關(guān)于涂塑復(fù)合鋼管在東山供水工程中的應(yīng)用

尹可婷

（山西東山供水工程有限公司 山西太原030002）

1 工程概況

1.1 招標(biāo)階段壓力鋼管概況及采用涂塑復(fù)合鋼管的理由

山西東山供水工程位于山西省晉中市，是一項(xiàng)跨流域調(diào)水工程，工程輸水管線長256.64 km，共包含3座泵站。其中3 個泵站出水池前后連接段均使用壓力鋼管，泵站壓力鋼管主要涉及到3 個標(biāo)段，招標(biāo)階段各標(biāo)段壓力鋼管均采用一般防腐形式，鋼管內(nèi)防腐采用無毒環(huán)氧類涂料，鋼管外防腐采用環(huán)氧煤瀝青。目前從已施工標(biāo)段鋼管實(shí)施情況看：大口徑鋼管的內(nèi)、外防腐質(zhì)量欠佳，小口徑鋼管的內(nèi)防腐僅兩端部分可實(shí)施而鋼管內(nèi)部無法實(shí)施。存在小口徑鋼管內(nèi)防腐實(shí)施難度大且鋼管運(yùn)行期防腐維護(hù)難度大、成本高的問題。根據(jù)類似工程情況，鋼管一般防腐的防腐效果欠佳，非專業(yè)防腐施工尤其是在施工現(xiàn)場進(jìn)行鋼管防腐施工質(zhì)量難以控制，管道糙率也相對較大，使用壽命較短。

1.2 涂塑復(fù)合鋼管

新型防腐鋼管-涂塑復(fù)合鋼管是以滿足工程需要的焊接鋼管或無縫鋼管為基管，通過拋丸處理、高溫交聯(lián)等特殊工藝在其內(nèi)、外壁復(fù)合超強(qiáng)附著力的高分子化學(xué)材料而成，涂塑復(fù)合鋼管包括涂塑鋼管和襯塑鋼管，它是鋼管與塑料管優(yōu)良性能的結(jié)合體，既有鋼管的優(yōu)點(diǎn)又有塑料的耐腐蝕性能，具有長效的防腐性能，是一種性價比較高的新型環(huán)保節(jié)能管材。

涂塑復(fù)合鋼管主承壓部分完全由焊接鋼管承擔(dān)，其塑料層起防腐保護(hù)作用。涂塑復(fù)合鋼管具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，防腐能力強(qiáng)，阻力系數(shù)小，承壓性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫性好，使用壽命長，運(yùn)行費(fèi)用低，安裝簡單等特點(diǎn)。

下面針對東山供水工程泵站壓力鋼管，對管徑及壁厚等進(jìn)行計(jì)算分析。

2 招標(biāo)階段各標(biāo)段泵站壓力鋼管設(shè)計(jì)參數(shù)

3 個標(biāo)段壓力鋼管均采用泵站最大設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算工壓，未進(jìn)行分段；鋼管壁厚計(jì)算均按鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范考慮了2 mm 的腐蝕裕量。各標(biāo)段鋼管招標(biāo)參數(shù)見表1。

表1 各標(biāo)段鋼管招標(biāo)參數(shù)表

3 各標(biāo)段采用涂塑復(fù)合鋼管管徑計(jì)算、壁厚計(jì)算

3.1 管徑調(diào)整計(jì)算

招標(biāo)階段各標(biāo)段壓力鋼管糙率n 均采用0.012 偏大，如采用涂塑復(fù)合鋼管，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果、工程應(yīng)用實(shí)例并結(jié)合本工程實(shí)際，鋼管糙率n 采用平均糙率0.009，泵站出水池連接鋼管按工作壓力分成兩段，則涂塑復(fù)合鋼管管徑可以減少。

管徑計(jì)算中壓力管道水頭損失：

式中：hw——總水頭損失，m；

k——考慮管道的局部水頭損失，取系數(shù)1.15；

hf——沿程水頭損失，m；

v——流速，m/s；

L——管道長度，m；

R——水力半徑，m。

計(jì)算結(jié)果為：鋼管內(nèi)徑1 800 mm 可縮減為1 600 mm，鋼管內(nèi)徑1 400 mm 可縮減為1 300 mm。詳見表2。

表2 涂塑復(fù)合鋼管管徑計(jì)算表

3.2 壁厚計(jì)算

管壁厚度計(jì)算：

式中：δ——管壁厚度，mm；

rw——水的重度，kN/m3；

H——包括水擊壓力的設(shè)計(jì)水頭，m；

D——鋼管內(nèi)徑，m；

[σ]——鋼材允許應(yīng)力，MPa，[σ]=0.55σs×0.75，其中容許應(yīng)力系數(shù)為0.55，容許應(yīng)力的降低系數(shù)0.75，σs為鋼材屈服強(qiáng)度，取235 MPa；

φ——焊接系數(shù)，取0.9。

壁厚計(jì)算時，泵站水錘壓力采用1.5 倍的系數(shù)，有一定的安全余量，參照類似工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擬采用壁厚按計(jì)算取整。計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 涂塑復(fù)合鋼管壁厚計(jì)算表

4 工程量對比及費(fèi)用估算

根據(jù)表2 中鋼管的長度，按招標(biāo)階段鋼管壁厚與采用鋼塑復(fù)合管壁厚相比，分別計(jì)算出鋼管的鋼材用量及內(nèi)外防腐面積。

估算結(jié)果為：鋼材用量減少1 832.8 t，內(nèi)防腐面積減少4 566.3 m2，外防腐面積減少4 757.8 m2，投資費(fèi)用減少2 100 萬元。詳見表4。

表4 泵站鋼管管材用量及內(nèi)、外防腐面積比較表

5 采用鋼塑復(fù)合管對水泵設(shè)備的影響

因各標(biāo)段水泵設(shè)備已招標(biāo)，若采用鋼塑復(fù)合管，平均糙率按0.009 計(jì)算，管徑相應(yīng)減小后鋼管水頭損失未增加，則對各標(biāo)段水泵揚(yáng)程等基本沒有影響，同時也滿足運(yùn)行要求。

6 結(jié)語

經(jīng)過比較，傳統(tǒng)工藝防腐鋼管改用涂塑復(fù)合鋼管后，鋼材用量及鋼管防腐面積減少，可節(jié)約工程投資；每節(jié)鋼管重量減少，鋼管的運(yùn)輸、吊裝及安裝更加方便，降低了施工成本，提高施工速度?？蔀轭愃乒こ淘O(shè)計(jì)提供參考借鑒。