管材施工技术范文

管材施工技术范文（精选12篇）

管材施工技术 第1篇

关键词：顶管,给排水,质量,管材,检测

0 引言

随着我国城市化建设的不断发展与进步, 城镇范围空间扩展越来越大, 许多城市需要对原有地下管网进行升级改造, 地下管网在市政基础设施建设中所受重视程度越来越大, 对于市政给排水管道埋深并为了确保现有道路的畅通和道路两侧现有房屋安全、电力管线安全、供水管道设施的安全, 城市地下管网通常采用顶进法进行施工。

采用顶管法施工具有占地面积少, 施工不影响现有设施, 控制严格的优点, 又可以保证现有交通畅通, 也能减少沿线的拆迁工作量, 大幅降低工程成本。从而为市政给排水管网建设和改造的顺利完成做出应有的贡献。

1 顶管施工过程

顶管施工就是不进行道路破挖的施工方法, 是一种不破挖或者少破挖道路的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内采用顶管顶进设备所产生的推力, 克服顶管用工具管与周围土层所产生的摩擦力, 将顶管用管材按设计的坡度顶入土层中, 然后把多余的土方清理。一节管材完成顶入土层之后, 再下第二节管材继续顶进施工。其原理是借助于主推油缸及管道间、中继间等推力, 把顶进用工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内完全露出并吊离接收坑的方法。

2 顶管施工应用优点

非破挖道路技术彻底解决了管道埋设施工中对城镇建筑物破坏施工中产生大量的工程量和道路交通的中段等难题, 在城市地下土层和环境保护方面显现其优势。这对交通量大、人口集中、地面建筑物众多、地下管网复杂的城市是非常重要的, 它将为我们的城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。非破挖技术是近几年才开始经常使用的一个名词, 它涉及的是利用少破挖, 即工作井与接收井要破挖, 破挖范围小, , 用用不不破破挖挖技技术术来来进进行行地地下下管管网网的更换或重新铺设施工, 顶管DN200~DN3 500。通过工作井把要埋设的管材顶入土层内, 一个工作井内的管材可在地下穿行1 000 m以上, 并且还能曲线穿行, 以绕开一些地下管线或建筑物。具有很明显的经济效益和社会效益。

3 管材质量在顶管工艺中的重要性

顶管作为非开挖铺设技术已广泛应用于市政施工中, 各种各样顶管技术离不开管材, 管材质量决定顶管施工成败, 管材出现质量问题:

1) 管材顶进过程中破坏, 将使顶管施工无法进行, 产生大量人力、物力浪费;

2) 管材顺利顶进但是管材出现裂缝对管道整体耐久性会产生影响。

4 管材质量检测方法及要点

1) 管材质量检验有两种。

一种为出厂检验, 另一种为型式检验。出厂检验的检验指标:混凝土抗压强度、外观质量、尺寸偏差、内水压力、外压荷载。型式检验的检验指标:混凝土抗压强度、外观质量、尺寸偏差、内水压力、外压荷载、保护层厚度检测项目。

2) 检验批次列表见表1。

3) 检验指标判定合格标准。

a.外观质量、尺寸偏差从受检批随机抽样方法抽取10根管子, 逐根进行外观质量和尺寸偏差检验。管子内外表面无裂缝、蜂窝、塌落、露筋、空鼓 (表面龟裂和砂浆层的干缩裂缝不在此限) 。管子不得有有害伤痕, 其端面、表面、双插口及钢承口管外表面必须平整。表2中A类项目必须合格。B类项目不超过2根, 超差不超过2项判定合格。

b.混凝土强度:混凝土强度不得低于设计强度, 以同批次同一规格标养28 d强度为准。

c.内水压力和外压荷载。外压荷载包括裂缝荷载:当管壁裂缝宽度为0.2 mm时荷载值。破坏荷载:管子破裂不再增加荷载时的值。通过不同管径分类对应的值判定合格。内水压力为管内充水无空气加压在1 min内升到0.1 MPa保持10 min, 表面潮片小于5%, 无滴漏。

从前a., b.检验合格管子中抽取2根。1根检内水压力, 1根检外压荷载。内压符合要求, 外压符合表3对应要求, 判定合格。

d.总判定:抗压强度、外观质量、尺寸偏差、力学性能均符合标准要求判该批产品合格。型式检验多出保护层厚度符合本标准判定该产品合格。

5 管材出厂质量控制要点

1) 目前部分大管径管材制作工艺采用干硬性混凝土易产生蜂窝麻面。

2) 按规范要求为保证混凝土管耐久性, 混凝土管出厂强度必须达到90%。蒸汽养护的管子龄期不宜少于14 d, 自然养护管子龄期不宜少于28 d。

6 目前易出现的问题

1) 外压荷载中部分管材有破坏荷载达标而裂缝荷载不达标, 其中Ⅲ级管出现多。

2) 作为检测机构送检的抗压强度试块无法判定与管材同一批次、同一规格。

顶管的施工在市政基础建设中应用越来越广泛, 成为市政给排水建设的一个必然趋势, 相信在政府的重视下必然产生显著的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]温颂申, 徐广存.顶管用钢筋混凝土管[Z].2010.

JPCCP管材顶管施工方案 第2篇

李 季 二Ｏ一七年八月 预应力钢筒混凝土顶管施工方案

JPCCP施工应符合CECS 246-2008《给水排水工程顶管技术规程》，管道功能性试验应符合GB 50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》。1 管道运输卸货及检验

(1)水平运输

JPCCP采用平板车进行从生产厂到施工现场的运输，运输过程中管道平放，承插口位于同一水平线上。运输过程中做好管道的固定，并对承插口进行包裹保护，确保在长距离运输过程中不对管道造成伤害。

(2)管道卸货

采用现场布置的行车或吊车用专用吊具将管道从平板车上吊放卸货至管道堆放场地上，应堆放整齐，吊运过程中应防止承插口发生碰撞。整个卸货过程，管道始终不进行翻身，为水平状态。

(3)管道检验

进厂管道应具有质量保证书并按本技术说明书进行外观及尺寸检验，并将检验数据形成文档记录备查。管道拼装

(1)承插口清理及胶圈安装

a.检查插口工作面，用回丝或回纺布清理工作面，并在工作面上涂抹一层植物性润滑脂（建议采用3#白色特种润滑脂），同时对“O”形胶圈涂抹润滑脂（安装胶圈时应对胶圈的外观检查，如发现表面有明显凹坑或裂纹应更换新胶圈）；

b.将一根胶圈放置在插口上部的第二条凹槽内，管两侧的人员同时拉伸胶圈，在管下部人员将胶圈抻至插口底部的凹槽内，按此方法将第二根胶圈安装在插口的第一条凹槽内，用一根表面光滑的木棍或铁棒（如改锥）衬入胶圈与插口表面之间，然后沿插口环环向平移滑动两周，使胶圈均匀紧贴在插口环凹槽内（由于安装胶圈时，极易产生胶圈局部拉伸，从而使胶圈在插口凹槽内四周不均，造成管接口安装时局部胶圈损坏导致接口试压不能通过）；

c.在安装完毕的胶圈表面再均匀涂抹一层润滑脂，从而保证承插口对接时的润滑，防止挤伤胶圈；

d.用行车或吊车将管道垂直吊运下井，吊运过程中密切关注钢丝绳与吊装扣件的情况，并调整好管道与主轨之间的位置关系；

e.管道完全坐落在轨道后，用清洁的干布擦拭前管承口工作面，在无明显污渍后在工作面上涂抹一层植物性润滑脂。

(2)管道拼接

a.启动后座油缸，将后管向前推进，当后管插口与前管承口相距180mm时（如图1）停止顶进，用直尺测量前后管间隙，间隙偏差不应大于20mm，若大于20mm应及时开启、关闭相应后座油缸；

b.上述步骤调整完成后，继续缓慢推进后管，当后管插口内侧端面距离前管承口混凝土端面为110mm时（如图2），油缸暂停30s，继续缓慢推进，当距离为80mm时（如图3），油缸暂停30s，继续缓慢推进，当距离为25mm（如图4）或油缸压力表出现压力时，停止推进。

图1

图2

图3

图4

(3)接口试压 a.后管推进到位，应对管接口进行水压检验，确保胶圈密封合格，试压时应停止推进；

b.先将插口环试压孔上的螺栓缷下，并清理试压孔周边的灰及异物；

c.将手动试压泵上的试压接头拧入管道试压孔（注意检查密封垫是否安放和完好）； d.手动加压，使试压泵上的压力表逐步升高到规定压力（2倍的设计工作压力），恒压3min，无压力明显下降及无管接口出现渗漏水为合格；

e.如在加压过程中发现压力表明显下降，则首先检查试压泵与管道试压孔的密封以及试压泵的完好情况，发现问题及时排除后重新加压；

f.如在加压过程中发现管道承插口有渗水或加压压力表上不去，则表明管道的接口密封失效，需将管道拔出后重新对接；

g.重新对接前，应更换已使用过的胶圈，用两根新的胶圈进行对接，对接完毕应再次进行密封试验，直至符合要求为止；

h.接口密封试验合格后，拆除试压泵，安装泥浆管路，开始顶进施工。3 管道顶进

管道顶进施工工艺、施工措施、施工监测应符合CECS 246-2008要求。3.1工程地质条件

工程地质条件根据设计要求，顶管井的埋置深度分别为 5.6m-5.9m、8.1m-9.8m。根据勘察结果，顶管绝大部分在第③层淤泥质粉质粘土中穿越，该层土质均匀，夹薄层粉土，流塑状态，高等压缩性。在 3G25～3G28、3J26～3J30范围在顶管井深度范围分布有②3层砂质粉土，该层土质均匀，稍密～中密，中等压缩性，在动水压作用下易发生流砂管涌现象。

a）顶管出洞口处地层为第③层淤泥质粘土，流塑、高等压缩性，地基承载力 60kPa。顶管机机头较重，可能产生磕头现象，造成初始轴线偏差易引起水土涌入井内，建议对出洞口处土层进行土体加固处理。

b）顶管在 3G25～3G28、3J26～3J30范围在第②3层砂质粉土与第③层淤泥质粉质粘土变层范围穿越，施工应充分考虑顶管在软硬明显界面处可能导致管道偏移。3.2顶管施工对周边环境影响

根据土质特点，建议采用泥水平衡式顶管机。泥水机械平衡式顶管工艺具有双重平衡机理，即掘进刀盘能够机械平衡正面土压力（保持掘进面的稳定，同时通过切土口的伸缩调节避免掘进面的粉土涌进泥水舱），而泥水系统的水压力可以平衡地下水的压力。3.3顶管施工建议及施工时需注意如下问题：

1）估算主顶力

主顶力不得超过管材允许用顶力，后座墙需具备足够强度和刚度，能够安全承受主顶工作站的反力，后座面应平整并与顶进轴线垂直。2）穿墙孔止水

工作井穿墙孔应设置橡胶止水。为避免管道回缩破坏洞口止水装置，初始顶进阶段主顶工作站油缸回缩前，需对已顶进管段实施限位（可与井壁临时固定，直至管道外壁摩阻大于顶管迎面阻力）。3）洞口加固

