超地面安装有两种形式，一种形式是把管道直接安放在地面上，另一种形式是把管道支撑或悬吊式安装。两种安装形式是根据不同的设计分类的，以下将分别讨论这两种安装方式。6.1.1.4.1分段式安装如上所说，管道是随着温度的变化而产生热胀冷缩，设计者

36、综合这一现象，提出了两种选择。一种是安装不受任何限制，也就是说管道可随着温度的变化自由移动；另一种是采用某种方法把管道固定住，这样可以控制物理尺寸的变化。6.1.1.4.1.1不固定（可自由移动）式安装不固定式安装的钢骨架塑料复合管道安装时要求安放到基座上或通道用地上，因为不固定的管道容易被擦伤或是管道外部受损，安放基座上或通道用地上时，既可以保证管道即自由移动，又可以不受外部损伤。这种方法通常要求管道在安装时“蛇行”敷设，以便温度变化时，管道可自由移动而消除轴向应力。6.1.1.4.1.2固定式安装 钢骨架塑料复合管道超地面安装设计是把固定看作控制管道运动的手段，固定或限制管道的力用来补偿或

37、控制预期的热胀和冷缩应力。普通的固定方法包括用支架、混凝土托架等等。用连续的土制小平台固定管道，不仅可以限制管道移动，还可以减少温度的变化。管道的温度变化小，变形也会缩小。用断续的土制小平台固定管道，可以按照管道的长度分成若干段固定，每个固定点用土包起来（距离为13个管径）。这种方法是比较经济的。管道被断续的固定，当温度变化时，管道会产生横向偏移，这种横向偏移会在管壁上产生应力。具体计算公式如下：YL0.5a（T）Y横向偏移量，m ；L固定点之间的间距，m；a线膨胀系数，/；T温度变化值，挠应变为：D96a（T）L管壁应变；D管外径，m；a线膨胀系数，/；T温度变化值，；L固定点之间的间距，m

38、。一般的原则是，固定点的多少决定了花钱的多少，如果必需限制管道的偏移，就要多设几个固定点，如果允许在一定围偏移，就可以适当的少设几个固定点，管道造价自然也会降低。钢骨架塑料复合管道的横向偏移是有限制的，这是由管壁本身所允许的最大应力所决定的。以上两公式是用来确定钢骨架塑料复合管道超地面安装理论上的横向偏移和应变的，但实际上由于管道所受到的摩擦力、重力和气流的影响，并且绝大多数的温度变化不是瞬时的，所偏移和应变都要较理论值小，这些因素在温度变化过程中都减小了应力。从以上公式可以得出：横向位移和应变值的大小取决于管道固定点之间的间距。6.1.1.4.2支撑或悬吊式安装用支撑或悬吊式安装钢骨架塑料复

39、合管道，其温度和相对位移特性与断续固定安装无支架管道的特性相似。但另外还有两个附加参数：管道由于自重和输送介质的重力产生的挠应变以与支架与固定器的结构。钢骨架塑料复合管道支点之间的间距是以限制挠应变为基础的，在安装中选择简支梁式或连续梁式。支点之间的间距应满足下列公式。L支点之间间距，m；OD管道外径，m；ID管道径，m；m最大挠应力，MPa；q管道单位负载，Kg/mq（w/12）（ID）/6912q管道单位负载，Kg/m；w管道自重，Kg；管输送介质密度，Kg/m.用该公式计算未固定钢骨架塑料复合管道（管道可以在支架上自由移动）支点间距得出的数据是比较保守的。管道挠应变的分析比较复杂，可以把

40、管道当成一个带端子的负载梁来分析，用下列公式确定间距之间的实际偏移。d5qL4/384ELId管道的偏移量，m；L支架之间的间距，m；q管道单位负载，Kg/m；EL弹性模量，MPa；I惯性矩（/64）（OD4ID4），m。简支梁的分析反映了偏移与支架之间的距离有关，并分析了在给定温度条件下的弹性模量。但是没有考虑偏移的大小与热胀或冷缩的关系。如果把热胀冷缩也考虑进去，在如下公式中讨论。偏移量梁偏移+热膨胀偏移dY （5qL4/384ELI）L（0.5aT）1/2简支梁分析的是端部的一个间距的管道段。管子支点的间距长度通常一样。设计者在分析简支梁的基础上分析一根多间距的管道，对大多数多间距的管道

