在進行循環(huán)水管路設計特別是在熱滾塑鋼管管路設計時,首要的任務是做好管線的綜合工作,減少管道碰撞的可能性。這其實是一般管道設計時所要遵循的基本要求,但對于熱滾塑鋼管而言,就顯得更為重要了,因為熱滾塑鋼管一旦成型,無法再修改了,如果出現(xiàn)失誤就只能是報廢了??紤]到熱滾塑鋼管的特殊性,在具體的管路設計時應貫徹熱滾塑鋼管優(yōu)先的原則,盡量減少熱滾塑鋼管彎頭的數(shù)量,其它焊接鋼管應盡可能避讓熱滾塑鋼管。
其次,由于熱滾塑鋼管是一支支可以分拆的管道,在管路的設計時,必須考慮施工、維護和檢修的方便。埋地的熱滾塑鋼管宜設置在上層,架空的熱滾塑鋼管宜設置在管道的外層。對于同樣都是熱滾塑鋼管的情況,宜將小口徑的熱滾塑鋼管設置在大口徑熱滾塑鋼管的上面或外側。
第三,所有設置在熱滾塑循環(huán)水管道上溫度計、壓力表等,其接口必須設計在熱滾塑鋼管上,不能遺漏,因為熱滾塑鋼管是無法在現(xiàn)場開孔安裝上述儀表的。
第四,通常管道穿越鋼筋混凝土水池、鋼筋混凝土閥門井、儀表井、管溝等側壁處均設剛性或柔性防水套管,但是兩端帶法蘭的熱滾塑鋼管是無法穿過套管的,因為法蘭盤外徑通常大于防水套管的內徑。在這種情況下有兩種方法解決:①穿越鋼筋混凝土側壁處改用不銹鋼管道帶法蘭,該法蘭與熱滾塑鋼管法蘭連接,不銹鋼管道法蘭與鋼筋混凝土側壁之間的凈距不宜小于100mm,以保證法蘭螺栓螺母的安裝;②在水池、閥門井、儀表井、管溝等土建施工時,先行預埋1根熱滾塑鋼管。
第五,鑒于熱滾塑鋼管制作完畢后難以修改,而設計、施工和管道制作的過程中誤差在所難免,因此在管路的具體設計時應預留一部分現(xiàn)合短管。所謂現(xiàn)合短管,就是為了克服管道的誤差,在整個熱滾塑鋼管管路設計時留下一根短管(200~300mm),采用焊接鋼管形式。安裝時,先以焊接鋼管形式到現(xiàn)場預安裝完畢,再運回至專業(yè)廠,滾塑后二次安裝。
第六,在循環(huán)水泵房或泵站的水泵進出口管道下均設有管道支墩和支架,對于熱滾塑管路而言,其管路上的法蘭數(shù)量眾多,管道自重也大于一般焊接鋼管,因此管道支墩、支架更要做加強處理。
襯塑鋼管的承載能力
襯塑鋼管的外層鋼管是按照GB/T3091《低壓流體輸送用焊接鋼管》標準生產(chǎn)的。符合普通鋼管級別的焊接管的試驗壓力按下式計算:
P=2SR/D 式中:P一試驗壓力,MPa;
S一鋼管公稱壁厚,mm;
R—標準規(guī)定的屈服強度的60%,MPa;
D—鋼管公稱外徑,mm;
鍍鋅鋼管試驗壓力P和工作壓力P1的關系如下:
Pl=2P/3 式中:P——試驗壓力,MPa(一般試驗壓力不超過7 MP);
P1——允許工作壓力,MPa。
表1給出了GB/T3091規(guī)定的鍍鋅鋼管的公稱工作壓力和計算允許工作壓力,可以看到其公稱工作壓力有相當?shù)南禂?shù);襯塑鋼管的行業(yè)標準CJ/136《襯塑復合鋼管》中所規(guī)定的襯塑鋼管的工作壓力與鍍鋅鋼管的工作壓力是一致的。由于襯塑鋼管實際使用的壁厚還應該加上塑料管層的厚度,因此管體強度更可靠。此外襯塑鋼管如果希望提高工作壓力只需要改變鋼管的壁厚、材料或者選擇無縫鋼管,而不需要自己另外生產(chǎn)不同壁厚系列的塑料管材。
表1 鍍鋅鋼管工作壓力的計算值與規(guī)定值比較
公稱口徑 | 外徑 (mm) | 壁厚(mm) | GB/T3091規(guī)定公稱工作壓力MPa) | 計算試驗壓力 (MPa) | 計算允許工 作壓力(MPa) |
DN50 | 60.0 | 3.5 | 2.0 | 8.60 | 5.74 |
DN100 | 114.0 | 4.0 | 2.0 | 5.65 | 3.77 |
DN150 | 165.0 | 4.5 | 2.0 | 6.97 | 4.64 |
DN200 | 219.1 | 5.0 | 2.0 | 5.83 | 3.89 |
DN300 | 323.9 | 7.0 | 2.0 | 5.52 | 3.68 |
DN400 | 426.0 | 8.0 | 1.6 | 4.8 | 3.20 |
DN500 | 530 | 8.0 | 1.6 | 3.86 | 2.57 |
DN600 | 630 | 9.0 | 1.6 | 3.65 | 2.43 |
襯塑鋼管的連接采用可鍛鑄鐵(瑪鋼)襯塑管件,是可鍛鑄鐵(瑪鋼)管件經(jīng)過表面處理以后,在注塑機中注塑成型的,目前市場上有2種形式。