顶管出洞即遇第③层饱和、流塑的淤泥质粘土，为防止工具管机头下沉、防止洞口土体坍塌及水土涌入，建议对出洞口土体实施加固处理。4）初始顶进

穿墙作业应迅速连续，初始顶进阶段应控制推进速度，并通过相关实测施工数据指导后续正常顶进。初始顶进导向性很强，应加强测量（每推进50cm至少测量一次）和纠偏工作，穿墙阶段宜利用主顶工作站油缸实施纠偏。5）注浆减阻

使用触变泥浆是顶管减少摩阻力的重要技术措施，通过有效注浆并在管壁外周形成泥浆润滑套，从而有效降低顶进摩阻力。一般情况下，以注浆量控制为主，注浆压力控制为辅。在淤泥质土层中顶进时，不要盲目过量注浆，以免因洞穴扩大造成管道上浮或管轴线纵向失稳。顶管结束后，应用水泥浆对泥浆套实施固化处理。

6）正常顶进的纠偏和校正需加强顶进过程中的测量工作，当偏差超过规范要求可考虑纠偏。工具管前进方向出现偏差后将呈现一定的“惰性”，应该利用该“惰性”分析偏差趋势、偏差方向，根据设定偏差量利用顶管机油缸行程对其进行及时纠偏。同理，顶管机前进方向回调亦存在一定的“惰性”，建议超前预测纠偏效果并及时调整纠偏角度，避免纠偏过量。纠偏要遵循“勤测、及时纠、缓纠、纠趋势”这一原则。7）做好各项施工记录。

8）本工程顶管穿越较多已有道路或与较邻近地下管线斜交，设计施工时应充分考虑顶管施工对周边环境的影响。顶管顶进穿越道路或与邻近地下管线斜交时，宜在影响范围内采取适当加快顶进、减少泥浆套厚度、严格控制出泥量等施工措施。管道功能性试验

管道功能性试验应符合GB 50268-2008要求。(1)试压检验前的准备工作

a.顶进完成后先将管线内用于顶进的进水管、出浆管以及注浆管等管路及附件全部拆除，并将管道内清扫干净，如有必要，可留下照明用的电线及照明灯；

b.对每个JPCCP接口进行水压检验，并做好试压检验的记录，记录内容按下列要求进行：

1）对管接口做好编号；

2）接口检验打压到2倍的设计压力后，恒压3分钟，压力表无压降为合格（排除打压机具漏水情况），如有接口检验不合格的情况，应做好详细记录；

3）对试压合格的管接口用水泥砂浆将管接口内壁的25mm宽的缝隙填满，对试压不合格的管接口应制定相应的补救措施；

4）接口试压完毕，需用M8螺栓对试压孔进行封堵，螺栓根部用生料带（聚四氟乙烯）按正确的方向缠绕5~6圈，然后拧回试压孔；若封堵螺栓不慎遗失，可自行采购M8×15全牙螺栓，螺栓长度不得大于18mm，否则可导致接口密封不良；（以下两张图片表示正确和错误的方法）

5）利用注浆孔将水泥浆注入管体外侧，以置换出减阻泥浆； 6）封堵注注浆孔，保证满足抗渗要求。c.准备工作完成后拆除管线内的电灯电线。(2)安装试压设备

全部准备工作完成后开始安装试压设备。a.顶进工作井

顶进井纵向长度约7米长，最后一节管子露出工作井内壁0.5~1.5米左右，考虑在井内再安装一节3米长顶管，并在该节管后端安装预先制作好带有插口环的封头，后面用原来顶进用的油缸4只纵向顶住，以抵抗试压时封头的推力。如图所示。b.接收井

接收井纵向长度约为5米，顶管顶出接收井内壁0.3~0.5米，该接口为插口，在其后安装一节3米长的顶管（可用内拉法进行安装，或在工作井内再顶进一节3米长的顶管），再安装一只预先制作好的带有承口环的封头，这样封头离接收井进洞口对面井壁距离为1.2~1.5米，将顶进用的顶铁（施工现场用的方型顶铁板约厚为0.2米）靠在接收井进洞口对面井壁内侧，这样在顶铁板为封头的距离为1~1.3米，用槽钢或工字钢钢管支撑。如图所示。

c.安装在顶进井中的封头上预先制作一个4寸的进水管，该进水管带有法兰后接进水泵、高压泵，试压结束后作为排水管，在封头顶部预先制作一只排气孔，排气孔外接压力表及阀门，用于排气，气排完后关死阀门压力表即可反映管内水压情况。

安装在接收井内的封头上装有排气孔，排气孔外同样接压力表及阀门，以便于管线两端都可排气以及观察压力情况。

(3)充水打压

a.管道应缓慢注水，注水后宜在管内压力不大于工作压力的情况下充分浸泡，一般应大于72小时。

b.采取分级打压，逐步缓慢分级升压（每级0.1MPa），每升一级后稳压不少于10分钟（为保持压力，允许向管内补水），检验有无渗漏及异常情况，情况正常则继续升压，当压力升至试验压力时停止加压。试验压力参考GB50268表9.2.10-1执行。

c.试验过程中，若出现进水量较大但管压上不去，应立即停止试验，排查原因，采取有关措施后，再重新试验；若出现明显渗水或集中喷水，则立即停止打压，采取有关措施，卸压后且在安全条件下进行检修，然后重新打压。

(4)水压试验结果判定

水压试压采用水量补偿进行实际渗水量测定，具体数据计算及方法参见GB50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》相关章节进行。

(5)水压试验结束后应缓慢降压，以防止接口间隙中未被排尽的空气突然释放而损坏接口嵌缝砂浆。

(6)注意事项

a.在做准备工作过程中要注意接口打压工作，以认真检查接口密封是否完好； b.封堵注浆孔时应采用压力管道堵头封堵的办法封堵，必须保证它封堵后能达到抗渗效果。

c.管两端的支撑一定要可靠，特别是接收井的支撑要可靠； d.安全事项

在安装试压设备过程中由于与正常安装顶管不一样，在安装过程中应小心操作，注意安全，在试压过程中除两端井内留一人站在管顶上观察压力表外（或考虑将压力表用管道接至井外地面），其它人员都应离开井内，以防万一。

附图：

1、中继间

管材施工技术 第3篇

【摘 要】硬聚氯乙烯PVC-M管材作为一种新型的供水管材，在供水管网中发挥着举足轻重的作用，但在施工中要求严格。本文介绍了PVC-M管材从运输、安装、打压实验过程的施工程序，供水部门在工程施工中借鉴参考。

【关键词】PVC-M；管材安装；打压试验

PVC-M管材属于一种新型的供水管材，具有耐磨、耐碱、耐腐性强、耐压性能好、强度高、韧性好、质轻、价廉，流体阻力小，无污染，符合国家卫生部饮水安全要求，施工操作方便等优越性。PVC-M管材接头Φ110以下采用粘接方式，Φ110以上主要采用胶圈接口，且管材柔性好，克服了以往PVC—U塑料管脆性特征，在荷载作用下能产生屈服而不发生破裂，另外，PVC-M管材韧性较好，因而能减小压力冲击的幅度，从而能减轻水锤的冲击力。内壁光滑，阻力小，提高了管网的供水可靠性，降低耗电量，现在在我国供水行业中得到广泛应用及推广。

1.管材的装卸、运输及堆放

PVC-M管材在装卸过程中要轻拿轻放，不易用力过猛，以免损坏管材，特别是在冬季，不易猛摔、猛放。管材堆放时，不应过高，一般不超过2米，管口位置应相互交错，以防管口压挤变形，给以后安装质量带来隐患，管材应放在阴凉干燥处，避免爆晒。

2.安装

2.1施工流程

截管——粘接——主管及支管安装——灌水试验——打压试验。

2.2截管

（1）施工前按施工设计图纸的管径和现场核准的长度（注意扣除配件的长度）进行截除。截管工具选用细齿钢锯或专用工具，截口断面应平整，并垂直于管轴线。

（2）表面处理，管材和管件在粘合前应用棉纱或干布将承插口处粘接表面擦拭干净，使其保持清洁，确保五尘沙与水迹，以免影响安装质量。当表面有油污时，须用棉纱或干布蘸清洁剂将其擦净，棉纱或干布不得带有油腻及污垢，当表面粘附物难以擦净时，可以用砂纸或磨光机打磨。

2.3粘接

（1）试插及标线：粘接前应进行管件试插，以确保承插口配合情况符合要求，并根据管件实测承口深度在管端表面划出插入深度标记（粘剂时须插入深度即承口深度），对Φ110以上管材尤其注意。

（2）涂胶：涂抹粘合剂时，须先涂承口后涂插口，管径≥110mm的管道承口、插口应同时涂刷，重复2-3次，宜先环向涂刷，再轴向涂刷，涂刷承口时由里向外，插口涂刷应为管端至插入深度即标记位置。粘合剂涂抹应迅速、均匀、适量，以免过久致使粘合剂失效，保持粘接面湿润且软化。涂抹溶剂时宜用尼龙刷，宽度为管径1/3-1/2，粘合剂宜放在带盖的容器内盛装，不用时拧紧口，以免挥发失效，Φ110以上胶圈接口管道，应先把插口用清洁剂刷至标记位置，将胶圈提前塞入承口胶圈槽内，将管材找平找正，另一承口用铁扦子向安装处使劲挤压，将PVC-M管材插入承口内至印记即可。

（3）PVC-M管材承插口涂抹粘合剂后应立即找正方向将管端插入承口并用力挤压，在保证承、插口的长度，同时须保持必要的施力时间（管径∠63mm的约为3-5分钟，管径≥63mm的约为8-10分钟），以防接口滑脱。当插至1/2承口再往里插时，宜稍加转动，但不应超过90°，插到底部后不宜再进行旋转，在承插口粘接后将挤出的粘合剂擦拭干净。

2.4质量标准

给水管道在埋地敷设时，应在当地的冰冻线以下，Φ110mm以下管顶的覆土埋深不应小于400mm。Φ200mm以上管顶覆土不应小于700mm。过河架桥穿越需裸露的必须使用钢管或非开挖顶管连接，三通、弯头等支墩严禁铺设在冻土和未经夯实的松土上。

给水系统中Φ110mm以上主管道安装，如设计无要求，井壁距法兰或承口的距离应大于500mm，并用铸铁法兰短管相连接（短管應≥1000mm）阀门，以免地基下沉致使PVC-M管道断裂漏水。

3.冲洗消毒、打压试验

主管道安装完毕后，或指埋地管道隐蔽前应进行冲洗、消毒，以2L/公里84消毒液对管道进行冲洗消毒，管道末端用盲板盲死，灌水高度以排水水平横管至上层地面高度为准，灌满持续观察10分钟液面不渗漏为合格，48小时后把污水放出，用清水冲洗干净。

