盐化工非金属给排水管道连接与安装研究

韩海英,张亚宁

(1.榆林学院 基本建设处,陕西 榆林 719000;2.榆林学院 建筑工程学院,陕西 榆林 719000)

1 前言

盐化工产业园区内部存在大量的给排水管道。这些管道有些用于维系园区内企业的生产,有些则用于保证园区内人员的基本生活。随着《环境保护法》《安全生产法》《水污染防治行动计划》等法律法规的实施,政府对盐化工产业园区内部废水排放、节能环保设施的应用等的重视程度原来越高,园区内部分给排水设备必须以非金属代替金属,以增强盐化工产业园区内的环保、节能、安全性等[1-3]。文章针对盐化工产业园区内部非金属给排水管道的连接和安装方法等进行论述,旨在为盐化工产业园区给排水体系非金属管道代替金属管道等工程提供借鉴。

2 盐化工给排水管道特点

2.1 盐化工给排水管道分类

盐化工产业园区内的给排水管道种类极为复杂,除具有与一般企业园区相同的供水、排污管道外,还分布有大量的专用管道用于输送腐蚀性气体、液体、固体粉末的工艺管及排放管等[4-7]。图1为盐化工产业园区产检非金属给排水管道分类情况。

2.2 盐化工给排水管道特点

根据管道介质压力分类,一般可以将盐化工产业园区内的给排水管道分为低、中、高、超高压管道,对应管道介质压力分别为低于25 MPa、4～6 MPa、10～100 MPa、高于100 MPa[8-10]。

按照介质性质进行分类,可将给排水管道分为汽水介质管道、腐蚀性介质管道、化学危险品介质管道、易凝固沉淀管道及含颗粒物管道等。汽水介质管道内主要通过过热水蒸气、饱和水蒸汽等;腐蚀性介质管道主要通过硝酸、硫酸、盐酸等;化学危险品介质管道主要通过毒性气体、窒息性气体等;易凝固沉淀管道主要通过中油、沥青等;含有颗粒状物料介质管道主要通过一些显著颗粒状水固混合物等。

根据管道材质分类,可以将盐化工产业园区内管道分为金属材质管道和非金属材质管道等。传统的盐化工产业园区内使用的金属管道大多为碳钢、合金钢、铝合金、钢合金等材质;非金属管道则包括水泥管道、塑料管道、玻璃钢管道等。

根据管道介质压力和介质性质进行分类时,部分管道会存在条件重合现象。因此,文章将会根据管道材质进行分类,对不同材质管道的连接与安装方法进行论述。

2.3 非金属管道连接与安装难点

非金属管道如钢筋水泥管道等本身具有重量大、不易变形等特征,在安装管道接头时存在远高于金属管道的安装难度。对非金属管道连接与安装时常见的难点及问题总结如下。

2.3.1 很难采用螺纹连接

非金属管道如钢筋混凝土管道、塑料管道和玻璃钢管道在连接时通常都不能采用螺纹连接。这是非金属管道与金属管道相比较大的差异之一。不能采用螺纹方式连接会对管道的接头尺寸、布设设计灵活性等形成较大的影响。

2.3.2 很难采用焊接连接

焊接是化工产业园区给排水金属管道布设中最常见的连接方式之一[11]。而采用非金属管道以后,焊接这种连接方式通常很难继续使用。大多数情况非金属管道都要采用粘接方式进行连接,粘接过程中工艺处理不当有时会对管道材质形成过度腐蚀形成漏点等。因此,在非金属管道的连接过程中很难应用较为便捷的焊接工艺,进一步提高了管道制作过程中尺寸等的精准度要求。

3 盐化工非金属管道布设要点

3.1 一般布设流程

现代盐化工产业园区的非金属管道连接与安装主要包括管道布置、管道选材与接口等流程,见图2。

图2 盐化工产业园区非金属给排水管道布设流程Fig.2 Layout process of non-metallic water supply and drainage pipelines in the salt chemical industry park

一般盐化工产业园区非金属给排水管道布设主要包括图中所示的五个主要流程,涵盖了设计、选材、施工等环节。

3.2 一般布设要点

管道基础设计包括合理的管道规划、化工装置布置、工艺管道的路线设计等,是开展后续各种工作的基础;管道选材与接口则包括根据传导介质基本性质选择何种管道材质及确定管道材质以后选择使用何种接口及接口方式等;阀门选型则主要包括选择阀门的种类、型号等;开发管沟是管道布置前的重要环节,施工人员在地质条件良好、土质均匀的路线进行施工时,管沟的位置不能在地下水位较高处,即便管沟挖的深度较大或超过了当地一般地下水位也不需要进行边坡支护,如果地质条件较差、土质不均匀或当地雨水特别丰富,则应采用钢板桩进行支护或通过详细计算适当增加管沟斜坡的斜率[12-15];管道布置的实际施工至关重要,需要施工人员着重针对不同材质、不同介质等的管道连接与安装工艺进行仔细分析才可以开展后续施工。

4 盐化工非金属管道连接与安装

4.1 钢筋混凝土管道

钢筋混凝土管道常见于盐化工产业园区的给水管,目前排水环节普遍不再使用钢筋混凝土管道[16-18]。盐化工产业园区内的钢筋混凝土压力管道大多以橡胶圈作为接口,采用承插式方式对管道进行连接,见图3。

