大口径混凝土管

关键词:

大口径混凝土管(精选七篇)

大口径混凝土管 篇1

近年来城市排水工程的建设对钢筋混凝土管材的需求量日趋增多,管材的口径不断向着大口径(泛指管径在覫2200mm以上的口径)发展。 日益成熟的管线施工技术具备了将大口径管材进行大埋深、小曲率、长距离顶进敷设施工的条件。

大口径钢筋混凝土管的顶进施工通常使用钢承口式钢筋混凝土管。 管材进入施工作业工作井后沿设计的管线敷设轨迹朝着接受井方向顶推向前移动,一定间隔距离的顶距内管线敷设的轨迹除直线外,还有一定曲率半径的曲线顶进。 显然,管体接口之间的的水密封性能决定了管线顶进敷设的工程质量。 在管节的制作过程中除了严格控制管节接口的公差精度和管节接口混凝土浇筑的密实性外作为工程质量的保证,管体接口几何尺寸的检验及接口水密封性能的检测是不可或缺的一个方面。

上海污水治理南线干管工程敷设的管线是我国目前最大口径的钢筋混凝土管线,全线52.2km全部使用内径为覫4000mm的大口径钢承口式钢筋混凝土管、采用顶进法敷设施工。超长距离的顶程、复杂的工况条件、零渗漏的管道质量要求,对管材的接口水密封性能提出了高要求。 按现行国家标准GB/T 11836—2009 《混凝土和钢筋混凝土排水管 》、 GB/T 16752—2006 《混凝土和钢筋混凝土排水管试验方法》规定的管材检验试验要求,将单根管节采用满灌水的形式作管体抗渗及管接口水密封性能的检验,已不能反映出管体接口水密封性能,无法模拟反映出管线在顶进施工过程中管材承插口连接的真实工况,特别是在进行曲线顶进时和纠偏过程中管道接口连接部位产生的转角变化及由转角变化产生的接口连接部分的水密封状况。本文针对此问题, 提出了具体的解决方案。

1管体接口渗漏界面的分析

钢承口式钢筋混凝土管的接口采用的是钢-混凝土结构形式,相邻两根管节接口的连接由管节承插口工作面上的楔形橡胶圈、钢承口、密封胶木衬垫组成。 图1为管材接口渗漏类型示意图。 经分析,钢筋混凝土管在顶进施工过程中接口连接界面产生渗漏主要类型有:

(1)A-A界面:管节钢承口套环固定端结构渗漏界面。 在钢承口套环与管体承口混凝土结合面, 当管体混凝土浇筑成型后,在固化结硬过程中由收缩影响的作用产生的细微裂纹。 管道在一定覆土深度下,地下水压的作用,地下水将沿着这些细微裂纹形成的通路渗漏道管线内。

(2)B-B界面:管体在实际顶进过程中,管节插口工作面的楔形橡胶圈和承口钢套环在完成密闭连接后,两者始终随着管线顶进前行轴线,产生前后位移和径向压缩(或松弛)变形,这是管体连接部分动态密封的界面。 接口水密封的性能取决于钢承口套环的制作精度和楔形橡胶密封圈的自密封特性,而楔形橡胶密封圈的自密封特性又由橡胶圈的技术参数决定。 长距离的顶进,中继间的启动、纠偏调整偏移量恰当与否,直接影响到连接界面的转角的形成与大小。 (设计给出的转角一般≤0.3°)。

(3)C-C界面: 楔形橡胶圈与管体插口工作面混凝土基槽渗漏界面。 管节插口工作面混凝土基槽内不平整、麻面、蜂窝,橡胶密封圈的扭曲、翻转、就位不当是导致界面密封失效产生渗漏的主要原因。

(4) D-D界面:管体插口混凝土渗漏界面。就管体结构设计而言,插口部分的几何尺寸较管体本身相对要小些,就管材生产制作工艺而言,插口部分的混凝土密实程度较管壁本体有一定的差异,这一界面是管材生产制作过程需重点控制的部位。

(5)E-E界面:管壁混凝土渗漏界面。 管壁混凝土结构的密实与否直接影响管材的抗渗漏程度,除了提高管体混凝土抗渗等级外,管材制作的材料状况、混凝土成型工艺的设定、工序质量的控制是不可忽视的因素。

纵上所述,对于覫4000mm大口径混凝土管,除管壁混凝土渗漏E-E界面的检验检测可参照现行标准进行外,涉及管体插口其他部分渗漏界面的检验检测无法采用现行标准规定的方法。