打压试验前，所有管道顶部（除接口部位外）回填土夯实，厚度不得小于50cm，所有管口采用法兰盲板封堵。主管道两侧预先留管，上游为排气阀，下游为打压口，加压采用电动泵或手动泵缓慢升压，升压至试验压力（工作压力的1.5倍）后，停止加压，保持恒定10分钟，观察接头部位是否有渗水现象，管道深度试验为合格，稳压后半小时压力下降0.03MP以内，管道严密性、试压合格。

4.注意事项

一般规定管道粘接不宜在湿度很大的环境下进行，不易在高温或严寒的天气下进行，操作场所应远离火源，防止撞击和避免阳光直射，在温度≤-5℃较为寒冷的环境中不宜操作，常温及稍高于常温的天气对粘合剂的挥发及化学反应最为适宜，当环境温度为低温或高温说，如需施工须采取相应保护措施。

管材内高压成形技术的研究进展 第4篇

关键词：机械制造,成形,内高压,管材,综述

1 引言

近年来，由于世界能源的紧张和环保问题的日趋严重，汽车工业面临着严峻的挑战：一方面是提高燃气的热效率，减少废气排放;另一方面是减轻汽车自身重量，提高行驶速度，降低能耗。这两方面要求促使人们不得不改进传统工艺，创造出适应新经济时代要求的新工艺[1]。

在汽车工业中管材液压成形作为一个非常重要的成形技术已得到了广泛应用，主要用于生产汽车动力系统、排气系统、汽车底盘以及一些结构件。汽车用排气管件大多为形状比较复杂、轴线有很大变化的零件。传统成形工艺除铸造成形外，主要采用冲压两个半壳而后组焊成形，或采用管坯进行数控弯曲、扩管、缩管加工而后组焊成形。这样制造的零件模具费用高、生产周期长、成本高，不适应当前汽车行业在减轻自重、降低成本、提高市场竞争力等方面的要求。而采用内高压技术制造排气管件可以较精确地控制零件的尺寸精度，便于在后续工序中与其他零件进行装配，且能够进一步减轻系统重量，减少焊缝数量，内表面光滑，排气阻力小，使成形后的产品质量和寿命得到进一步提高[2]。

2 内高压成形工艺原理及特点

内高压成形工艺与早期的胀管工艺本质区别在于：

(1)成形压力高，工业生产压力一般达到400MPa，有时达到1000MPa;

(2)内压与轴向位移按给定加载路径实现计算机控制，200MPa～400MPa超高压力控制精度达到0.2MPa～0.5MPa，位移控制精度达到0.05mm;

(3)内高压成形可以一次整体成形沿构件轴线截面有变化的复杂结构件，零件精度高，主要用于汽车等机器零件的制造。而从力学角度来讲，两种工艺的不同之处还在于：由于轴向压力的存在使变形区金属的应力状态由两向受拉变为一拉一压，那么在壁厚不减薄或减薄很小的情况下，可以通过轴向补料达到增加表面积的目的。

管材内高压成形工艺原理是通过内部加压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形。其基本工艺过程为：首先将管坯放在下模内，然后闭合上模，将管的两端用水平冲头密封，冲头内有液体通道，液体不断流入管坯。在加压胀形的过程中，两端冲头同时向内推进补料，这样在内压和轴力的共同作用下使管坯贴靠模具最终成形为所需的工件[3]。

根据成形件的几何形状特征和内高压成形时模具分模面的类型，可以将内高压成形分为两大类[4]：即直长轴类零件成形(包括带枝管的直长轴类与轴对称类零件);中心线为曲线的非对称复杂零件成形。

管材内高压成形工艺的主要优点是：节省材料，减轻重量;减少模具和零件数量，降低模具费用;提高强度与刚度;降低生产成本。而其工艺方面的问题和不足是：成形过程中坯料变形不均匀，金属流动情况复杂，变形规律较难掌握;内高压成形专用设备的设计尚无标准可言，工艺设计及参数的正确选取比较困难;成形过程中容易产生破裂、起皱、折叠、弯曲等缺陷。

3 管材内高压成形发展与现状

在上世纪60年代，液压胀管已用于生产三通管和形状简单的管路配件，但零件精度不高，成形压力小于30MPa。直到20世纪80年代，世界范围内产业竞争日趋激烈，尤其是汽车行业在激烈的市场竞争中对制造成本、加工方法不断提出新要求，在这样的背景下内高压成形工艺才开始为产业界所关注，并在德国、美国等产业大国的实际生产中开始得以广泛应用。图1、图2是德国某汽车公司生产汽车排气管件[5]。

目前，世界范围内内高压成形工艺的研究与发展还很不平衡，在欧美发达国家，内高压成形工艺发展得比较成熟，已经进入了生产阶段。其中以德国的研究最为深入，德国的Paderborn大学是最早对内高压成形技术进行系统研究的。F.Dohmann教授在内高压成形过程影响因素、失效形式以及有限元模拟方面做了大量工作，系统阐述了内高压成形过程及其过程参数控制的基本原理，用实例说明了零件形状、模具结构设计、成形过程方案确定及实验结果之间的相互关系[6]。

美国的研究也比较深入，俄亥俄州立大学的工程研究中心设有专门的部门，研究内高压成形工艺方向，并与企业合作成立了内高压成形工艺研究协会，向会员定期提供内高压成形工艺方面的技术资料及最新发展动态信息，并实时举办专门的液压成形技术会议。俄亥俄州立大学T.Altan教授等[7]人利用有限元模拟方法确定了不同管状结构件液压成形的最佳加载路径，并用实验验证了用有限元法得出的加载路径不仅能够减少实验量和实验中的误差，且能够明显提高生产率，增加了液压成形复杂管件工艺可能性。密歇根州迪尔伯恩大学G.T.Kridli等人对无缝钢管在方形模具型腔中的液压成形进行了研究，讨论了应变硬化指数、管坯原始壁厚、模具填充处圆角半径以及管材壁厚分布对成形的影响[8]。

瑞典沃尔沃汽车零部件公司工程研究中心的N.Asnafi等[9]人在板材、管材液压成形上作了许多研究工作。重点从理论上分析了不锈钢厚板在V型模具弯曲过程中起皱及开裂的产生机理，并在实验上得到了很好的验证;从实验和理论两个方向上讨论了铝板拉伸时的破裂极限、成形法兰时的起皱极限。同时通过理论分析模型探讨了管材液压成形时的成形极限、不同材料和工艺参数对加载路径和成形结果的影响等一系列问题。

韩国也在液压成形方面做了一些研究，Kyungpook国际大学金英锡等[10]人从理论上分析了加载路径、材料参数(如应变硬化指数n、各向异性指数r)对成形结果的影响，并将理论成形极限与实验结果进行了比较。

国内在此领域的研究有燕山大学王连东等[11]人研究了复杂形状管类件汽车桥壳液压成形过程中的关键性技术问题纬向小圆角成形机理，确定了液压成形力参量的匹配原则，对0.75t轻型车液压胀形桥壳进行了实验研究，解决了液压成形汽车桥壳的关键性技术问题。

北京科技大学苏岚等[12]人应用动态显示有限元法，建立了T型管液压成形分析模型，对不同加载路径条件下模拟结果进行了对比分析，探讨了最佳载荷曲线确立原则。清华大学雷丽萍等[13]人对汽车副架液压胀形预成形工艺设计进行了数值模拟研究，应用HydroFORM-3D软件与Oyane延性断裂准则相结合的数值模拟方法，确定了适合预成形工艺条件的管材初始尺寸[27]。吉林大学韩英淳教授[14]结合典型汽车零部件的液压成形，指出到近期我国生产的轿车中，车架和车身构件将会超过30%左右的液压成形产品。

哈尔滨工业大学王仲仁教授从20世纪80年代起就致力于壳体液压成形的研究，他的无模液压胀球技术获得了尤里卡金奖。苑世剑教授在美国留学期间，就内高压成形工艺的有限元分析方面作过深入研究。目前两位教授依托传统的技术优势，在原液压成形研究的基础上成立了专门的液力成形工程研究中心。在实验设备方面，自行设计开发了内高压成形机;在理论研究方面，利用板壳理论对管坯弹塑性屈曲问题开展了一系列深入探讨;在工艺分类方面，根据模具动作方式对内高压成形工艺进行了分类，为模具的设计与加工提供了有益的指导;在数值模拟方面，利用有限元分析软件LS-DYNA3D，分析了不同参数对成形过程的影响，给出了不同工艺参数条件下工件的成形过程、材料流动特点、应力应变及壁厚分布规律，与实验结果基本一致，为实验研究提供了许多重要的信息;在实验研究方面，完成了航空、汽车等领域多种零件的工艺探索及样件制造，某些零件已实现了产业化[15]。

4 结论

管材施工技术 第5篇

关键知识点四：金属管材与非金属管材的性质、用途

1.金属管材——

（1）无缝钢管。其中的一般无缝钢管主要适用于高压供热系统和高层建筑的冷、热水管和蒸汽管道以及各种机械零件的坯料，一般在0.6MPa气压以上的管路都应采用无缝钢管。由于用途的不同，所以管子所承受的压力也不同，要求管壁的厚度差别很大。因此，无缝钢管的规格是用外径×壁厚来表示。2005、2006年考过。

（2）有色金属管（注意对比区分）

1）铅及铅合金管。

铅管的规格通常是用内径×壁厚来表示，在化工、医药等方面使用较多，其耐蚀性能强，用于输送15%～65%的硫酸、二氧化硫、60%氢氟酸、浓度小于80%的醋酸，但不能输送硝酸、次氯酸、高锰酸钾及盐酸。铅管最高工作温度为200℃，当温度高于140℃时，不宜在压力下使用。铅管的机械性能不高，但质量很重，是金属管材中最重的一种。有过考题。

2）铜及铜合金。铜管的导热性能良好，适用工作温度在250℃以下，多用于制造换热器、压缩机输油管、低温管道、自控仪表以及保温伴热管、氧气管道和建筑给水管道等。

3）铝及铝合金管。铝管多用于耐腐蚀性介质管道、食品卫生管道及有特殊要求的管道。铝管输送的介质工作温度在200℃以下，当温度高于160℃时，不宜在压力下使用。铝管是用工业纯铝或铝合金经过拉制或挤压制造而成的，用于输送浓硝酸、醋酸、脂肪酸、过氧化氢等液体及硫化氢、二氧化碳气体。它不耐碱及含氯离子的化合物，如盐水和盐酸等介质。

2009年多选题41.铝管多用于耐腐蚀性介质管道、食品卫生管道及有特殊要求的管道，其可以输送的介质有（）。

A．浓硝酸

B．醋酸

C．食盐水

D．硫化氢

答案 A B D

浅谈建筑给排水常用管材 第6篇

【关键词】:排水管材

中图分类号:TU5 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)06-0034-01

到目前为止, 建筑给水管管种已近20 余种, 大致可分为金属管、金属与塑料复合管、塑料管三大类。如何选择合适的管材, 成为摆在普通用户、有关设计、施工的技术人员面前的新课题。

