鹽化工非金屬給排水管道連接與安裝研究

韓海英,張亞寧

(1.榆林學(xué)院 基本建設(shè)處,陜西 榆林 719000;2.榆林學(xué)院 建筑工程學(xué)院,陜西 榆林 719000)

1 前言

鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)部存在大量的給排水管道。這些管道有些用于維系園區(qū)內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn),有些則用于保證園區(qū)內(nèi)人員的基本生活。隨著《環(huán)境保護(hù)法》《安全生產(chǎn)法》《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等法律法規(guī)的實(shí)施,政府對(duì)鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)部廢水排放、節(jié)能環(huán)保設(shè)施的應(yīng)用等的重視程度原來(lái)越高,園區(qū)內(nèi)部分給排水設(shè)備必須以非金屬代替金屬,以增強(qiáng)鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的環(huán)保、節(jié)能、安全性等[1-3]。文章針對(duì)鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)部非金屬給排水管道的連接和安裝方法等進(jìn)行論述,旨在為鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)給排水體系非金屬管道代替金屬管道等工程提供借鑒。

2 鹽化工給排水管道特點(diǎn)

2.1 鹽化工給排水管道分類

鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的給排水管道種類極為復(fù)雜,除具有與一般企業(yè)園區(qū)相同的供水、排污管道外,還分布有大量的專用管道用于輸送腐蝕性氣體、液體、固體粉末的工藝管及排放管等[4-7]。圖1為鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)產(chǎn)檢非金屬給排水管道分類情況。

2.2 鹽化工給排水管道特點(diǎn)

根據(jù)管道介質(zhì)壓力分類,一般可以將鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的給排水管道分為低、中、高、超高壓管道,對(duì)應(yīng)管道介質(zhì)壓力分別為低于25 MPa、4～6 MPa、10～100 MPa、高于100 MPa[8-10]。

按照介質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行分類,可將給排水管道分為汽水介質(zhì)管道、腐蝕性介質(zhì)管道、化學(xué)危險(xiǎn)品介質(zhì)管道、易凝固沉淀管道及含顆粒物管道等。汽水介質(zhì)管道內(nèi)主要通過(guò)過(guò)熱水蒸氣、飽和水蒸汽等;腐蝕性介質(zhì)管道主要通過(guò)硝酸、硫酸、鹽酸等;化學(xué)危險(xiǎn)品介質(zhì)管道主要通過(guò)毒性氣體、窒息性氣體等;易凝固沉淀管道主要通過(guò)中油、瀝青等;含有顆粒狀物料介質(zhì)管道主要通過(guò)一些顯著顆粒狀水固混合物等。

根據(jù)管道材質(zhì)分類,可以將鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)管道分為金屬材質(zhì)管道和非金屬材質(zhì)管道等。傳統(tǒng)的鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)使用的金屬管道大多為碳鋼、合金鋼、鋁合金、鋼合金等材質(zhì);非金屬管道則包括水泥管道、塑料管道、玻璃鋼管道等。

根據(jù)管道介質(zhì)壓力和介質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行分類時(shí),部分管道會(huì)存在條件重合現(xiàn)象。因此,文章將會(huì)根據(jù)管道材質(zhì)進(jìn)行分類,對(duì)不同材質(zhì)管道的連接與安裝方法進(jìn)行論述。

2.3 非金屬管道連接與安裝難點(diǎn)

非金屬管道如鋼筋水泥管道等本身具有重量大、不易變形等特征,在安裝管道接頭時(shí)存在遠(yuǎn)高于金屬管道的安裝難度。對(duì)非金屬管道連接與安裝時(shí)常見(jiàn)的難點(diǎn)及問(wèn)題總結(jié)如下。

2.3.1 很難采用螺紋連接

非金屬管道如鋼筋混凝土管道、塑料管道和玻璃鋼管道在連接時(shí)通常都不能采用螺紋連接。這是非金屬管道與金屬管道相比較大的差異之一。不能采用螺紋方式連接會(huì)對(duì)管道的接頭尺寸、布設(shè)設(shè)計(jì)靈活性等形成較大的影響。

2.3.2 很難采用焊接連接

焊接是化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)給排水金屬管道布設(shè)中最常見(jiàn)的連接方式之一[11]。而采用非金屬管道以后,焊接這種連接方式通常很難繼續(xù)使用。大多數(shù)情況非金屬管道都要采用粘接方式進(jìn)行連接,粘接過(guò)程中工藝處理不當(dāng)有時(shí)會(huì)對(duì)管道材質(zhì)形成過(guò)度腐蝕形成漏點(diǎn)等。因此,在非金屬管道的連接過(guò)程中很難應(yīng)用較為便捷的焊接工藝,進(jìn)一步提高了管道制作過(guò)程中尺寸等的精準(zhǔn)度要求。

3 鹽化工非金屬管道布設(shè)要點(diǎn)

