淺談火力發(fā)電廠海外工程循環(huán)水管材

【摘要】本文簡要介紹火力發(fā)電廠海外工程循環(huán)水管采用過的幾種型式及材質(zhì)，并淺談一下海外工程循環(huán)水管設計中應注意的問題。

【關鍵詞】火力發(fā)電廠；海外工程；循環(huán)水管；管材

1.概述

火力發(fā)電廠國內(nèi)工程一般需要通過循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化分析后推薦循環(huán)水管的型式、材質(zhì)及口徑等，但本文作者所參與的海外工程一般由業(yè)主直接確定或通過總承包合同技術要求確定循環(huán)水管材。

本文分別簡要介紹襯膠鋼管、玻璃鋼管及預應力鋼筒混凝土管三種耐海水的循環(huán)水管的型式及材質(zhì)。

2.循環(huán)水管的型式及材質(zhì)

2.1 襯膠鋼管 （Rubber Lined Steel Pipe-RSP）

襯膠鋼管是一種外部以鋼或者硬質(zhì)結構為管道骨架，內(nèi)襯耐磨、防腐以及耐高溫的橡膠作為襯里層的復合管材。設計應根據(jù)循環(huán)水管結構計算后確定襯膠鋼管的鋼管部分外徑及壁厚，鋼管采用20#，Q235B或ASTM A53-A，并在鋼管外壁上設置一定間距的剛性環(huán)。管道內(nèi)襯膠材料采用天然、乙丙、氯丁、丁基、丁腈、氯化丁基橡膠、氟膠等其他耐腐蝕抗老化橡膠，含底涂及粘接劑，內(nèi)襯厚度可取5mm。DN800及以上的襯膠鋼管在運至現(xiàn)場前管段前后各預留300mm的補膠段，待在現(xiàn)場焊接后再手工補襯及外壁防腐補口及補傷；小于DN800的襯膠鋼管采用法蘭連接?，F(xiàn)場補膠層搭接長度不小于50mm，貼襯膠板時，搭邊要直，襯里不能有十字形搭邊，襯膠完后須用壓輥對接口進行壓實，之后用密封膠封口。襯膠鋼管的安裝環(huán)境及條件不同于一般管材，襯膠鋼管現(xiàn)場補膠對環(huán)境濕度要求較高，且補膠時應考慮管內(nèi)通風，應在管道廠家的指導下進行。

循環(huán)水襯膠鋼管的內(nèi)襯膠材料常采用氯丁橡膠或丁基橡膠，其物理特性：拉力強度≥10MPa；伸長率≥300%；磨損系數(shù)≤0.06%；線膨脹系數(shù)4×10-5/℃；水蒸汽滲透系數(shù)2.6×10-4 g·cm/24hrs·m2·mmHg；硬化收縮率3%；粘接強度6N/mm；熱變型溫度110℃（最高時可達140℃）；使用溫度-液體中-20℃～90℃（氣體中100℃）。

在進行循環(huán)水襯膠鋼管設計時，應特別注意：應先落實業(yè)主對循環(huán)水內(nèi)襯膠材料，襯膠厚度及材料標準的要求及其他一些細節(jié)問題后編寫技術規(guī)范書以便管道招標采購順利進行。管道施工圖應與廠家配管圖完全對接。不允許在已經(jīng)敷設好的襯膠鋼管上焊接或開孔。管道廠家在生產(chǎn)管道前應向總包方及業(yè)主提交管道表面處理、鑲內(nèi)襯、橡膠硬化和試驗程序及標準等的詳細說明書及報告書。

2.2 玻璃鋼管 （Glass Reinforced Plastic Pipe-GRP）

玻璃鋼管分為純玻璃鋼管和玻璃鋼夾砂管兩大類，兩者的主要區(qū)別是前者為纖維纏繞實心玻璃鋼結構，后者是采用連續(xù)纖維纏繞和夾砂工藝成型，而管壁中間區(qū)域做成樹脂砂漿層以增加管壁厚度，提高剛度，增強抗外載能力。玻璃鋼管是一種以玻璃纖維及其制品為增強材料，以不飽和聚酯樹脂（熱固性樹脂）等為基體材料，夾砂管則以石英砂及碳酸鈣等無機非金屬顆粒材料為填料，采用定長纏繞工藝、離心澆鑄工藝、連續(xù)纏繞工藝方法制成的管道。玻璃鋼管采用承插雙O型橡膠圈連接，與鋼管之間采用法蘭連接。由于受制作和安裝精度的限制，有些情況下，要求在施工現(xiàn)場把標準長度的玻璃鋼管和管件切成所需長度的短管和附件；在進行管道修理時也會遇到類似的情況。在這種情況下，對接包纏連接是一種最佳選擇，有時是唯一可能的選擇。當管線承壓時，在彎頭、三通、變徑、Y型管、盲端以及其他方向有變化的地方，會產(chǎn)生不平衡應力，必須采取適當措施，建立相應的構筑物對此加以約束，以免破壞接頭連接處。這些措施主要包括固定支墩、止推/應力墩、混凝土封閉墩及固定支架等。