2管材接口水密封性能检验方案

根据上海污水治理南线干管工程工程对覫4000mm大口径钢承口式钢筋混凝土管接口提出的达到“零渗漏”水密封的要求,结合工程实际情况,提出了模拟施工工况,将二节管节接口密闭连接后,对管材接口进行水密封性能检验,具体方案如下:

(1) 针对A-A管体钢承口套环固定端结构渗漏界面进行接口外水压抗渗检验。

(2) 针对B-B管体接口楔形橡胶密封圈与钢承口套环密闭连接后处于动态密封状态的特点,进行接口内水压承受能力和楔形橡胶圈自密封特性检测。 同时验证在水压作用下二道楔形橡胶密封圈在所处的不同受压面的密封状况。

(3) 在二节管节密封连接部分,承受顶进推力的管体插口端面与承口端面设置一定的转角,进行接口最大转角水密封性能测试。

3检验设备

3.1内水压检验设备

图2为环状内水压试验架示意图。

环状内水压试验架由外直径DS比试验混凝土管节内径DO小10mm的环状钢架与充气胶囊、环状橡胶密封条组成。 在环状钢架上装有压力表、排气阀门,进(排)水阀门等附件,进水阀门由一根耐压橡胶管道与电动试压泵连接。

环状钢架在充注水压力时腔体内将有一定的检验水压,水的密闭将由环状试压架上的橡胶止水圈与管体内壁混凝土界面共同组成,充气气囊能承受1.0MPa的气压, 以确保环状钢架腔体内水压的密闭。

测定环状钢架腔体内的水压,需排尽腔体内的空气后,才能通过压力表进行测值。

3.2环状外水压试验架

图3为环状外水压试验架示意图。环状外水压试验架的设计类似环状内水压试验架, 仅是环状钢架的内直径DS′比试验混凝土管的外径DW大10mm,钢架腔体内水压的密闭由橡胶止水圈与管体外壁混凝土界面共同组成。

3.3管体接口试验拉力定位架

管体接口试验拉力定位架设计图见图4, 管节接口检验见图5。

管体接口试验拉力定位架体由底盘、上盖盘、单根拉杆螺杆组成。被检验的钢筋混凝土管在底盘上的承托圈梁上定位后、按施工工作状态二节管节承插口对接,(承口向下,接口向上竖直对接)在二根管节接口端面之间衬上厚度为12mm、材质应力、应变曲线符合设计要求的松木衬垫或木衬垫后压上盖盘,底盘和盖盘用单根拉杆上的螺母拉结。

底盘应承受二节管节的自重(30t/节)、拉杆的最大设计拉力按内径覫4000mm二节管节对接,内水压试验承插接口端面承受上浮托力按0.5MPa计算(拉杆的轴向拉力按≥310t计),螺杆、螺母予紧力取5%最大上浮力考虑。底盘采用工字钢弯制加工成型,弯制的底盘外径比混凝土管承口端面钢承口的内径小20mm。考虑到连接在底盘中间的拉杆在试验过程中会引起拉应力的变形、安全系数按最大拉应力的1.5倍取值,设置了8道工字钢加固直梁。

底盘结构固定在预先浇筑的圆形钢筋混凝土基础上,混凝土基础按承载100t考虑。基础的四周留有1.5m的通道便于操作人员的作业。基础面高出地面20cm,锥形坡向排水。

上盖盘四周设置安全走道和护栏。

(Ⅰ)压力表:

测量范围0~1.0MPa,精确度0.15级,分度值0.01MPa,标准代号GB7226。

(Ⅱ)电动试压泵:型号:SB-36/2.5(最大施压压力2.5MPa)。

4检验检测

4.1接头内水压强度检验

接头内水压强度检验,用以检验管节接口楔形橡胶圈唇形部分外压为零, 内水压达到最高设计检验压力时, 管节接口密封处于最不利工况下的水密封性能。 接头内水压检验见图6。

检验方法:

(1) 待管体内壁近钢承口钢环一侧燕尾槽内涂上的双组份聚硫密封胶固化后,将有效长度为2.5m的管材插口工作面的基槽内清理干净后, 涂上202氯丁橡胶粘结剂, 把规格为28mm×42mm, 高度为26mm的二根楔形橡胶圈按设计图的要求套在插口端工作面上的混凝土基槽内。