一、建筑给排水管材的选用原则

管材的选用受多种因素的影响, 需要综合考虑, 根据国家及地方相关政策因地制宜、合理选取。首先是安全性的考虑, 给排水管材应该能经受得起振动冲击、水锤和热胀冷缩等, 并能经受时间考验, 不漏水、不爆裂。其次管材要符合国家现行标准规范的卫生要求, 需经过国家认可的检测部门测试合格才能投放市场, 避免水质产生“二次污染”的现象。

二、常用管材比较

(一) 金属管

1.镀锌钢管

镀锌钢管因为含铅以及锈蚀严重, 在使用过程中对人体有较大的危害, 故在生活给水系统的应用开始被塑料管、铜管、不锈钢管和复合管所取代, 但并不意味着镀锌钢管在整个建筑领域被取代,镀锌钢管由于价格低廉、性能优越, 防火性能好, 使用寿命长等优点, 将是消防给水系统, 尤其是自动喷水灭火系统的首选管材。而塑料管由于承压小则不应在消防给水系统和生活——消防、生产——消防共用系统中应用。

2.铸铁管

给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点, 适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等, 连接方式一般采用承插连接。

排水铸铁管在传统铸铁管的基础上有很大的发展。目前卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材, 20 世纪60 年代开始进入国际市场, 经过几十年的推广和应用, 这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点, 是一种更新换代产品, 但由于这种管材及配件价格相对较贵, 所以在国内一直未能得到普及推广。机制柔性接口铸铁排水管为离心铸造或连续铸造,这种管材没有大小头, 没有承插口之分, 外形美观, 都是平口相接, 用不锈钢卡箍连接, 橡胶套密封。该管内外光滑、强度高、耐腐蚀、噪音小、抗震防火、安装方便, 是目前国际上流行实用的排水管材, 也是我国与国际水平接轨的排水管材。

3.不锈钢管

由于耐腐蚀性高、稳定性强、给水水质好等优点受到工程技术人员的青睐, 但存在内壁厚、价格偏高等缺点, 如要推广, 还需从这两方面入手加以解决。

4.铜管

金属管中最具优势的是铜管, 在经济发达国家和地区,铜管早已成为建筑给水管的首选材料。如美国、加拿大、澳大利亚等国家, 85%建筑给水管是铜管, 英国达到95%, 而在欧洲、东南亚、新加坡、香港等地区, 铜管作为建筑用上水管使用率也高达75%以上。铜管管材和管件齐全, 接口方式多样;铜管有抑制水中细菌的功能, 铜管适应范围广, 使用寿命长,经久耐用, 维修次数和费用少。

(二) 塑料管

塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂、稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂、紫外线吸收剂、改性剂等。常用塑料管有: 硬聚氯乙烯管(PVCU)、高密度聚乙烯管(PE- HD) 、交联聚乙烯管(PE- X) 、无规共聚聚丙烯管(PP- R) 、聚丁烯管(PB) 、工程塑料丙烯晴-丁二烯- 苯乙烯共聚物(ABS) 等。塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。

1.塑料管的主要优点: 化学稳定性好,节能效果好。水力性能好, 管道阻塞机率小; 相对于金属管材, 密度小, 材质轻,灵活、简捷, 维修容易; 可自然弯曲或具有冷弯性能,。

2.塑料管的主要缺点: 力学性能差, 抗冲击性不佳, 刚性差, 平直性也差, 因而管卡及吊架设置密度高; 阻燃性差, 大多数塑料制品可燃, 且燃烧时热分解, 会释放出有毒气体和烟雾。

3.给水塑料管的应用

给水塑料管结构形式单一, 材料品种众多且性能各异。一般情况聚氯乙烯管由于价格低廉, 在不考虑水质影响情况下, 在冷水供水系统属于首选管材, 而当温度较高时,可选用聚乙烯管或交联聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管等。

4.排水塑料管的应用

排水塑料管材质单一: 硬聚氯乙烯; 结构形式多样: 芯层发泡管, 空壁管, 螺旋管, 芯层发泡螺旋管, 空壁螺旋管等。塑料管的应用是在取代普通排水铸铁管的工作上进行的。目前, 排水塑料管已可在建筑高度为100m 以下的建筑物内使用, 但各地区的进展很不平衡。当建筑高度大于、等于100m的高层建筑和不适宜采用排水塑料管的场合, 可采用柔性抗震排水铸铁管。

(三) 复合管

复合管大多是由工作层(要求耐水腐蚀) 、支承层、保护层(要求耐腐蚀) 组成, 主要包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管等。复合管一般以金属作支撑材料, 内衬以环氧树脂和水泥为主, 它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好; 也有以高强软金属作支撑, 而非金属管在内外两侧, 如铝塑复合管, 它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢, 保证水质; 也有金属管在内侧, 而非金属管在外侧, 如塑覆铜管, 这是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。就目前的工程实践来说, 复合管材是管径≥300mm 以上给排水管道最理想的管材, 因为它兼有金属管材强度大, 刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但是复合管存在着一些缺点, 较难推广。主要表现为: 1.价格偏高。由于复合管是两种管材组合在一起, 因而成本要超过单一管材。2.质量稳定性不强。由于是两种材质组合在一起, 其热膨胀系数相差较大。3.由于复合管尚属新型管材, 我国还未有统一的设计、施工及验收规范。

农村饮水安全工程管材的选择与施工 第7篇

随着国家对农村饮水安全项目投资力度的逐年加大, 我国农村饮水安全工程也得到了飞速发展, 而水管材质选择适当与否对农村饮水安全工程质量显得最为重要。总的说来, 水管的选择应综合管材的卫生、性能、成本、使用寿命、安装维修、耐腐蚀、密封性、水力条件、防火性、防噪声、热膨胀系数、收缩系数、强度、耐用、安全、环保等多种因素来考虑, 才能选择出相应的最佳管材, 避免因管材选择欠佳造成的各种直接、间接损失, 达到最佳满意的效果。

1 给排水管的选择原则

1.1 水管的卫生

随着社会生产力的进步, “健康”与“安全”是现代人最为重视的两大主题, 饮用水的水质及水管的安全性也就成了人们关注的焦点。金属管材易生锈、易腐蚀、易渗漏、易结垢, 可以说是金属管的四大致命弱点。一旦镀锌钢管里的铁与空气中或水中氧气发生化学反应, 管道里外都全生锈, 并滋生各种微生物, 污染管道中的自来水, 这些受污染的自来水中携带的细菌像无形的杀手, 时时威胁着人们的健康。农村地区饮用水长期不达标, 给当地农民身心健康带来巨大损害, 选择好的水管成了制约工程质量好坏的关键。

1.2 水管的性能

管道标准的选定首先要考虑的因素是在规定的使用压力和温度下具有足够的机械强度, 并且对管内流动的流体有好的耐腐蚀性, 此外还包括材料和工程的成本适当。

随着农村经济发展和人民生活水平的提高, 人们对家居环境提出了新的要求。农村居民的家居观点已从过去的有瓦遮头向今天的休闲、安逸、高尚过渡。这就要求居所必须具备明净亮丽的视觉观感和具有较宽敞舒适的活动空间, 体现在居所的装修设计上, 管道理所当然要求暗埋敷设, 无论是使用卫生上, 还是在居室的装饰上, 都已不能满足现代家居要求。

1.3 水管的价格

在同等价格或价格相差不大的条件下, 应选择管材卫生、性能优越、便于安装维修的管材;在同样性能的条件下, 应选择使用价格便宜的管材;最好的选择是采用价格既便宜、性能又良好、安装维修方便的管材。农村地区经济发展要满后于城镇居民, 选择价廉物美的水管对建设好饮水安全工程, 造福地方百姓有诸多好处。如青山湖区属南昌市郊区, 当地村民经济不富裕, 在2011年实施濡溪、货场、楼付三个行政村共6800人的饮水安全中, 总投资340万元, 选择南昌市供水公司内部生产的管材不但质量有保证而且价格适中, 减轻了当地村民的经济负担。

2 常用给排水管的类型

2.1 塑料管

塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂、稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂、紫外线吸收剂、改性剂等。常用塑料管有:硬聚氯乙烯管 (PVC-U) 、高密度聚乙烯管 (PE-HD) 、交联聚乙烯管 (PE-X) 、无规共聚聚丙烯管 (PP-R) 、聚丁烯管 (PB) 、工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS) 等。塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。

2.2 金属管

2.2.1 镀锌钢管

镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代, 也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代。镀锌钢管由于价格低廉、性能优越, 防火性能好, 使用寿命长等优点, 还将在消防给水系统, 尤其是自动喷水灭火系统中应用.而塑料管 (承压小) 则不应在消防给水系统和生活-消防, 生产-消防共有系统中应用。

2.2.2 铜管

金属管中最具优势的是铜管, 铜管应用较久, 优点较多, 管材和管件齐全, 接口方式多样, 较多的应用在热水管路中, 目前存在的主要问题在于铜的折出量容易超标。

2.2.3 铸铁管

给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点, 适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材, 60年代开始进入国际市场, 经过几十年的推广和应用, 这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点, 是一种更新换代产品, 但由于这种管材及配件价格相对较贵, 所以在国内一直未能得到普及推广。

2.2.4 复合管

复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。复合管大多是由工作层 (要求耐水腐蚀) 、支承层、保护层 (要求耐腐蚀) 组成。复合管一般以金属作支撑材料, 内衬以环氧树脂和水泥为主, 它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好;也有以高强软金属作支撑, 而非金属管在内外两侧, 如铝塑复合管, 它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢, 保证水质;也有金属管在内侧, 而非金属管在外侧, 如塑覆铜管, 这是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。

3 给排水管的施工

给排水管线的施工对于给排水的施工的整个过程是最为重要的一部分, 给排水管线是农村管网重要的基础设施, 在整个给排水的系统中占有举足轻重的地位。

3.1 管道预制

①管道的预制仅限于2″以上的管, 除撬装设备管道在车间预制外, 其余在现场预制。②下料和组对之前, 应仔细检查管材和管件, 确认材质、壁厚和规格, 对管材变形、严重划伤、法兰及阀门密封面损坏、管件有裂纹等不符合规范的材料应更换, 并作好记录, 对不符合规范的材料应作明显的标记, 以防下次被误用。

3.2 管材切割

①管道切割可采用机械和火焊切割, 2″以下碳钢管道可以用切割机切割, 不锈钢管道不能用火焊切割, 2″以下的不锈钢管可以用切割机切割, 2″以上的不锈钢管用等离子切割机或机械方法切割, 切割后应清除表面氧化物和金属熔渣。②管材切割时, 考虑到切割打磨和焊接造成收缩, 管道下料时应留1-2mm余量, 安装固定口处应留100mm以上的余量。③切割后, 每段切割料上应作标记移植, 标明材质、壁厚和规格。

3.3 焊口组对

①管道组对, 坡口间隙和角度符合规范要求, 壁厚相同的管子、管件组对时, 应使内壁平齐, 其错边量不应超过壁厚的10%, 且不大于1mm, 不同壁厚的管子、管件组对, 当两壁厚差大于1.5mm时, 应按要求加工。②每道焊口焊完后, 对焊缝表面每个接头进行修磨, 焊工应在离焊缝50mm处, 打上自己的钢引号, 对于不锈钢管道用油漆或记号笔标记, 并在单线图上相应位置标出焊工号, 同时填写组对焊接记录。