41、来说是比较保守的。如果以分析连续梁为基础来确定偏称，分析如下：dfqL4/ ELId偏移量，m；f偏移系数，f是跨距数与管子固定方式的函数。q单位长度的负载，N；L支架之间的间距，m；EL弹性模量，MPa；I惯性矩（/64）（OD4ID4），m。根据对简支梁的分析，对连续梁分析偏移的结果是在设定的温度下间距呈几何状。该公式不包括因温度变化产生热胀冷缩引起的其他偏移。下列公式综合了因间距几何状引起的偏移和因温度变化热膨胀引起的偏移。以连续梁分析和热影响为基础的间距偏移：总偏移fqL4/EL（0.5aT）1/2f偏移系数q单位长度的负载，N；EL弹性模量，MPa；I惯性矩（/64）（OD4ID4）

42、，m；T温度变化值，。6.2.1钢骨架塑料复合管道的地下安装设计6.2.2.1简介钢骨架塑料复合管道的应用较常用的是采用地下安装，管道的地下安装分以下几个步骤：（1）开挖管沟；（2）沟铺设管道；（3）回填管沟。以下将详细介绍钢骨架塑料复合管道地下安装的设计方法。6.2.2.2.1柔性管道地下安装理论钢骨架塑料复合管道虽然具有一些钢管的特性，但它还是一种柔性管道，这种管道在地下安装时受到过大载荷时会产生变形。因此设计与安装人员应在管的周围利用土壤建造一个支撑材料层，使挠度维持在管材允许的挠变形围之。通常，支撑层是用坚硬、稳定的材料绕管而建，这个层叫“填充”。填充所提供的支撑力的大小与其刚度成正比

43、。因此经常压实填充材料。并且由于管上填充材料的成拱作用，大大减少了管道所受的载荷。也就是说，由于管道上与管道周围填充应力的重新分配而导致了载荷偏离管道，管上的填充物刚度越大，成拱越好。设计与安装人员不仅应考虑填充材料，而且考虑填料周围的原状土和地下水。当遇到软粘土与湿、松淤或沙子时，沟槽会不稳定，在开挖中会发生滑坍与疏松。如果地下水位超过管顶，为提供最佳管道支撑，二次原始回填应在初次原始回填完成后立即进行。只要对这些因素进行适当的处理，就可以安装管道并能将挠度控制在允许围之。6.2.2.2.2挠度控制由于回填土影响，钢骨架塑料复合管道的承载能力获得了很大的提高。管道承载时，由于管壁的水平向外运

44、动，载荷被传到管外的回填土中，从而产生了被动土抗力，这种抗力阻止了管道的进一步挠曲，并为垂直载荷提供了支撑力。填土的抗力大小直接受安装情况的影响，填充材料越坚硬，管的挠度越小。填充与管的这种结合被称为管/土体系。钢骨架塑料复合管道的挠度是由两部分组成：使用挠度和安装挠度。使用挠度是指垂直径的减小，反映了在承受土和其它载荷时已建成的管/土体系的调节程度。安装挠度是指管道垂直直径的增大或减少，垂直管径的增大，通常是由于管道旁边填料在压实的过程中产生的，一定程度安装挠度会抵消使用挠度。在铺装与压实成拱的填充材料的过程中，细心的操作可以控制安装挠度。管材在埋地12年后一般可以达到一个较稳定的挠度，可以

45、采取如下方法计算：管道总挠度：垂直荷载作用下的挠度：回弹抗力作用下的挠度 关于回弹抗力的分布模式与分布围。美国斯格勒教授，经过多次研究提出回弹抗力的分布为二次抛物线，作用围=100较为切合实际，斯格勒推荐的回弹抗力计算简图见图6.1 图 6.1由结构力学弹性中心法求得垂直荷载管道产生的径向变形式中是弧形土基包角有关的基床系数。见下表6.1。表6.1基床系数基础支撑半角01522.5304560900.1100.1080.1050.1020.0960.0900.083回弹抗力管道产生的径向变形0.061是当抗力作用围=100，并设抗力分布为二次抛物线时的系数。又由于在实际应用中还应乘以回填土变形