(2)先将一根测试的管节在拉力定位架上就位在插口端面沿圆周铺放一层厚12mm的木衬垫,再将另一根管节的钢承口模拟施工状态插入该管节的插口内,竖直状态对接,盖上压盘、拧紧拉力定位架上的拉力螺母。

(3) 沿环状内压试验架二根橡胶止水带和管体内壁就位部位贴上一层厚度为2mm的粘性橡胶片, 增加环状内水压架与管体内壁间注入水压后的密封效果。

(4)环状内压试验架就位后,在环状内压试验架与管体接触面上的二根止水橡胶圈后部的气囊中缓缓地充入压缩空气,逐渐达到1.0MPa。

(5) 往环向内水压试验架钢体与检验管节内壁的空腔内注水,打开压力表上的排气阀门,待排气阀门内排尽空气流出水后,关闭排气阀。

(6) 用电动试压泵向注满水的环状内水压试验架钢体与试验管内壁空腔内加注水压,最高水压按管节内水工作压力的1.5倍计。 升压制度按每升压0.1MPa持荷稳压2min进行。

(7) 达到最高检验水压值后, 持荷时间不少于15min, 观察接口处楔形橡胶密封圈工作状况。

(8) 在持荷稳压时间内, 二节竖向对接的检验管节承插口部分出现渗漏,水压无法保持时,该值即为管体接头内水压耐压值。

4.2管体接头橡胶圈工作状况的检验

在工作状态下, 二根橡胶圈的密封承压面不同,管体接头橡胶圈工作状况的检验,正是利用管节采用了二根楔形橡胶密封圈作为水密封元件这一特点, 为验证橡胶圈的密封效果而进行的检验。 其实际意义是可用作管线顶进施工完成后,对管线内任一接口进行水密封性能检验。 图7为橡胶圈工作状态检验图。

在管节插口工作面第二道橡胶密封圈止退环凸台中心、 沿圆周180°布置预埋二根直径为10mm的空心钢管作为试压孔。 钢管试压孔贯穿整个插口部分的混凝土壁厚层。

检验方法:

(1) 将两根检验管节按插口内水压强度检验方法对接。

(2) 将管体插口部分预先设置的二根外径为覫10mm的试压孔,分别与加设了阻尼水管的电动试压泵和压力表连接。

(3) 在与电动试压泵连接的一根试压孔内加注自来水,俟另一根与压力表连接的试压孔内流出清水后,关闭压力表上的排气阀门,启动电动试压泵逐渐升压。

(4)按每升压0.05MPa持荷2min逐次加压,直至管体接口出现渗漏,无法稳压。

(5)在持荷稳压时观察橡胶圈的工作状况。

试验结果表明:

(1)管体接口设置就位良好的二道楔形橡胶圈, 承受水压能力由其中第二道楔形橡胶圈承受的内水压值决定,注压达到0.32MPa以上接口密封圈仍处于良好的工作状态。 而采用其它诸如半圆形或圆形的密封圈,水压值达到0.2MPa左右,便发生橡胶密封圈在插口工作面混凝土基槽内翻转或渗漏的情况。

(2)采用相同材料、相同技术参数制成的不同断面形状的橡胶密封圈,对于大口径钢承口管接口的水密封性能差异是明显的, 在接口内水压达到0.32MPa时、接口水密封效果来看,楔形橡胶圈优于其它断面形状的橡胶密封圈。 值得提出的是采用单道楔形橡胶圈与采用双道楔形橡胶圈的效果几乎一样。

4.3管体接头承受最大外水压强度检验

管体接头承受最大外水压强度试验,用以检验管体接头内水压为零、楔形橡胶圈唇形部分所能承受的最高外水压值。 图8为接头外压试验。

检验方法:

(1)将二根试验的钢筋混凝土管按接头内水压强度试验的方法对接。

(2)在管子接头部分管体外壁上,将环状外水压试验架安装就位,环状外水压试验架覆盖管体承插口钢套环部分。

(3)向环状外水压试验架钢体与试验管节外壁的空腔内注水,打开压力表上的排气阀门,待排气阀门内排尽空气流出水后,关闭排气阀;

(4)用电动试压泵向注满水的环状内压试验架钢体与试验管节外壁的空腔内加注水压,升压制度按每升压0.1MPa持荷恒压2min进行;