3.4 管道开孔

可用火焊开孔, 但必须用磨光机和钢丝刷清理飞溅。

3.5 检测

无损检测要求符合焊接检测程序MBOD/EPCⅠRPWLD04要求进行。

3.6 偏差校核

预制件的尺寸偏差应符合规范要求。

4 管道的安装

4.1 管道安装具备条件

①与管道有关的土建工程经检查合格, 满足安装要求。②与管道连接的设备找正合格, 固定完毕。③管道预制已交接, 阀门、管件检查合格, 各种配件齐全。

4.2 地管安装

(1) 考虑到站场场地, 地管管沟采用人工开挖, 开挖之前应按图纸放线, 挖出的土方尽量堆放到一边, 沟挖完后, 应检查管底标高及坐标, 管底应夯实。 (2) 地管下沟时注意不要损坏防腐层, 管两端应封闭, 防止杂物进入管内。

安装前要做的工作有:

①管道安装前, 应用压缩空气清理管道及管件, 同时作好记录。

②管子对口时检查平直度, 管道连接不得强力对口、加热管子等方法来消除接口端面的空隙、偏差及错口等缺陷。

③管道上仪表接点的开孔和焊接应在管道安装之前完成。

④不锈钢管道安装时, 不得用铁质工具敲击。

⑤与容器、设备和泵相连的法兰, 安装时采用临时石棉盲板, 与动设备连接的管道, 其固定焊口远离设备, 管道安装合格后, 动设备不得承受设计外的附加载荷。

5 压力试验

压力试验是检验工程完工即可投入试运行的最后一关程序, 一般注意事项为:

(1) 管道系统按图纸施工完毕, 支、吊架安装完毕, 并按图纸核对。

(2) 试压前应将不参与试压的系统、设备、仪表以及管道附件等加以隔离, 加盲板的部位应有明显标记和记录。

(3) 试压前检查工艺流程, 打开有关阀门, 试压介质流向如果与止回阀流向相反, 则将其阀心取出, 取出的阀心应贴上标记并作记录, 试压、冲洗后再安装。5.2试压步骤:

①水压试验系统充水时尽量从管道底部充入, 在管道系统最高点将系统内部的空气排尽, 最高点必须装压力表。②缓慢升压, 达到试验压力后, 停压10分钟, 如无压降、目测管道无变形, 然后压力降至设计压力, 对管道系统全面检查, 如果发现泄漏, 应该泄压处理, 不得带压操作。③气压试验, 压力应逐渐缓升, 首先升至试验压力的50%, 检查所有焊缝、阀门、法兰口, 无泄漏无异常现象, 继续按试验压力的10%逐渐升压, 直至实验压力, 每一级稳压3分钟, 达到试验压力后稳压5分钟, 如无压降、目测无变形, 然后压力降至设计压力, 用涂肥皂水方法检查焊缝、阀门、法兰口, 如无泄漏, 稳压30分钟, 压力仍不降为合格。如果发现泄漏, 应该泄压处理, 不得带压处理。

6 结语

以上内容是给排水专业里常用的管材以及在施工过程中应注意的事项, 当然在这个过程中还有些未提及的步骤和不足之处, 在农村饮水安全工程施工中如果掌握好施工方法, 严格按规范操作, 在项目管理过程中科学安排就能避免出现较大质量事故。

农村饮水安全工程是民生工程, 农村安装自来水是我国“十二五”战略规划的重要内容, 只有解决经济相对落后的农村地区居民的饮用水安全工作, 才能在建设社会主义新农村方面做出更大, 更富成效的贡献。

参考文献

[1]《南昌市青山湖区统计年鉴》, 青山湖区统计局, 2009.12.

[2]李公藩编著《塑料管道施工》, 中国建材工业出版社, 2001.11.

[3]周善生主编.水力学.人民教育出版社, 1981.

[4]高立新《我国建筑给水塑料管现状及发展前景》2000.8.

[5]楼宇内部供水设备喉管物料一般资料.香港水务署, 1995.

[6]建设部科技信息研究所印刷厂, 2010年第4期 (总第112期) 《给水排水技术动态》, 2000.11.

市政给水管道施工中管材的选择研究 第8篇

1 材料选择种类

1) 金属管材。球墨铸铁管主要称之为离心球墨铸铁管, 它具有铁的本质、钢的性能, 防腐性能优异、延展性能好, 密封效果好, 安装简易、主要用于市政、工矿企业给水、输气、输油等, 是供水管材的首选, 具有很高的性价比。与PE管材相比, 从安装时间上, 球墨管比PE管安装更简单快捷, 且安装后内外承压力更好;从密闭性和防腐性上来看, 球墨管安装后的密闭性更好, 也可以通过多种防腐手段提高防腐蚀性能;从水力性能来看, 球墨管规格一般指内径, PE管规格一般指外径, 因为同等规格条件下, 球墨管能实现更大的径流量;从综合安装维护造价来看, 球墨管有着更加优越的性价比。球墨铸铁管的主要成分有碳、硅、锰、硫、磷和镁。内壁喷锌, 水泥砂浆防腐材料等。

2) 钢管。钢管一般的使用情况为翻越障碍, 荷载较大的地方, 如交叉路口, 桥梁引桥匝道下, 各种规格都有, 所有的钢管管材一般采用了Q235B (A3) 碳素镇静钢。通常根据钢管的焊接方式可以将其划分为直缝埋弧焊管和螺旋缝埋弧焊管, 前者的钢管直径一般大于DN2 000。在市政给水工程管道选材时, 钢管的厚度和型号要根据钢管的埋设条件和作用在钢管上的内外荷载条件而决定, 其各项参数选定也是按照国标规定计算得到的, 而且其厚度计算完成之后还要增加2 mm的腐蚀余量, 但是如果钢管采用了阴极保护或者进行内外防腐涂层时, 则可以不考虑腐蚀余量。由于埋地钢管非常容易腐蚀, 因此需要采取措施对其内、外壁进行防腐涂层处理。如果钢管的预埋深度超过了500 m, 还需要对其进行阴极保护处理。科学、合理的选择内、外壁涂层以及阴极保护, 可以大大提高钢管的使用寿命。

3) PE管。PE管在我国市政给水管道施工中被广泛的使用, PE管的出现是对金属管不足的有效弥补, 其不仅拥有金属管的一些优点, 同时还在诸多方面具有绝对的优势, 具体来说PE管在使用过程中的优势包括以下几个方面:1) 使用安全。传统的给水管道在使用的过程中, 经常会受到温度的影响, 尤其是在冬季容易出现裂缝等现象, 造成给水管道运转的停滞。PE管由于其对脆化要求的温度不高, 一般在-60℃~60℃即可, 因此可以有效的避免管道因温度的原因产生爆裂, 具有一定的安全性能。2) 适合多种施工的应用。PE管在进行使用的过程中, 可以通过多种方式对其进行加工, 具有加工简便的特点。又由于其可以与多种技术共同应用, 因此在进行市政给水管道施工的过程中, 可以在多种场地进行施工, 具有局限性小, 应用广泛的特性。

4) PPR管。目前我国正对PPR管进行大力的推广, 其与其他的一些管材相比优点更多, 更加利于市政给水管道的施工。具体而言PPR管具有以下几个方面的优点:a.环保卫生。PPR管在进行制作的过程中, 其所需的材料相对较少, 并且不需要依靠化学制剂加强其性能。因此使得PPR管更加符合环保的要求, 同时在使用的过程中也更加卫生, 可以对居民的身体健康给予一定的保障。除此之外, 废弃后的PPR管仍然具有一定的价值, 可以经过回收处理后重新进行使用, 不会对环境造成污染。b.性能全面。PPR管几乎囊括了其他管材的所有优点, 包括耐热, 易于安装, 不易破损, 使用时间较长等。全面的性能, 使其很快成为了我国市政给水管道的新宠, 对传统的市政管道施工管材进行替代。

5) 复合管材。复合管材与金属管材一样在种类上具有一定的多样性, 但是与金属管材不同的是复合管材在内部构造上更加的复杂化, 其主要将管材内部分成不同的功能层, 并通过现代工艺将各功能层复合在一起, 使得管道可以具有多种功能, 保障其在使用的过程中不被腐蚀, 并具有一定的抗压能力。由于复合管材材质较一般管材更加的复杂, 因此在造价上要较一般的管材支出更多。但是鉴于其性能优越因此在现代市政给水管道施工的过程中, 也经常被使用。

2 材料选择过程中应注意的问题

2.1 符合国家的有关标准

鉴于市政给水管道施工对于一个地区的发展甚至是国家的发展都有着重要的意义, 因此我国政府一直对市政给水管道施工给予了一定的重视, 针对其设计, 施工等进行了严格的规定, 针对不同的施工部分, 制定了有针对性的施工标准, 以此来保障市政给水管道的施工质量。就给水管道的材料选择而言, 我国政府制定了详细而完备的材料选择标准, 这套标准从材料的质量, 材料的应用等方面入手进行了严格的规定。因此有关工程施工人员在进行施工的过程中, 应对国家的相关标准进行有效的掌握, 严格按照国家相关标准进行材料的选购。

2.2 因地制宜的管材选择

通过上文的介绍我们可以知道, 不同的管材其自身都具有着不同的优点, 以及一定的缺点与不足, 因此在进行管材的选择过程中, 有关工作人员应对各种管材的优缺点进行深入的了解, 并加大对施工地点的考察, 了解施工地点的实际情况, 因地制宜的对管材进行选择, 只有这样才能有效的保障好市政给水管道的施工质量, 避免因为材料选择不当而造成工程事故的发生。

2.3 配套的管件连接

在进行市政给水管道的施工过程中, 需要大量的配套管件将给水管道连接到一起, 因此配套管件的质量也对市政给水管道的施工有一定的影响。但是由于在实际的施工过程中, 部分施工单位忽视了配套管件的重要性, 经常只注意材料的选择而忽视了配套管件的质量与制备, 造成施工过程中的阻碍。鉴于此, 在今后的施工过程中, 有关工作人员应用全面的眼光看问题, 不仅要重视市政给水管道施工材料的选择, 还要考虑到其配套管件的选择, 提升施工过程中配套管件的质量, 强化管道的连接。这种方法不仅可以减少市政给水管道施工过程中的阻碍, 同时对于延长市政给水管道工程的使用时间也有着一定的作用。

2.4 合理的成本控制

质量与成本一直是施工单位关注的重点, 如何有效的减少质量与经济效益之间的冲突是施工单位进行施工过程中需首要解决的问题。在进行市政给水管道施工的过程中, 管道材料的选择是工程成本的重要支出, 也是工程质量保障的根本。因此有关施工管理人员应对施工的成本进行合理的控制, 首先, 一定要将质量作为优先的考虑条件, 在任何的情况下保障工程质量永远是第一位的, 因此在材料的选择上应先对符合质量要求的材料进行整合。其次, 针对符合要求的材料进行比较分析, 选取最符合经济效益的材料进行购买。最后, 有关人员还可以通过寻找直接供货商, 扩大购货范围的方式, 对材料的价格进行进一步的压缩, 以此来降低工程的施工成本。

3 结语

在进行市政给水管道施工的过程中材料的选择是关键, 因此有关工程施工人员应对种类繁多的管材进行全面的把握, 明确管材的优缺点, 结合工程的成本, 工程的施工地点, 工程的使用功能等多个方面进行合理的选择, 并在施工的过程中综合考虑多方面的因素, 保障工程的顺利进行, 促进我国市政给水管道施工的不断完善与发展。

摘要：对市政给水管道常用的金属管材、钢管、PE管、PPR管、复合管材的功能、特点及优势分别作了介绍, 对管道施工中管材选择过程中应注意的问题进行了阐述, 以期针对具体工程的特点选择适宜的管材, 从而提高市政给水管道的施工质量。

关键词：市政给水管道,管材,选择,性能

参考文献

[1]雷紫炎.给水管道工程设计中管道材料的选择探析[J].广东科技, 2013 (8) :34-39.