46、滞后系数，且公式常以管径变形率表示。一般在变形验算中规定塑料管道直径变形率不得大于5%，故变形验算条件为：或 Ka基床系数见表；rc管道平均半径（cm）；E管材的弹性模量；I管壁横断面上，单位长度的惯性矩（cm4/cm），；管壁厚度（cm）；G管道所承受的外部总荷载（N/cm）；G=2r；土壤沉降滞后系数1.5；E0回填土的变形模量（N/cm2）；X管径变形（cm）。公式中的EI为环刚度，当圆环受到集中荷载时圆环的变形为，此式可写为：或 管环刚度（KN/m2）。6.2.2.2.3管道填充材料填充材料是围绕在管道周围的材料，这种材料可以通过外运或者是从沟中挖出的材料。填充材料应该能提供足够的强度

47、、刚度、接触的均匀性和稳定性，以使由于填充物压力引起的变形最小化。作用在管道上的填充物的压力沿着管道周围变化，在拱顶部的压力会明显的小于管底的压力。通常最大的压力可能水平作用在管的起拱线处，这是由于填充物的被动压力与成拱的结果。七、钢骨架塑料复合管的管道布置7.1 钢骨架塑料复合管给水管道布置与敷设应符合建筑给排水设计规（GB500152003）的规定。7.1.1 居住区的室外给水管道，应沿区道路平行于建筑物敷设，宜设在人行道、慢车道或草地下；管道外壁距建筑物外墙的净间距不小于1m，且不影响建筑物的基础。居住区的室外给水管道与其他地下管线与乔木之间的最小净距应符合表7.1的规定。表7.1 居住

48、区室外给水管道与其它管线（构筑物）间最小净间距（m）种类给水管污水管雨水管低压煤气管直埋式供热管热力管沟乔木中心电力电缆通讯电缆通讯与照明电缆水平0.51.00.81.50.81.50.51.0注 2注 21.01.01.00.5垂直0.10.150.10.150.10.150.10.15直埋0.5穿管0.15直埋0.5穿管0.15注：1 净间距指管外壁距离，管道交叉设套管时指套管外壁距离，直埋式热力管指保温管壳外壁距离。2 参照表7.2、 表7.3输送燃气时的距离确定，当采用适当的隔热措施时，距离可以缩小。7.1.2给水管道在埋地铺设时，覆土深度应根据土壤冰冻深度、车辆载荷与管道交叉等因素确

49、定。管顶最小覆土深度应当在当地的冰冻线以下150mm，如必须在冰冻线以上铺设时，应作可靠的保温措施。在无冰冻地区，埋地铺设时，管顶的覆土埋深不得小于500mm，穿越道路部位的埋深不得小于700mm。7.1.3 给水管道不得直接穿越污水井、化粪池、公共厕所等污染源。7.2钢骨架塑料复合管燃气管道布置与敷设应符合城镇燃气设计规（GB500282002）的规定。7.2.1对于输送燃气管线钢骨架塑料复合管不得从建筑物和大型构筑物下面穿越；不得在易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越；不得于其它管道或电缆同沟敷设。7.2.2对于输送燃气时复合管与供热管之间水平净距不应小于表7.2的规定。与其它建筑

50、物、构筑物的基础或相邻管道之间的水平净距应符合现行国家标准城镇燃气设计规(GB500282002)的规定。表7.2输送燃气时复合管与供热管之间水平净距供热管种类净距（）备注150直埋供热管道供热管回水管3.02.0复合管埋深小于2m150热水供热管沟蒸汽供热管沟1.5280蒸汽供热管沟3.0复合管工作压力不超过0.1MPa复合管埋深小于2m7.2.3 对于输送燃气时,复合管与各类地下管道或设施的垂直净距不应小于表7.3的规定。表7.3钢骨架塑料复合管道与各类地下管道或设施的垂直净距地下管道或设施种类净距(m)管道在该设施上方管道在该设施下方给水管燃气管-0.150.15排水管-0.150.20