(5) 达到最高检验水压值后, 持荷时间不少于15min,观察接口处楔形橡胶密封圈的工作状况。

(6)持荷稳压时间内,检验管节承插口内壁,当出现渗漏,水压无法保持时,该值即为管体接头承受最大外水压值。

检验结果外水压达到0.5MPa以上管体接口无点滴渗漏。 表明大口径钢承口式钢筋混凝土管采用楔形橡胶圈作为接口水密封元件是非常适宜的,这是由于管体连接部分楔型橡胶密封圈的唇形部分在外水压的作用下会呈现张大的趋势, 外水压越大, 水密封效果越好。 理论上该检验值应不小于0.5MPa。

4.4管体接头转角检验

管体接头转角试验用以检验管体在顶进施工过程中曲线顶进或顶进纠偏时,在确保管体接口水密封性能的条件下、出现的最大张角(设计最大张角为0.3°)。 图9为接头转角试验。

检验方法:

(1)将二根试验的钢筋混凝土管按接头内水压强度试验方法对接。

在先行就位的管子插口部分任选一个半圆周(或1/3圆周)按转角要求填上一定厚度的垫衬材料(木衬)再按圆周均匀铺放12mm木衬垫,使上、下二节管子对接后形成一定的倾角(倾角可按0.3°、0.5° 设置)。

(2) 将环状内水压试验架就位, 并在环状内水压试验架与管体接触面上的二根止水橡胶圈后端的气囊内缓缓地充入压缩空气,达1.0MPa。

(3) 向环向内水压试验架钢体与试验管体内壁的空腔内注水,打开压力表上的排气阀门,待排气阀门内排尽空气流出水后,关闭排气阀。

(4)用电动试压泵向注满水的环状内水压试验架钢体与试验管体内壁的空腔内加注水压,按每升压0.1MPa持荷恒压2min进行。 最高内水压值设定为0.32MPa,持荷15min。

(5) 持荷稳压时间内, 管体接口处于橡胶密封圈不发生渗漏的状况下。 测量管体相对应二侧的插口工作面底端台阶与钢承口间的数值。

检验结果表明:在进行管体接口内水压强度试验时,接口的端面在水压作用会使竪立在上的管节上浮。 试验过程中,点1与点3是对应过管体圆心的管外壁二侧的点, 图9显示注压达到0.32MPa时,点1上浮了56mm,点3侧上浮了16mm。

4.5管体内水压检验

管体内水压试验方法类同接头内水压强度试验。 将环状内水压试验架的二根止水密封圈与管体混凝土内壁任一部位接触就位,往环状内水压试验架钢体与试验管体内壁的空腔内加注水压,进行管体内水压试验。

检验方法:

(1)先将环状内水压试验架的钢体与试验管体内壁的空腔内注满清水,俟腔体上端的排水孔内排出清水后,关闭腔体上端的排水阀门。

(2) 打开电动泵, 缓慢升压至0.05MPa后持荷5min, 随后均匀加压至最高检验压力, 持荷稳压15min。 观察混凝土管外壁有无出现渗水、潮斑等情况。

(3)根据环状试压架的高度,逐次进行管体的混凝土抗渗检验。

检验结果:管体内水压值达到0.32MPa以上无渗漏、潮斑现象。 表明,只要制管工序质量控制得当,大口径钢筋混凝土管的管体抗渗等级是较容易得到保证的。 采用分段对整根管节进行内水压检验是可行的。 从操作方便计,可将环状内水压试验架的高度加大,以减少环状试验架在管体内壁安装就位的次数。

5结语

采用环状试压装置,将管节承插口在拉力架上密封连接,模拟工程施工工况进行管材的接口水密封性能检验检测,是对大口径混凝土管进行检验的尝试。 通过检验试验取得的数据,为上海污水治理南干线工程覫4000mm钢承口式钢筋混凝土管在顶进施工过程中管道管线的接口水密封性能提供了评估依据,突破了采用单根管节满灌水检验管材渗漏情况的模式,为大口径钢筋混凝土管材的检验检测方法提供了一种可借鉴的模式。 对于大口径的管材管体的壁厚设计按通常的1/10管体内直径取值通过工艺控制和提高混凝土抗渗等级,管体是完全能够达到“零渗漏”要求的,检验检测的频次可作一定的放宽调整, 而管体接口的抗渗密封性能的检验、无论是检测频次,还是检验方法上则需要进一步的探索实践和总结。

摘要:用于顶进施工的大口径钢筋混凝土管接口的水密封性能检验关乎管线的工程质量。针对上海污水治理南线干管工程对所使用的Ф4000mm承插式钢筋混凝土管接口需达到“零渗漏”的要求,提出了具体的检验方案。检验结果表明,采用环状水压试验架可模拟施工工况条件,进行大口径管材接口的水密封性能检测,特别是接口在允许转角范围内的水密封状况检验。

空间钢管混凝土管节点有限元分析 篇2

空间钢管混凝土管节点有限元分析

钢管混凝土桁架式拱桥多采用主支管直接相贯焊接的空间节点构造型式.管节点连接处应力集中使节点成为整个结构的`薄弱环节.基于此,本文采用有限元软件ANSYS,利用圣维楠原理对四管桁架拱桥中的三种典型节点进行了局部受力分析,分别考虑了主管与支管夹角、主支管管径比和主支管管壁厚比三个参数对节点构件应力的影响.