[2]陈锦鸿.给水管道安装工程施工成本控制[J].科学时代, 2013 (5) :89-92.

浅谈新型建筑给水管材的选用与施工 第9篇

由于新型建筑给水管材大多采用热塑性塑料材料制成, 故在考察和选用新型管材的时候, 应注意从以下几个方面进行比较:

(1) 耐温耐压能力; (2) 线性膨胀系数、膨胀力; (3) 热传导系数及保温; (4) 抗水锤能力; (5) 壁厚、重量、水力条件; (6) 安装连接方式; (7) 价格; (8) 管材尺寸范围; (9) 寿命; (10) 原材料来源; (11) 卫生指标; (12) 耐腐蚀性; (13) 施工难易程度。

下面就以上主要性质指标作适当阐述。

1.1 耐温耐压能力

选择热塑性塑料管材作热水管时, 应考查其在热水温度下的长期承载力作为选择标准;复合性管材主要材料仍以热塑性材料为基础, 金属材料能增加其刚度和抗拉、抗冲击能力, 但材料的变化能改变管道承压能力, 故复合材料管道应针对输送冷, 热水选择不同管材。

1.2 线膨胀系数 (m/m℃) , 膨胀力和敷设方式

塑料管的线性膨胀系数比金属的线性膨胀系数大得多, 但同时考虑到虽然塑料管的线性膨胀系数是金属管的几至十几倍, 其膨胀力却只有金属管的几十分之一, 同时有良好的抗裂变性能。故对于卫生间或是室内地板内暗埋敷设的支管, 配水支管可传统方式埋设或适当留一定管槽空间;复合管由于料材料的膨胀受到金属的约束, 线膨胀系数大大降低, 但如果金属部份和塑料材料之间接合不紧密, 会由于热胀冷缩不均而产生剥落和分层现象, 从而影响复合管的整体性能, 降低其强度和承压能力, 这也是复合管制造工艺需要注意的问题。

1.3 导热性能 (导热率w/cm.k)

塑料管的导热率约是钢的1/100, 是铜的1/1000, 也就是塑料管自身有极好的隔热保温性能。在条件有限的情况下甚至可以不做保温处理, 但现行的塑料热水管规程仍以对保温作了一定的规定。塑料管的保温一般采用PVC/NBR闭孔型橡塑海保温管、高发泡聚乙烯 (PE) 闭孔型保温管、硬聚氨酯泡沫塑料管和现场喷聚氨基多元脂发泡剂等。

1.4 抗水锤能力 (弹性模量N/cm) 、壁厚

给水系统中由于阀门启闭, 系统压力突然变化, 而造成水锤现象, 严重的水锤现象可导致管材的爆裂和变形。水锤压力的大小与水锤波速有关, 水锤波速又与管材的弹性模量和管径、壁厚有关, 管材的弹性模量越小、管径越大, 壁厚越薄均可使水锤减小。一般各种塑料管的抗水锤能力均低于钢管的抗水锤能力。

1.5. 壁厚、重量、流量、管径范围

由于各种管道材料的不同, 其在满足同样抗压、耐温和强度条件下, 管道壁厚会产生差异, 从而引起抗水锤能力、管内径及水力条件不同, 一般情况下, 壁薄的管材节省材料, 管内径大, 水力条件好, 重量轻, 施工安装容易。另外, 不同管材因生产工艺、制造成本、使用范围有所不同而管径范围各不相同, 在选择管材时应加以注意。

1.6 价格

综合性的价格因素与许多方面有关, 如材料获取的便宜程度、国产还是进口、管壁厚度重量和运输费用、管道接头及配件、安装人力费用以及贮藏费用等。一般地讲, 塑料类管材及复合管的价格均高于镀锌钢管的价格。但塑料类管材及复合管的综合价格并不一定比镀锌钢管的高。

1.7 安装连接方式

(1) 夹紧式安装;

(2) 热熔式安装;

(3) 电熔合连接。

2 管材的使用及比较

2.1 室内给水分区主干管:

属给水系统的主要部分, 包括分区内的横干管及立管, 这一部分管道大多敷设在屋面保温夹层、吊顶、管道井、管窿内, 采用支架固定, 无需埋设。适合这一部分管材的塑料管有:硬聚氯乙烯 (UPVC) , 交联聚乙烯 (PEX) , 聚丙烯 (PP-R、PP-C) , 聚丁烯 (PB) , 丙烯晴-丁二烯一苯乙烯 (ABS) ;复合管材有涂塑钢管、钢塑复合管、孔网钢带塑料复合管。

UPVC管价格便宜, 安装施工方便, 但使用中有UPVC单体和添加剂渗出, 故使用中应注意其铅含量要达到生活饮用水规定的<0.05mg标准, PB管 (聚丁烯) 有较好的高温耐久性, 性质稳定, 同时低温条件抗弯曲性能, 抗脆裂性能和抗冲能力较强, 重量轻, 壁薄, 水力条件最好, 伸缩性和抗蠕变性好, 有一定抗紫外线能力, 安装连接方式多样, 适用不同环境, 同时能够再生, 是一种好的管材, 但目前国内还没有PB树脂原料, 依靠进口, 价格较高。PP-R管耐温性能好, 重量轻, 强度好, 耐腐蚀, 无毒, 可回收, 采用热熔连接, 但其管壁较厚。PEX管耐温性能好, 抗蠕变好, 重量轻, 强度好, 耐腐蚀, 无毒, 但施工中没有同材质管件, 需与金属管件连接, 应有较好的施工质量作保障。ABS管强度大, 低温环境不破裂, 耐冲击, 不含任何添加剂, 色彩不能改变, 管件和管材必须采用ABS材料, 粘接固化时间较长。涂塑钢管相对于钢塑复合管, 在卫生条件、安装难易、价格上均具有一定的优越性。以上各种管材, 可同时用于冷、热水的管材有PP-R、PB、PEX, 铝塑复合管, 只用于冷水管材主要是UPVC、ABS、钢塑复合管、孔网钢带塑料复合管。

2.2 卫生间等配水支管:

这部分管材管径在16~25mm, 一般为埋墙或埋地暗装, 接点多。适合这一部分管材的塑料管有:高密度聚乙烯 (HDPE) , 交联聚乙烯 (PEX) , 聚丙烯 (PP-R、PP-C) , 聚丁烯 (PB) 等;复合管材有铝塑复合管、塑复铜管、涂塑钢管等。根据比较:PB、PP-R管性能不错, 但在用于卫生间管道时由于用户分散购买、施工难以形成规模, 且施工人员未能有效培训, 故对这类需专用热熔、电熔工具的管道, 使用受到一定的限制, 最好销售单位能够提供相应的配套服务, 才能有效地被散户接受。PEX管和铝塑复合管因可弯曲、不反弹, 切割方便, 安装工具简单, 目前在卫生间内使用较多, 但安装中需注意常见问题。最近一些地区出现一种新的复合管材塑复铜管, 即在铜管上外套塑料, 既有铜管的优良优质, 又有较好的保温性能, 不失为一种安全耐用的卫生管材, 但价格偏贵。涂塑钢管具有钢管的优点, 又做到了供水水质好, 但不太适宜作热水供应用。

2.3 给水引入管, 室外给水、输水管。

这类管管径大, 要求强度高、耐压好、密封性好、耐腐蚀、水力条件好、抗水锤能力强, 安装简易, 重量轻、寿命长。管径范围在50~200mm以上。适合这一部分管材的管材有:孔网钢带塑料复合管、ABS、UPVC, 涂塑复合管、钢塑复合管。这类管材由于强度及耐压要求高, 全塑料的管材为达到要求热必以增加壁厚的方式来达到目的, 但同时在耗材、内径、水力条件、重要等方面受到影响。相对来说, 复合管在这方面有一定的优势。孔网钢带塑料复合管以冷轧钢带和热塑性塑料为原料, 以氩孤对接焊成型的多孔薄壁钢管为增强体, 外层和内层双面复合热塑料的一种新型复合压力管材, 由于多孔薄壁钢管增强体被包覆在热塑性塑料的连续相中, 因此这种复合管具有钢管和塑料管各自的优点, 又克服了一般复合管二者结合不紧的不足, 具有刚性好, 强度大, 承压高, 重量轻, 膨胀量小, 导热小, 价格低廉的优点, 适合于给不引入管, 室外给水管和大、中型给水输入管道, 同时调整钢带塑料复合管中钢带的厚度和塑料的耐温等级, 可造出广泛耐温耐压管材, 连接方式采用电热熔。不足之处在于:因超压或外力损伤时, 快速修复较难;弯曲度比钢管小, 须用25°、30°等多角度的管件作为弥补。涂塑钢管且有塑料和钢的优点, 但其材料主要以钢管为主, 价格比孔网钢带复合管偏贵。

3 结论

综上所述, 新型建筑给水管材在选用及施工时应考虑:

(1) 管材耐压能力, 特别应注意温度的变化会改变管道承压能力这一事实。

(2) 塑料管的线性膨胀系数比金属管的线性膨胀系数大得多, 明装管道注意设温度补偿装置。

(3) 采用夹紧式安装的管道, 应注意金属接头与管道匹配, 施工安装应由专业人员进行, 保证质量。采用热熔式安装或电熔合连接时, 应使用专用工具进行。

(4) 给水系统中管道所处部位不同在施工安装中有不同特点, 应根据管材的性能选用管道及连接方式。

责任编辑:赵丽敏

摘要：针对新型建筑给水管材的选用与施工进行论述。

市政给排水施工中的管材选择 第10篇

关键词：市政给排水,施工,选择

随着我国城市化进程的加快, 各种新型建材也随着深加工等高新技术的发展而产生。市政排水管道就是其中之一, 从以前单纯的陶土管、钢筋水泥管、铸铁管、钢管的几只独秀变成当前管道工业中十几种管材争鸣共存的局面。同为市政管道, 应根据所排雨污水的化学性质, 将管材使用进行不同程度的细分, 这样才能达到较好的经济效果。