溝縫式相比臺肩式可以在安裝時避免密封圈脫落而更加可靠;但是應該注意,由于這里管件和管材的連接采用了錐管羅紋,如果在擰緊羅紋的同時又要能夠壓緊密封圈,因此存在過定位問題,也就是有可能羅紋已經(jīng)擰緊,密封圈卻沒有壓緊;或者是密封圈已經(jīng)壓緊,而羅紋還沒有擰緊。為了解決這個問題,目前一般采取規(guī)定羅紋的旋入牙數(shù)來保證密封的可靠性。表2列出了這個數(shù)值(來自CECSl25-2001《建筑給水鋼塑復合管管道工程技術規(guī)范》。
公稱直徑(mm) | 旋入深度(mm) | 旋入牙數(shù) | 公稱直徑(mm) | 旋入深度(mm) | 旋入牙數(shù) |
15 | 11 | 6.0-6.5 | 50 | 20 | 9.0-9.5 |
20 | 13 | 6.0-6.5 | 65 | 23 | 10.0-10.5 |
25 | 15 | 6.5-7.0 | 80 | 27 | 11.5-12.0 |
32 | 17 | 7.0-7.5 | 100 | 33 | 13.5-14 |
40 | 18 | 7.0-7.5 |
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表2的旋入牙數(shù)在安裝時是必須控制的,因此現(xiàn)場施工需要用套扣機而不能手工套扣,并且在套扣后要仔細清理毛刺,以保證旋入牙數(shù)并壓緊密封圈。
襯塑管件的內襯塑料品種要受到注塑工藝的限制,目前國內市場上多數(shù)是用于冷水的管件采用聚乙烯,用于熱水的管件采用PP-R(無規(guī)共聚聚丙烯),國內還沒有見到采用CPVC(氯化聚氯乙烯)的,因此受PP-R耐熱性能的限制,一些襯塑鋼管生產(chǎn)企業(yè)宣傳自己的產(chǎn)品50年壽命、使用的溫度條件達95℃是錯誤的,應該規(guī)定為70℃比較合適。如果全部采用氯化聚氯乙烯(CPVC),則可以把使用溫度提高到95℃。
襯塑管件所用的可鍛鑄鐵(瑪鋼)管件要執(zhí)行標準GB9440《可鍛鑄鐵件》和GB3287《可鍛鑄鐵管路連接件》,以保證管件材質的質量。襯塑管件的標準CJ/T137-2001給水襯塑可鍛鑄鐵管件》規(guī)定其較大口徑為150mm,更大口徑的襯塑鋼管采用溝槽式接頭或者襯塑法蘭連接。襯塑管件標準同時規(guī)定了襯塑管件的實驗壓力為2.5MPa,使用壓力是1.6MPa。這個壓力和襯塑鋼管的2.0MPa的公稱壓力已經(jīng)完全能夠滿足建筑給水和供暖系統(tǒng)的要求。
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熱滾塑鋼管在密閉式循環(huán)水系統(tǒng)中應用的意義
純水(或軟水)密閉式循環(huán)水系統(tǒng)常用于工業(yè)企業(yè)中關鍵設備的間接冷卻。純水(或軟水)密閉式循環(huán)水系統(tǒng)內循環(huán)水基本與外界隔絕,以確保水質以及系統(tǒng)的正常運行。
目前在工業(yè)系統(tǒng)的大型密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,焊接鋼管仍是常用的管材。在循環(huán)水系統(tǒng)投入使用前須進行管道的清洗和預膜處理。為保持循環(huán)水水質穩(wěn)定,系統(tǒng)另須投加緩蝕劑和阻垢劑等。以大型鋼鐵企業(yè)為例,純水循環(huán)水(或軟化水循環(huán)水)水質經(jīng)加藥處理后,應達到如下的技術標準:污垢熱阻值<0.86×10-4m2·K/W;腐蝕率為,碳鋼管壁<0.125mm/a[1]。
如果在密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中使用熱滾塑鋼管,首先,由于是管道內襯熱滾塑,這樣管道的清洗和預膜就基本上不用考慮了。一般工業(yè)系統(tǒng)中重要的設備才采用純水或軟水冷卻,而這些重要設備的換熱部分也基本采用不銹鋼材質,因此整個密閉式循環(huán)水系統(tǒng)內與純水或軟水循環(huán)水接觸部分的材質或為不銹鋼或為熱滾塑,這樣緩蝕劑和阻垢劑也可以加以忽略;即便是局部設備中少量的使用了幾個碳鋼材質的配件,更換配件的費用也會遠遠低于藥劑投加的費用。
所以,在密閉式工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中,采用熱滾塑鋼管既可優(yōu)化循環(huán)水水質、保護工藝設備、延長循環(huán)水管道壽命,又可節(jié)省大量的管道清洗預膜及水質穩(wěn)定藥劑的費用,對于維護生產(chǎn)、節(jié)約成本非常有效。目前,在大型工業(yè)密閉式循環(huán)水系統(tǒng)中已開始廣泛的應用。