樹脂澆鑄體的性能應達到下列要求：（a）內(nèi)襯層樹脂：對于定長纏繞工藝和連續(xù)纏繞工藝：拉伸強度：≥60MPa；拉伸彈性模量：≥2.50GPa；斷裂伸長率：≥3.5%。對于離心澆鑄工藝：拉伸強度：≥10 MPa；斷裂伸長率：≥15%。（b）結構層樹脂：拉伸強度：≥60MPa；拉伸彈性模量：≥3.0GPa；斷裂伸長率：≥2.5%；熱變形溫度：≥70℃。循環(huán)水玻璃鋼管的環(huán)剛度等級應不小于5000N/m2。內(nèi)襯層樹脂應采用間苯型不飽和聚酯樹脂或乙烯基酯樹脂或雙酚A型樹脂。DN≥350mm纏繞纖維玻璃鋼管至少含2.5mm厚的富脂內(nèi)襯層。所有玻璃鋼管應沒有壓痕、脫層、裂縫、氣泡、氣孔、富脂區(qū)、貧脂區(qū)等制造缺陷。

在進行循環(huán)水玻璃鋼管設計時應注意：應在各方向有變化的受力點處設置支墩及鎮(zhèn)墩。管道布置時應考慮承插口處的連接間隙。應統(tǒng)一各接口處的法蘭標準。因玻璃鋼管無法現(xiàn)場開孔，設計必須考慮到一些易遺漏的接口，如測壓口、測流口、排氣口及排空口等。玻璃鋼管能否安全穩(wěn)定最主要取決于溝槽開挖及管道回填，因此施工單位必須嚴格按照設計院及管道廠家提出的施工要求進行施工。

2.3 預應力鋼筒混凝土管 （Pre-stressed Cylinder Concrete Pipe-PCCP）

預應力鋼筒混凝土管是指在帶有鋼筒的高強混凝土管芯上纏繞環(huán)向預應力鋼絲，再在其上噴制致密的水泥砂漿保護層而制成的輸水管，是由薄鋼板、高強鋼絲和混凝土構成的復合管材。生產(chǎn)工藝可按立式振動成型工藝。預應力鋼筒混凝土管采用雙膠圈承插口柔性連接，管道與管件連接限制段采用組合夾緊接頭連接。預應力鋼筒混凝土管與焊接鋼管之間采用鋼制承插口連接。

單根標準管段安裝長度宜按4～5m。鋼筒用薄鋼板應采用熱軋薄鋼板，性能符合結構用Q235A鋼和ASTMA570的要求。環(huán)向預應力鋼筋可采用碳素高強鋼絲或冷拔低碳鋼絲。PCCP管承插口接頭用密封膠圈的制造標準和檢驗采用AWWAC301規(guī)定的聚異戊二烯（天然橡膠）制造膠圈，含膠量應不小于60%（按體積計），其它填料由磨細填料組成但不得有橡膠代用品、再生膠和有害物質(zhì)。PCCP管的承插口必須進行防腐處理，承插口連接處進行接頭外部灌漿，內(nèi)部涂抹的方式加強接頭保護。

設計中應注意：與預應力鋼筋混凝土管不同的是，預應力鋼筒混凝土管可制作三通、彎頭及異徑管等管件。承插口及轉(zhuǎn)換節(jié)的連接。管道安裝長度并非管道長度（承插口處有承插長度及連接間隙）。

3.總述

上述三種管材均可用于火力發(fā)電廠循環(huán)水管，并各具優(yōu)缺點，應根據(jù)業(yè)主要求及實際工程需要進行選擇并設計。針對有可能在當?shù)夭少徆艿阑虍數(shù)厥┕挝贿M行管道安裝及施工的海外工程特殊性，設計單位應完全掌握業(yè)主的合同技術要求，在招標采購時應明確各材料特性、管道制作要求、管道連接方式、供貨范圍等，并向安裝單位及土建施工提出詳細的管道安裝要求及管道開挖及回填要求。循環(huán)水管作為火力發(fā)電廠循環(huán)是系統(tǒng)的重要組成部分，設計單位在進行循環(huán)水管的型式和管材選擇及合理配置設計時，應本著投資節(jié)省、科學合理、經(jīng)濟運行的原則，以實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] DL/T 5339-2006，火力發(fā)電廠水工設計規(guī)范 [S]

[2] GB 50013-2006，室外給水設計規(guī)范 [S]

作者簡介

劉建鵬，1980年，男，漢族，廣西荔浦縣，本科，工程師，主要研究：火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)，主要從事：火力發(fā)電廠水工工藝、給排水及消防設計。