作 者:杨群 刘小兵 YANG Qun LIU Xiao-bing  作者单位:杨群,YANG Qun(湖南工程学院建筑工程学院,湘潭,411104)

刘小兵,LIU Xiao-bing(湖南大学土木工程学院,长沙,410082)

刊 名:湖南工程学院学报(自然科学版) 英文刊名:JOURNAL OF HUNAN INSTITUTE OF ENGINEERING(NATURAL SCIENCE EDITION) 年,卷(期):2009 19(2) 分类号:U441 关键词:钢管混凝土拱桥   空间管节点   有限元   圣维楠原理  

大口径三通管翻边成形工艺参数优化 篇3

本文主要研究通过一次翻边工艺来成形等径三通管,首先利用冲压变形规律设计出预制孔的孔形,通过Deform有限元软件模拟获得样本和检验结果,然后运用神经网络及遗传算法对原管件的预制孔孔形和凸模运动速度在一定范围内进行优化,可以大大减少试验次数,获得成形质量较好的三通管。

1 等径三通管预制孔的计算

1.1 三通管预制孔的计算流程

根据几何学可知,截面图形为一标准椭圆,其上任意点的坐标为(x,y),t为该点对应的角度,椭圆参数方程为:

任取θ角对三通管做一个C-C截面,C-C截面的椭圆的长半轴,短半轴根据几何关系可知:

在C-C截面中,三通管两圆柱相贯之处是以圆角半径为R的圆弧相连。很明显,圆弧的长度是随θ角而变化的,θ为零时,其连接弧长为πR/2;θ为π/2时,连接弧长为0。在翻边后要求支管口部平整。已知θ=π/2时,支管直壁高度为h+D/2,那么任取θ角截面支管口部高度k应满足:

式中:,即b′为A点对应高度和连接圆弧部分高度之和。所以,在θ截面上支管直壁高度k为:

在θ截面上,翻边后支管上经历变形的部分S为:

根据冲压工艺翻边预冲孔计算方法,可以认为S是由截面中椭圆上AB弧经弯变形后得到的。因此要确定翻边预制孔,就必须确定出AB的B点坐标xθ。当不同截面上的未知点xθ均被求出时,三通管翻边预制孔孔形即可确定。以参数t为变量的曲线微分表达式为:

因此,椭圆弧长可由积分式表示:

式中:t0为A点对应的角度,t1为B点对应的角度。由于椭圆的形状随θ角的变化而变化,使得相贯线上连接圆弧的圆心纵坐标b′以及连接圆弧的弧长也随截面的不同而不同。因此,在一个给定的截面上要首先进行计算,确定出椭圆与连接圆的切点A(x,y),以及切点处的参数t0,并建立积分条件(5)式。另外,式(7)是变上限椭圆积分。式子左边为一已知值。,计算目的是确定参数t0,而后根据t1求出未知点xθ(xθ为对三通管做的截面角度是θ时所确定的B点的坐标),由于椭圆积分不能求出原函数,所以必须采用优化计算方法在(t0,π/2)区间内进行一维变量搜索使(7)式两边数值相等[1]。

1.2 三通管预制孔的计算结果生产的三通管件尺寸:

D外=1000,δ=50,L=2000,h=100,D中=950,R=50。

2 大口径三通管翻边工艺的数值模拟及参数优化

2.1 大口径三通管翻边工艺的数值模拟

经研究得知,用以冲压变形规律为设计依据的大口径三通管翻边预制孔进行模拟所得的结果并不是很理想,支管的端部不太平整,最大支管高度为88.75mm,而最小支管高度为53.467 mm,壁厚不均匀程度明显,减薄率为39%,所以需要后续进行对预制孔修正。