51、加套管电缆直埋0.50.5在导管0.200.20供热管道150直埋供热管道0.5加套管1.30加套管150热水供热管沟蒸汽供热管沟0.20加套管或0.400.30加套管280蒸汽供热管沟1.0加套管,套管有降温措施可缩小不允许铁路轨底-1.20加套管7.2.4 钢骨架塑料复合管输气时埋设的最小管顶覆土厚度应符合下列规定：1)埋设在车行道下时，不宜小于1m；2)埋设在非车行道下时，不宜小于0.6m；3)埋设在水田下时，不宜小于0.8m。采取行之有效保护措施后，上述规定可适当降低。7.3 钢骨架塑料复合管道的地基宜为无尖硬土石和无盐类的原土层，当原土层有尖硬土石和盐类时，应铺垫细沙土。凡可能引起管

52、道不均匀沉降的地段，其地基应进行处理或采取其它防沉降措施。7.4 对于输送燃气钢骨架塑料复合管道用在中压干管上时，应设置分段阀门，并应在阀门两测设置放散管。支管起点处也应设置阀门。用于低压管道时可不设置阀门。阀门应设置在阀井。7.5 对于输送燃气时钢骨架塑料复合管不宜直接引入建筑物或直接引入附属在建筑物墙上的调压箱。当直接引入时，穿越基础或外墙以与地上部分的管道必须采取套管保护。对于输送其它介质时，穿越基础或外墙，穿越主要道路时，也应采取套管保护。7.6 钢骨架塑料复合管在穿越河底时，必须加设套管或采取其它保护措施。对于输送燃气时，应符合现行国家标准城镇燃气设计规(GB50028-2002)规

53、定。7.7 钢骨架塑料复合管架空铺设时支架间距应符合表3.5规定：八、材料验收、存放、搬运和运输8.1一般规定8.1.1管材、管件应具有质量检验部门的产品质量检验报告和生产厂的合格证。8.1.2管材存放、搬运和运输时，应用非金属绳捆扎或用金属捆扎并加垫保护。8.1.3管材管件存放、搬运和运输时，不得抛摔和受剧烈撞击。8.1.4管材管件存放、搬运和运输时，封口和法兰接头应用端盖或缠草绳等加以保护。8.1.5管材管件长期存放时，不得曝晒；应远离有明火的地方；不得与油类、酸、碱、盐等化学物质接触。8.2 材料验收8.2.1接收管材、管件时必须进行验收。先验收产品合格证、质量保证书、各项性能检验报告、

54、规格数量、包装情况和管材、管件的质量等有关材料。8.2.2验收管材、管件时，应在同一批中抽样5%10%，并按现行行业标准规定进行规格尺寸和外观性能检查，必要时进行全面测试。8.2.3管材、管件出厂时，应随机抽取3%5%的电熔套筒和管材进行配合，检查配合间隙是否合适。8.2.4管材管件出厂时，应检查封口、法兰接头是否完好，如有缺陷，应与时返修或报废。8.2.5管材管件出厂时，标签上应详细注明：所用原材料，生产日期（批号）、电熔套筒电阻值等。8.3存放8.3.1 管材、管件应存放在通风良好、温度不超过40的库房或简易场地。不允许与火焰与高温物体接触。若存放时间较长则应有遮盖物。8.3.2管材应水平

55、堆放在平整的支撑物或地面上（如有条件应在地面铺草垫子等软物品）。堆放高度不宜超过1.5m 。Dn200以上的管材堆放时，最好不要超过5层，Dn300以上的管材堆放时，最好不要超过3层。8.3.3管件存放时,特别是电熔套筒应用塑料塑封或用塑料袋捆扎。8.3.4法兰连接的管材堆放时，排与排之间应垫木方，木方厚度以使上下排之间管材接头互不接触为宜，长6m以管材垫两处即可，6m以上管材不应少于3处。8.4搬运8.4.1管材搬运时,必须用非金属绳吊装。8.4.2管材、管件搬运时，应小心轻放，排列整齐。不得抛摔和沿地拖拽以与剧烈撞击。小口径管件（特别是电熔套筒）应尽可能摆放在包装箱中。8.4.3搬运管材、