1 市政给排水管材的特点

水泥管道是市政给排水管材中最常见的管材, 它的成本较低、施工操作简单方便, 但由于城市化生活给排水的要求不断提高, 水泥管道的诸多缺点也显现出来。水泥管道的耐腐蚀性较差, 同时砼管自重较大, 在运输、堆放、安装施工时需要大型的吊装设备, 占用大量的人力、物力, 维修不方便。水泥管道经过一定时期的使用后, 水管壁极易滋生细菌, 泄露时容易造成地下水污染。目前在市政工程中的城市雨水管道等普遍采用水泥管道, 为防止管道被腐蚀, 通常在水泥管道内壁进行防腐材料添加, 由于操作比较困难而且防腐效果一般, 加上管道接头一旦处理不好, 也容易造成泄露, 因此水泥管道在不久的将来, 将被新型的复合防腐材料替代是不争的事实。近年来塑料管道以其重量轻、耐腐性好、安装简单、方便等优点在市政管道工程中应用十分广泛。据统计, 塑料管道的能耗损失约为水泥管道的55%, 约为铸铁管道的70%, 经济效益十分可观。同时塑料管道的耐腐蚀性能较好, 而且许多特殊的塑料管道具有更好的特性。高密度聚乙烯双壁波纹管 (HDPE管) , 优点与UPVC基本相同, 无顶部腐蚀, 内表面光滑;他们的缺点也相同, 管道的价格较高, 铺管时要额外小心;但是还有一个优点, 管径可以更大些。HDPE管道供货时带有套管、橡胶圈接头, 或者通过热熔连接。承受的内外部压力更大。但现有市场上的管道质量良莠不齐, 质量检测难度大。与UPVC管类似, HDPE管在砂垫层上铺管, 施工简便, 施工速度快, 但必须控制回填土的方式, 要求对称, 均匀, 薄铺, 轻夯实。玻璃钢夹砂管, 与HDPE管的优点基本相同, 无顶部腐蚀, 内表面光滑;他们的缺点也相同, 较高的价格, 铺管时要额外小心;但是还有一个优点, 管径可以更大些。玻璃钢夹砂管道供货时带有套管、橡胶圈接头, 通过双O型胶圈连接。玻璃钢夹砂管在砂垫层上铺管, 施工简便, 施工速度快, 但必须控制回填土的方式, 要求对称, 均匀, 薄铺, 轻夯实。

2 给排水管材的选择原则

2.1 循环性

任何一种给排水管材都不可能经用而不衰, 所以在选择时应充分考虑其可循环性, 即它能否被回收重复利用和不产生新的污染。如镀锌钢管由于容易锈蚀、影响水质已逐渐被限用甚至淘汰。一部分塑料管由于加入了交联聚乙烯 (PEX) 而不能回用, 又不能降解, 这个问题一直成为管材使用的困扰。现在已有一种不加交联剂的改性聚乙烯 (PERS) 问世, 这使得某些塑料管也具备了可循环性, 值得推广。

2.2 管材价格经济性

在能满足安全给排水的前提下, 花最少的钱选用最合适的管材, 即注重管材的节约性是给排水管材选择的又一重要原则。通常的做法是:在比较管材质量、性能、价格的同时, 还要比施工安装的费用, 将性价比衡量到最优位置再进行选择。

2.3 管材的环保性

现在, 给排水管材可能对水质产生“二次污染”已引起广泛重视。所以, 国家质检部门要求:目前推向市场的管材均要符合国家标准GB/T172191998的要求, 且需经过国家认可的检测部门测试合格后才能投放市场。随着人民生活水平的提高和经济的发展, 现代城市空间有限, 管道理所当然要求暗埋敷设, 且各类新老地下管网纵横交错, 因受施工工艺的影响, 必须采用合适的新型管材来取代传统管材, 才能跟上城市发展的要求, 同时确保管道在使用寿命长、使用性能良好。

3 市政给排水管材的选择

由于管材的质量关系到市政给排水系统能否正常运作, 能否对城市居民正常的给水排水。所以在市政给排水施工中, 必须对管材进行严格的筛选, 才能保障市政给排水系统的正常运作。在市政给排水施工中对管材的要求主要有以下几点:

(1) 强度要求。管材必须要具备足够的强度, 才能保证其能够安全稳定的进行给排水工作。

(2) 抗腐蚀能力要求。由于管材被铺设各在种环境中, 所以必须要求管材具有一定的抗腐蚀能力, 避免管材在受到自然因素的影响而过早的被腐蚀。

(3) 抗渗能力要求。市政排水管材必须要具备抗渗能力, 从而才能有效地防止污水渗出或地下水渗入管材。

近年来塑料管道以其重量轻、耐腐性好、安装简单、方便等优点在市政管道工程中应用十分广泛。塑料管道的管道内壁光滑, 因此水流阻力小, 克服了传统的水泥管道和铸铁管道的水头损失问题。据统计, 塑料管道的能耗损失约为水泥管道的55%, 约为铸铁管道的70%, 经济效益十分可观。同时塑料管道的耐腐蚀性能较好, 而且许多特殊的塑料管道具有更好的特性。例如高密度硬聚氯乙烯又称UPVC或MPVC管, 在目前的市政工程中应用十分广泛, 它的管体硬度大、耐酸碱性强、造价低、阻燃性能好, 因此是比较理想的市政给排水管材。新型的高分子材料在市政给排水管材中的应用开始增多, 如玻璃钢夹砂管具有承压能力好、强度高、重量轻的特点在市政工程中的应用前景很好。玻璃夹砂管的耐酸碱腐蚀性能极佳, 无须进行防腐处理和防腐层加装就能够保证高达50年以上的使用寿命。从长远看来, 玻璃夹砂管的性价比较高, 后期维护成本低, 适合于城市给排水管道, 是未来市政工程管道的发展方向。

4 结束语

在城市的建设发展过程中, 城市的给排水系统对保证城市居民正常生产生活提供的基础保障。随着社会的不断发展, 我国的城市化建设进程不断加快, 在城市的规划建设过程中, 合理的对城市的给排水系统进行建设对于满足城市居民的给排水需求有着极其重要的意义。在现代的市政给排水施工中, 管材的选择对于提高工程的质量能够起到重要的作用。由于目前的建材市场的管材品类繁多, 且质量不一, 所以在选择管材时应该结合工程的实际情况, 并对管材的各种性能进行综合考虑, 从而选择出科学合理、性能优异的管材。总而言之, 在市政给排水施工中的管材选择时, 应该从市政排水系统对管材的要求出发, 然后综合质量、经济、性能三方面对其进行选择, 进而为保障市政给排水系统的正常运作奠定基础。

参考文献

管材钢JCO成型过程弯曲回弹分析 第11篇

关键词：管线钢 有限元模型 弯曲回弹

1 管线钢介绍

从管线建设的发展趋势来看，X80管线钢在工程上的应用将逐渐增加。X80级管线钢的需求不断增长，原因是通过采用高钢级管线钢管提升管道输送压力可提高输送（天然气）效率和减薄管道壁厚，相应地减少焊接材料消耗，可以节省购买管线钢材和焊接材料费用，从而节约建设输送管线的投资。

2 JCO成型过程弯曲回弹分析

这次模拟采用各向异性较明显的08AL作为替代材料，建立有限元模型，用dynaform有限元分析软件，设置不同的条件（不同压下量、摩擦系数、凸模半径），进行模拟，并把模拟结果和实验进行对比，最后分析模拟结果。这对高强度管线钢板材的JCO成型过程中的弯曲回弹有一定的指导意义。

3 基于均匀设计的弯曲角的预测

3.1 基于均匀设计和回归分析的弯曲角的预测模型

3.1.1 均匀设计方法安排仿真试验。文中对回弹的预测研究多数集中在定性分析，或者是给出趋势的曲线图。事实上，实际生产中对回弹量和工艺参数的选择都是定量的。所以，只给出定性的结果图，对实际生产的指导作用有限。实验结果是多个因素的影响，这些因素是相互联系、相互制约的，它们客观的作用在一个物体上，为了能够深入的了解其本质。为了能够更好的指导实践，本文将利用各工艺参数对回弹量的影响程度量化，建立他们之间关系的回弹量的预测数学模型。在大量的实验中，寻找在随机性后面的统计性规律，也就是进行回归分析。

3.1.2 建立模型（各向异性）。这次试验和模拟采用的材料为08AL，其中材料参数为：屈服强度250Mpa，强度系数为511.81 Mpa，弹性模量为156.436Gpa，泊松比为0.3，硬化指数为0.19，0度方向的各向异性为1.64，45度方向的各项异性为1.12，90度方向的各向异性为2.10。

3.1.3 建立模型（各向同性）。各向同性模型的建立与各向异性基本相同，基本的材料参数均相同，只是各向异性指数不同，0度、45度、90度三个方向的指数均为1。

3.2 模拟结果均匀设计分析

通过均匀设计软件，采用多元回归的方法把上面已经模拟的12组数据的结果进行均匀设计，归纳出一个方程，然后就可以直接输入一些初始条件到弯曲角的结果。指标（y）：卸载后的弯曲角；因素（x1）：卸载前的中心角；因素（x2）：摩擦系数；因素（x3）：凸模半径。

3.2.1 均匀设计分析。指标数：1，因素个数：3，运行次数：12；试验设计选用均匀设计表U12*（12 10）。

各因素水平数相等。如下表1所示：

■

①第一次建立回归方程

拟建立回归方程：

α=b（0）+ b（1）×φ+b（2）×f+b（3）×Rp （1）

回归系数b（i）：

b（0）=184.27

b（1）=-1.0243

b（2）=20.460

b（3）=1.2161e-2

经分析，第3方程项对回归的贡献最小，对其进行显著性检验：检验值F（3）=8.606e-2，临界值F（0.05，1，8）=5.318，F（3）≤F（0.05，1，8），此方程项不显著，需要剔除。

②第二次建立回归方程

第1次剔除不显著方程项，新建回归方程：

α= b（0） + b（1） ×φ+ b（2）×f（2）

其中，回归系数b（i）：

b（0）=185.41

b（1）=-1.0220

b（2）=17.521

继续分析，第2方程项[X（2）]对回归的贡献最小，对其进行显著性检验：检验值F（2）=1.151，临界值F（0.05，1，9）=5.117，F（2）≤F （0.05，1，9），此方程项不显著，需要剔除。

③第三次建立回归方程

第2次剔除不显著方程项，新建回归方程：

α= b（0）+ b（1）×φ（3）

回归系数b（i）：

b（0）=186.24

b（1）=-1.0131

对第1方程项[X（1）]进行显著性检验：检验值F（1）=99.49，临界值F（0.05，1，10）=4.965，F（1）>F（0.05，1，10），此方程项显著。