3.1 一般布設(shè)流程

現(xiàn)代鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)的非金屬管道連接與安裝主要包括管道布置、管道選材與接口等流程,見(jiàn)圖2。

圖2 鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)非金屬給排水管道布設(shè)流程Fig.2 Layout process of non-metallic water supply and drainage pipelines in the salt chemical industry park

一般鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)非金屬給排水管道布設(shè)主要包括圖中所示的五個(gè)主要流程,涵蓋了設(shè)計(jì)、選材、施工等環(huán)節(jié)。

3.2 一般布設(shè)要點(diǎn)

管道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包括合理的管道規(guī)劃、化工裝置布置、工藝管道的路線設(shè)計(jì)等,是開(kāi)展后續(xù)各種工作的基礎(chǔ);管道選材與接口則包括根據(jù)傳導(dǎo)介質(zhì)基本性質(zhì)選擇何種管道材質(zhì)及確定管道材質(zhì)以后選擇使用何種接口及接口方式等;閥門選型則主要包括選擇閥門的種類、型號(hào)等;開(kāi)發(fā)管溝是管道布置前的重要環(huán)節(jié),施工人員在地質(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻的路線進(jìn)行施工時(shí),管溝的位置不能在地下水位較高處,即便管溝挖的深度較大或超過(guò)了當(dāng)?shù)匾话愕叵滤灰膊恍枰M(jìn)行邊坡支護(hù),如果地質(zhì)條件較差、土質(zhì)不均勻或當(dāng)?shù)赜晁貏e豐富,則應(yīng)采用鋼板樁進(jìn)行支護(hù)或通過(guò)詳細(xì)計(jì)算適當(dāng)增加管溝斜坡的斜率[12-15];管道布置的實(shí)際施工至關(guān)重要,需要施工人員著重針對(duì)不同材質(zhì)、不同介質(zhì)等的管道連接與安裝工藝進(jìn)行仔細(xì)分析才可以開(kāi)展后續(xù)施工。

4 鹽化工非金屬管道連接與安裝

4.1 鋼筋混凝土管道

鋼筋混凝土管道常見(jiàn)于鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)的給水管,目前排水環(huán)節(jié)普遍不再使用鋼筋混凝土管道[16-18]。鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的鋼筋混凝土壓力管道大多以橡膠圈作為接口,采用承插式方式對(duì)管道進(jìn)行連接,見(jiàn)圖3。

圖3 鋼筋混凝土壓力管道連接方式Fig.3 Connection method of reinforced concrete pressure pipeline

鋼筋混凝土壓力管道大多采用承口與插口配合的方式進(jìn)行連接。在承口與插口處有一橡膠圈。該橡膠圈的斷面為圓形,能夠承受鋼筋混凝土較大的自重及工作過(guò)程中大量液體流動(dòng)帶來(lái)的內(nèi)壓力。常見(jiàn)的鋼筋混凝土壓力管道連接與安裝方法有千斤頂拉桿法、倒鏈拉入法、牽引機(jī)拉入法等。

4.1.1 千斤頂拉桿法

利用千斤頂拉桿法對(duì)接鋼筋混凝土管道承口與插口時(shí),第一步需要在管溝兩側(cè)各挖一能夠承載方木的豎槽,豎槽的尺寸需要與方木一致;第二步將拉桿工藝需要的鋼絲繩、換輪等與千斤頂進(jìn)行連接;第三步啟動(dòng)千斤頂以后將插口頂入鋼筋混凝土壓力管道的承口,每頂入一根插口加一根鋼拉桿,直至所有管道形成自鎖退拉系統(tǒng)。在利用千斤頂拉桿法進(jìn)行鋼筋混凝土壓力管道連接時(shí),需要格外注意鋼拉桿數(shù)量與管節(jié)數(shù)量一致,通常每安裝10根管道需要移動(dòng)一次方木。

4.1.2 倒鏈拉入法

千斤頂拉桿法可以看作一種正向拉鏈拉入法。與之對(duì)應(yīng)的是一種采用相反思路進(jìn)行鋼筋混凝土壓力管道連接的倒鏈拉入法。在利用倒鏈拉入法進(jìn)行施工時(shí),需要在第一步將鋼筋混凝土管道按順序排列好;第二步在已經(jīng)排列好的管道上緊固鋼絲繩;第三步在待拉入的管道成扣除安置一能夠帶動(dòng)插口的后背橫梁;第四步將第二步緊固完成的鋼絲繩與倒鏈進(jìn)行連接并對(duì)正;第五步拉動(dòng)倒鏈將每一節(jié)管道的插口全部插入承口中并緊固;在利用倒鏈拉入法進(jìn)行鋼筋混凝土壓力管道連接時(shí),需要注意沒(méi)接一根管道將鋼拉桿的數(shù)量提升一節(jié),安裝10根左右管道移動(dòng)一次栓管位置。