56、管件时，要特别注意防止磕碰封口和法兰接头。8.4.4寒冷天（-4以下）搬运管材、管件时， 严禁剧烈撞击，小心轻放。8.5运输8.5.1车辆运输管材时，应放置在平底车上；船运时，应放置在平坦的船舱。运输时，直管应捆扎、固定，避免相互碰撞。堆放处不应有可能损伤管材的突出物。8.5.2运输管件时，应按箱逐层码放整齐，且稳定可靠。九、钢骨架塑料复合管的管道连接9.1一般规定9.1.1钢骨架塑料复合管道连接前应对管材、管件与附属设施按设计要求进行核对，并应在施工现场进行外观检查，符合要求方准使用。9.1.2钢骨架塑料复合管道埋地敷设时应尽可能采取电熔连接,地上敷设时可采取电熔连接或法兰连接。9.1.3钢

57、骨架塑料复合管道不同连接形式应采取相对应的专用连接工机具。9.1.4钢骨架塑料复合管道连接的操作工人上岗前，应经过专门培训，经考试和技术评定合格后,方可上岗操作。9.1.5钢骨架塑料复合管道连接时，管端应洁净，每次收工时，管口应临时封堵。9.1.6钢骨架塑料复合管道连接准备工作逐一检验待用电熔套筒,看其有无明显变形，测量其阻值是否与出厂卡一致。对在运输过程中造成破损，无法修复的管材、管件必须修复后方可使用。检查施工机具上是否有油污等污物并妥善处理。准备调试好的施工机具，使之处于良好状态（焊机、角磨机、扶正器、切割锯、焊枪等）。备足施工所需的辅助料（钢刷、砂轮片、塑料焊条、绳子等）。9.2.电熔

58、连接9.2.1现场焊接工艺试验连接管线之前必须参照基本工艺参数进行现场工艺试验；根据现场气候变化，调整焊接工艺参数；若现场焊机输入端电压达不到要求时，调整焊接工艺参数；若管材或管件所使用的材料发生变化时，调整焊接工艺参数；试验件一般至少做两件，试验件必须做撕裂试验，以便观察焊接效果；根据撕裂试验确定焊接工艺。9.2.2布管布管前应对管材进行检查，其封头部位检查要仔细，如发现裂纹或碰伤应立即补焊，如当时无条件补焊应在管材上做出明显标记，在有条件时再补焊；布管员根据安排和需要将管抬到现场沿管沟摆放，管材之间保持着首尾衔接；管的抬放必须防止损伤，做到轻放。不允许在地上拖拽。抬大口径管时要注意安全，避

59、免发生人身伤害；9.2.3准备查看待装管焊接处是否有泥沙油渍，待装管的摆放与管线的走向保持一致；将管沙土清理干净；确保焊接表面清洁后，用电动钢刷或钢刷打毛熔接表面（封口和电熔套筒表面）， 去除氧化层一定要彻底、全面；清理电熔套筒接线柱附近的污物；测试电熔套筒的阻值。9.2.4试装将准备好的电熔套筒的长轴与对应管材的长轴、短轴对应短轴，用手推入管口适当深度，如过松或过紧可放置一边暂时不用，选用松紧合适的电熔套筒。9.2.5用锤子轻击电熔套筒四周，将电熔套筒套入封口。禁止敲击电源接线柱处。9.2.6装扶正器将扶正器两个卡环调到适当位置；沟上连接时，应使对接管保持在同一轴线上，目测应没有明显交角；c

60、. 将扶正器夹在直管或管件上，注意电源插孔与扶正器位置。拉到位时，扶正器卡环应抵住电熔套筒；d. 拧紧卡环螺栓，拧对角线上两根螺杆，轮换将待装管拉到位、拧紧；e. 在安装时必须随时将溅落在焊接区的泥沙、汗水等擦干净；9.2.7焊接检查焊机电源线接触是否良好，输出端插头是否变形，有无泥沙或氧化层；用万用表测焊机输入端电压，是否在220（380）10围，如不在围，不能焊接；将焊机输出端插入到电熔套筒接线柱上，注意要插实，使之保持良好接触；依不同口径管材，选择焊机焊接档位；校对加热时间，打开焊机调到所需电压；注意观察电熔套筒观察孔的变化与有无异常声音，接头变形与表面温度变化是否正常，如发现异常应立即