3.2.2 均匀设计结果。因变量的y的每一个观察值与对应的自变量x之间的线性关系可表达为下面的回归模型：

α=186.24-1.0131×φ（4）

α——卸载后的弯曲角

Φ——卸载前中心角

通过此公式就可以在该模型下预测卸载后的弯曲角。

3.3 实验结果的验证

将实验结果依次带入以上回归模型，计算出结果。模拟结果与实验结果的相对误差在5%以内，说明了本文所建立的模型的正确性和准确性比较高。通过回归方程计算的弯曲角与实验值的相对误差最大误差为5.03%，这说明经过均匀分析和多元回归分析所建立的回归模型也具有很高的准确性。

3.4 管线钢板材弯曲回弹模拟

本部分主要对管线钢板材X70进行回弹分析，通过对X70建立有限元模型，用dynaform有限元分析软件，设置不同的条件（不同压下量、摩擦系数、凸模半径），进行模拟，并把卸载后的回弹角和实验进行对比，这对JCO成型过程中的卸载后的弯曲角的确定有很重要的指导意义。

①材料模型的建立。材料参数：板料厚度为19.1mm，压下量的范围为-6.3～3。杨氏模量为245Gpa，泊松比0.3，强度系数893.9，硬化指数0.0829。网格的划分，运动曲线的定义，模拟的过程可根据前述的原则定义。

②结果分析。根据实验的中心角计算卸载后的弯曲角，并和模拟的卸载后的回弹角进行比较。结果如下表2所示：

■

通过以上数据可以看出，工厂数据和模拟数据的相对误差最大值为6.05%，这说明所建立的模型是正确的。对JCO成型的生产具有一定的指导意义。

4 结论

本文对08AL在不同条件下（凸模半径、弯曲角、摩擦系数）卸载后的弯曲角进行了分析，之后又对模拟结果进行了均匀设计、多元回归分析，归纳出回归方程。本文还对高强度管线钢X70进行了回弹的模拟。并把卸载后的回弹角和工厂数据进行对比，发现模拟数据和工厂数据的相对误差最大值为6.05%，这说明所建立的模型是正确的。对JCO成型的生产具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]戚鹏，辛献杰，王永智.工艺参数和材料性能对板料成形回弹的影响[J].锻压装备与制造技术，2007（01）：37-40.

[2]张冬娟.板料冲压成形回弹理论及有限元数值模拟研究[D].上海：上海交通大学，2006.9.

[3]罗晋平.有限元分析软件dynaform在冲压技术中的应用[J].苏州职业大学学报，2005（2）：77-79.

[4]史艳莉，吴建军.各向异性屈服准则的发展及应用[J].锻压技术，2006（1）：99-103.

管材施工技术 第12篇

关键词：顶管,拉管,排水施工,新型化学管材

随着天津市市容环境提升工作的不断开展, 备受瞩目的“天津市北郊生态公园”即将启动实施, 然而拟建公园所在区域现状环境极为恶劣, 污水肆意排放, 随处可见污水沟坑, 蝇虫漫天飞舞。大双片区污水干管工程的实施不仅能改善公园周边居民、商业、工业区排放的污水对水系环境的污染, 而且能解决京津快速路、九园路沿线两侧区域的污水排放问题。

工程范围为京津快速路 (北起滨保高速, 南至永定新河北路) 及九园路 (西起京津快速路, 东至京津塘高速, 见图1) 。

1 工程特点

1) 工程沿京津快速路西侧铺设管径为DN500~DN800 mm污水管道。京津快速路为现状公路, 两侧有民宅、工业、商业、加油站等建筑, 按照规划管线位置, 需穿越部分现状建筑物、交叉路口及硬化铺装的广场, 且在京津快速路与九园路交口处需穿越现状郎园引河。

2) 工程沿九园路北侧铺设管径为DN1000~DN1 400 mm污水管道。九园路为现状公路, 两侧建筑较少, 北侧为现状郎园引河, 河道与道路之间为绿化带, 宽度不一, 除靠近京沪铁路和京津塘高速段绿化带较宽外, 在京沪铁路至京津塘高速之间的路段基本无绿化带, 道路人行道边线与河道上口线重合, 无管道开挖工作面, 且管道需穿越现状京沪铁路。

3) 京津快速路沿线收集的污水大部分为居民生活污水, 而九园路两侧分布大量化工企业, 沿线收集的污水为腐蚀性较强的工业污水, 不宜选用普通钢筋混凝土管道。

2 多种管道施工方式

由于工程部分污水管道的开挖条件不乐观, 因此需根据污水管道管径大小采用拉管或顶管的非开挖施工方式, 具体管道施工方式如下。

2.1 具备开挖条件且挖深≤6.5 m的管道, 采用明开挖施工方式

开挖段地面高程为3.030~3.074 m, 基槽底高程为0.350~-2.713 m, 管道基槽挖深为3.200~5.787 m。根据工程地质勘察报告, 考虑到开挖段地势狭窄, 建议采用混合槽形式, 即上部2 m采用1∶0.75放坡开槽形式, 下部采用支撑槽形式。

2.2 不具备明开挖条件, 且DN≤700 mm的管道, 采用拉管施工方式

采用定向钻进拉管技术。钻机施工中的导向, 采用无线电传感仪器测控, 其发射单元位于钻头内, 连续地发出电磁波, 接收单元位于导向员或机械操作者处, 接收机能检测钻头深度、水平位置、倾角、钻头板角度、温度等数据, 通过这些数据指导操作手操控钻机。

施工中遇到的一个主要问题是防沉降。由于回扩头的质量大小不同, 加之不良土质的影响, 在管道的外边必然产生间隙, 为杜绝在穿越交叉路口时有沉降, 采取措施有:

1) 分多次完成扩管, 尽可能消除土体受挠动后的变形;

2) 选择适于管径的刀头, 尽量减小空隙;

3) 采取补救措施, 对有可能发生下沉的管段随管注浆。

2.3 不具备明开挖条件, 且DN≥800 mm的管道, 采用顶管施工方式

顶管段需穿越河道、广场等地上较大宽度的障碍, 需长距离顶管, 且京津快速路段顶管的管径最大为DN800 mm, 九园路段顶管的管径大多为DN1200 mm, 因此本顶管工程的特点是:管径小、顶进距离长, 随着顶进距离加长, 长细比变大, 顶管的刚度降低, 挠度变大;另外因管径小, 与土的接触面积小, 土对管节的约束力小, 如遇到软土, 顶管极容易偏移, 导致纠偏难度加大。

本工程顶管施工需解决2个难点:减小顶进阻力和及时纠偏顶管轴线。经研究采取以下方式。

1) 顶管施工采用泥水平衡法。与其他类型的顶管相比, 泥水顶管施工时阻力最小。

2) 在顶管过程中采用触变泥浆施工法, 即在管道顶进过程中压入泥浆减小顶管顶进的阻力。触变泥浆在地面泥浆站配制后, 经液压注浆泵增压后, 进入输浆总管, 通过环形分管注入顶管机及管节的压浆孔形成泥浆套。当管节顶进时, 利用掘进机尾部环向均匀布置的4只压浆孔, 与顶进同步跟踪注浆, 确保当掘进机向前时在其后形成的环形空隙立即被泥浆所充填, 从而形成完整的泥浆环套, 极大减小顶进阻力。

3) 在及时纠偏顶管轴线方面, 采用工具头自身纠偏法。如果测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势增加时, 增大纠偏力度 (以5 mm为一个单元) ;如果测量偏位趋势稳定或减少时, 保持纠偏力度, 继续顶进;当偏位趋势相反时, 将纠偏力度逐渐减少。

2.4 管道穿越现状京沪铁路支线处, 采用外套管道的顶管施工方式

通过与铁路管理部门沟通, 本段管道穿越现状京沪铁路支线处采用外套DN1650 mm顶管管道的施工工艺, 顶管管材采用钢承口钢筋混凝土管, 内套管材采用DN1200 mm玻璃钢夹砂管道。其顶管过程与前述相同, 内外套管间隙采用吹砂填充。

3 多种管材的选用

结合多种排水管材性能的比较, 综合本地区的地质条件、施工条件、输送污水水质等因素, 该工程管材的选择分以下情况。

3.1 京津快速路段

本工程京津快速路沿线收集的污水为居民生活污水。普通钢筋混凝土管道具有应用时间长、经验成熟、回填无特殊要求、造价较低等优点, 京津快速路沿线明挖段采用普通钢筋混凝土管道。

用于拉管施工的管材一般应满足韧性高、抗拉能力强、抗刮痕能力好等特点。PE管具有独特的柔韧性和抗拉性, 其断裂伸长率一般可达600%以上, 弯曲半径可以小到管径的20~25倍, 可蛇行敷设, 易于绕过障碍物;PE管还具有优异的抗冲击、抗地震、抗磨损性能, 接口焊接工艺简单、材质轻、易搬运, 工程拉管施工段管材采用PE拉管管材。

顶管施工常用的管材为抗压力大的钢筋混凝土管、钢管、球墨铸铁管和玻璃钢夹砂管等刚性材料。虽然钢筋混凝土管道管壁较厚、比较笨重, 但其接头连接比较快, 仅需几分钟至十几分钟, 且无需另作防腐处理, 采用顶管施工上优于钢顶管;钢筋混凝土管在经济性方面远胜于球墨铸铁管及玻璃钢夹砂管, 且本段输送生活污水, 腐蚀性较小, 从经济性方面及应用经验成熟方面考虑, 采用钢承口钢筋混凝土管道。

3.2 九园路路段

此路段主要收集九园路南北两侧工业园区的工业污水, 具有较强腐蚀性, 该段均采用抗腐蚀性能较强的新型化学管材。

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管道的结构特点是以高密度聚乙烯为基体 (内外层) , 将表面涂敷粘接树脂的钢带成型为波形而作为主要支撑结构, 并与聚乙烯材料缠绕复合, 形成整体的螺旋波纹管。这就意味着, 该管材可将钢材的高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔韧性等优良特性有机地结合起来。钢带增强聚乙烯螺旋波纹管道除保留许多塑料排水管的优点, 如耐腐蚀、寿命长、柔韧性好、耐磨、重量轻及安装简便快捷外, 还具有高环刚度和节约材料成本2个独特的优势。因此, 本段中具备明挖条件的管段, 管材采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管。

玻璃钢夹砂管具有重量轻、耐腐蚀、摩阻系数小、寿命长、管道和接口抗渗强度高等优点, 尤其是在顶进法施工中, 玻璃钢夹砂管除了上述特点外, 还具有顶力小、易纠偏、不沉头、顶进速度快等特性, 因此在有关规范中也明确推荐玻璃钢夹砂管。九园路路段存在道路人行道边线与河道上口线重合, 导致沿线管道局部无开挖, 且本段管道输送工业污水, 具有较强腐蚀性, 本路段顶管管材选用玻璃钢夹砂管。本工程采用玻璃钢夹砂管顶管段约2.8 km, 单段顶进最大距离350 m。在实际施工过程中, 由于玻璃钢夹砂管具有管壁薄、管道外径相对小、表面光滑等特点, 其顶力仅为钢筋混凝土管的55%~60%, 施工速度较钢筋混凝土顶管速度提高1倍。

4 结语