图3 钢筋混凝土压力管道连接方式Fig.3 Connection method of reinforced concrete pressure pipeline

钢筋混凝土压力管道大多采用承口与插口配合的方式进行连接。在承口与插口处有一橡胶圈。该橡胶圈的断面为圆形,能够承受钢筋混凝土较大的自重及工作过程中大量液体流动带来的内压力。常见的钢筋混凝土压力管道连接与安装方法有千斤顶拉杆法、倒链拉入法、牵引机拉入法等。

4.1.1 千斤顶拉杆法

利用千斤顶拉杆法对接钢筋混凝土管道承口与插口时,第一步需要在管沟两侧各挖一能够承载方木的竖槽,竖槽的尺寸需要与方木一致;第二步将拉杆工艺需要的钢丝绳、换轮等与千斤顶进行连接;第三步启动千斤顶以后将插口顶入钢筋混凝土压力管道的承口,每顶入一根插口加一根钢拉杆,直至所有管道形成自锁退拉系统。在利用千斤顶拉杆法进行钢筋混凝土压力管道连接时,需要格外注意钢拉杆数量与管节数量一致,通常每安装10根管道需要移动一次方木。

4.1.2 倒链拉入法

千斤顶拉杆法可以看作一种正向拉链拉入法。与之对应的是一种采用相反思路进行钢筋混凝土压力管道连接的倒链拉入法。在利用倒链拉入法进行施工时,需要在第一步将钢筋混凝土管道按顺序排列好;第二步在已经排列好的管道上紧固钢丝绳;第三步在待拉入的管道成扣除安置一能够带动插口的后背横梁;第四步将第二步紧固完成的钢丝绳与倒链进行连接并对正;第五步拉动倒链将每一节管道的插口全部插入承口中并紧固;在利用倒链拉入法进行钢筋混凝土压力管道连接时,需要注意没接一根管道将钢拉杆的数量提升一节,安装10根左右管道移动一次栓管位置。

4.1.3 牵引机拉入法

牵引机拉入法是以上两种方法的结合。施工人员利用牵引机在待连接的管道承口位置横放一根后背方木,将方法4.1.1和4.1.2中使用的相同滑轮组等与钢丝绳进行紧固连接,直接启动牵引机代替人工和千斤顶即可完成插口与承口的对接。但是这种方法有时会带来较大的施工误差。在安装完成管道以后,施工人员需要进行仔细的观察,看是否有对接情况不理想的管道,防止管道出现松动等。

4.2 塑料管道连接与安装

塑料材质的给排水管道主要出现在盐化工产业园区的原材料供应、废液输送、废弃输送等环节[19-20]。塑料材料或复合材质排水管道在盐化工产业园区的应用越来越广泛。常见的塑料管道连接与安装方式见图4。

图4 塑料管道连接方式Fig.4 Plastic pipeline connection method

盐化工产业园区内的塑料管道连接与安装方式主要包括热熔、电熔、粘接等。其中,热熔、电熔主要应用于高密度聚乙烯管道;粘接主要应用在聚氯乙烯管道。

4.2.1 高密度聚乙烯管道连接与安装

高密度聚乙烯管道内壁光滑、耐腐蚀性,通常不会因为与管道内的流动介质发生反应而出现腐蚀等。因此,高密度聚乙烯的内壁通常摩擦力很小,不会给产业园区形成额外的能源消耗。其一般液体压力损失低于碳钢30%。在利用热熔与电熔工艺进行高密度聚乙烯管道连接与安装时需要注意:首先,连接前需要对高密度聚乙烯管道前后两端各预留一定距离,在校正两根高密度聚乙烯管道后确保错边不大于管道壁厚的10%;其次,需要严格控制加热时间、加热温度等,在完成加热以后需要迅速完成前后两根管道的完全接触并保证接触完成以后的管道边缘均匀;最后,采用电熔承插时,需要保证管道表面不存在污染物,在电熔冷却期间不能随意移动管道或对管道施加任何外力。

4.2.2 聚氯乙烯管道连接与安装

聚氯乙烯管道连接大多采用粘接工艺,粘接则需要应用专用的粘接剂,而粘接剂的具体类型则需要根据管道内截至成分进行选择。聚氯乙烯管道连接与安装的重点包括:首先,聚氯乙烯管道连接与安装时要保证管道坡口在12°左右,倒角长度一般在2.75 mm左右;其次,涂胶时需要按照先承口后插口的顺序进行涂抹,而承口的涂抹需要由内向外均匀涂刷;再次,粘接时尽量不对承口或插口进行旋转,尤其当插口已经插入最顶端以后绝对不能再进行旋转;最后,管道的布设需要保证再沟槽内人工连接,决不可对管道进行抛、扔、踩等。

4.3 玻璃钢管道连接与安装

玻璃钢管道在盐化工产业园区内的应用较少。在连接与安装时,需要使用柔性绳索而不能使用钢丝绳进行吊装,且在安装时需要在管沟内提前布设柔软的橡胶等物品方式玻璃钢管道断裂。此外,在铺设时需要保证管沟至灌顶以上500 mm范围内回填土中不含有硬物或其他能够对玻璃钢管道形成伤害的物质。

5 结语

随着现代盐化工产业的不断发展,以非金属管道替代金属管道已经成为盐化工产业园区内给排水管道布置时的重要思路。文章认为尽管从管道介质等角度来看,非金属管道具有一般金属管道无法比拟的耐腐蚀性、化学稳定性等优势,但管道本身的连接与安装难度却高于金属管道,需要对其连接与安装工艺等进行详细分析,结合管道内介质压力、性质等选择适当的管道材质和连接工艺等。