4.1.3 牽引機(jī)拉入法

牽引機(jī)拉入法是以上兩種方法的結(jié)合。施工人員利用牽引機(jī)在待連接的管道承口位置橫放一根后背方木,將方法4.1.1和4.1.2中使用的相同滑輪組等與鋼絲繩進(jìn)行緊固連接,直接啟動(dòng)牽引機(jī)代替人工和千斤頂即可完成插口與承口的對(duì)接。但是這種方法有時(shí)會(huì)帶來(lái)較大的施工誤差。在安裝完成管道以后,施工人員需要進(jìn)行仔細(xì)的觀察,看是否有對(duì)接情況不理想的管道,防止管道出現(xiàn)松動(dòng)等。

4.2 塑料管道連接與安裝

塑料材質(zhì)的給排水管道主要出現(xiàn)在鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)的原材料供應(yīng)、廢液輸送、廢棄輸送等環(huán)節(jié)[19-20]。塑料材料或復(fù)合材質(zhì)排水管道在鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。常見(jiàn)的塑料管道連接與安裝方式見(jiàn)圖4。

圖4 塑料管道連接方式Fig.4 Plastic pipeline connection method

鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的塑料管道連接與安裝方式主要包括熱熔、電熔、粘接等。其中,熱熔、電熔主要應(yīng)用于高密度聚乙烯管道;粘接主要應(yīng)用在聚氯乙烯管道。

4.2.1 高密度聚乙烯管道連接與安裝

高密度聚乙烯管道內(nèi)壁光滑、耐腐蝕性,通常不會(huì)因?yàn)榕c管道內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而出現(xiàn)腐蝕等。因此,高密度聚乙烯的內(nèi)壁通常摩擦力很小,不會(huì)給產(chǎn)業(yè)園區(qū)形成額外的能源消耗。其一般液體壓力損失低于碳鋼30%。在利用熱熔與電熔工藝進(jìn)行高密度聚乙烯管道連接與安裝時(shí)需要注意:首先,連接前需要對(duì)高密度聚乙烯管道前后兩端各預(yù)留一定距離,在校正兩根高密度聚乙烯管道后確保錯(cuò)邊不大于管道壁厚的10%;其次,需要嚴(yán)格控制加熱時(shí)間、加熱溫度等,在完成加熱以后需要迅速完成前后兩根管道的完全接觸并保證接觸完成以后的管道邊緣均勻;最后,采用電熔承插時(shí),需要保證管道表面不存在污染物,在電熔冷卻期間不能隨意移動(dòng)管道或?qū)艿朗┘尤魏瓮饬Α?/p>

4.2.2 聚氯乙烯管道連接與安裝

聚氯乙烯管道連接大多采用粘接工藝,粘接則需要應(yīng)用專用的粘接劑,而粘接劑的具體類型則需要根據(jù)管道內(nèi)截至成分進(jìn)行選擇。聚氯乙烯管道連接與安裝的重點(diǎn)包括:首先,聚氯乙烯管道連接與安裝時(shí)要保證管道坡口在12°左右,倒角長(zhǎng)度一般在2.75 mm左右;其次,涂膠時(shí)需要按照先承口后插口的順序進(jìn)行涂抹,而承口的涂抹需要由內(nèi)向外均勻涂刷;再次,粘接時(shí)盡量不對(duì)承口或插口進(jìn)行旋轉(zhuǎn),尤其當(dāng)插口已經(jīng)插入最頂端以后絕對(duì)不能再進(jìn)行旋轉(zhuǎn);最后,管道的布設(shè)需要保證再溝槽內(nèi)人工連接,決不可對(duì)管道進(jìn)行拋、扔、踩等。

4.3 玻璃鋼管道連接與安裝

玻璃鋼管道在鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的應(yīng)用較少。在連接與安裝時(shí),需要使用柔性繩索而不能使用鋼絲繩進(jìn)行吊裝,且在安裝時(shí)需要在管溝內(nèi)提前布設(shè)柔軟的橡膠等物品方式玻璃鋼管道斷裂。此外,在鋪設(shè)時(shí)需要保證管溝至灌頂以上500 mm范圍內(nèi)回填土中不含有硬物或其他能夠?qū)ΣＡт摴艿佬纬蓚Φ奈镔|(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代鹽化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,以非金屬管道替代金屬管道已經(jīng)成為鹽化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)給排水管道布置時(shí)的重要思路。文章認(rèn)為盡管從管道介質(zhì)等角度來(lái)看,非金屬管道具有一般金屬管道無(wú)法比擬的耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì),但管道本身的連接與安裝難度卻高于金屬管道,需要對(duì)其連接與安裝工藝等進(jìn)行詳細(xì)分析,結(jié)合管道內(nèi)介質(zhì)壓力、性質(zhì)等選擇適當(dāng)?shù)墓艿啦馁|(zhì)和連接工藝等。