2.2 三通管翻边成形参数优化

由于用以冲压变形规律为设计依据的大口径三通管翻边预制孔进行数值模拟所得的结果并不是很理想,所以为提高三通管翻边成形质量,本文通过神经网络结合遗传算法对三通管翻边成形工艺参数进行优化,训练样本采用正交试验安排。其中预制孔的孔形从5°到50°的xθ保留,只对图形的长半轴和短半轴进行修正。

2.2.1 三通管翻边成形bp网络模型构建

(1)Bp神经网络结构及参数如下。包含输入层,隐含层和输出层的采用隐层节点数为7的三层bp神经网络模型,隐层采用tansig传递函数,输出层采用purelin传递函数,学习算法采用Levenberg-Marguardt算法trainlm,训练步数取1000,最终收敛精度取0.0001。(2)训练样本的确定。训练样本采用正交试验以正交表L16(45)安排试验,根据上文预测结果,确定工艺参数的取值范围。

2.2.2 遗传算法参数的确定

以f=-(H-5ΔT)作为适应度函数,遗传控制参数选择如下:选取群体规模pop_size=20,交叉概率Pc=0.8,变异概率Pm=0.2,迭代次数:D=100。

2.2.3 翻边成形参数的优化结果及模拟结果

(1)优化结果。x=191.9395 392.4757 40.7413;(2)模拟结果。将上述数据代入Deform中模拟,可以看出,优化后三通管件的壁厚不均匀程度较小,支管最低高度也较大,比未优化的结果好很多。从研究中可以看出,支管的最小高度比未优化之前有所增加,支管的端部比之前平整很多,而且壁厚的不均匀程度较小,成形较为充分。所以用MATLAB对大口径三通管的翻边成形工艺的工艺参数进行优化非常有必要。

3 结论

(1)大口径三通管翻边预制孔计算方法是以冲压变形规律为设计依据,经数学分析进行推证的。使用这种方法进行计算有可靠的理论依据。而且利用计算机做数值计算,可以满足工程使用精度。且这种方法可以设计不同尺寸规格的等径或异径三通管。(2)用神经网络结合遗传算法可以对三通管的翻边成形工艺参数进行优化,比如对三通管成形的预制孔孔形及凸模运动的速度进行优化,可以得到当预制孔孔形的5°到50°点位置保留而改变的短半轴为192mm、长半轴为392mm时,凸模运动的速度为41mm·s-1时所得的三通管的成形效果最佳,支管的端部较为平整,壁厚的不均匀程度较小。(3)通过对大口径三通管的多级翻边扩孔工艺进行研究可以知道以冲压变形规律设计的预制孔一次成形特定尺寸的大口径三通管是可行的,但需要运用MATLAB对预制孔和凸模运动速度进行优化。

摘要:本文主要研究以冲压变形规律设计的预制孔管件一次成形特定高度的三通管是可行的,但需对工艺参数优化。

关键词:大口径三通管,翻边工艺,遗传BP算法,参数优化

参考文献

[1]涉国恩.大直径三通管翻边预制孔的计算方法[J].太原机械学院学报,1992,13(3):225-228.

大口径混凝土管 篇4

川气东送管道西起四川普光, 东至上海, 途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江、上海等7省 (直辖市) 53个县 (市) , 管道全长2203公里。其中, 在川渝地段, 由于地势复杂, 所以是施工的难点所在。

水源分布情况。管线所经过的河流主要是甘井河和长江支流, 分别分布在本标段的起点和终点, 中间段为山区没有水源, 且高差大, 本段高低点高程差594.8m。

2 清管、试压段划分

设计规范规定管道试压最高不能超过90%最低屈服强度。隧道内管道可与线路一同进行试压, 优先采用洁净水作为试压介质, 不具备水为试压介质的地段可采用空气为试压介质, 同类地区分段可控制在10~20Km以内。

根据现场地形、水源分布及进出道路作业环境等综合分析, 最后决定本标段清管、试压分2段进行。第一段自本标段起点 (BZXG12G桩) 至黄金清管站进站位置 (BZXG011A-2桩) , 长度12.78Km, 此段采用洁净水为试压介质, 从甘井河上水, 排水经过滤后再排入甘井河河内;第二段自黄金清管站出站位置 (BZXG011B-1桩) 至标段终点忠县长江穿越隧道入口 (CYD001桩) , 长度11.74Km, 此段最低点与最高点的高差为594.8m, 另外, 试压大型设备无进场路和停放位置。经研究决定采用压缩空气作为试压介质, 进行气压试验。

3 试压

本标段设计为Ⅱ级地区, 设计压力10MPa, 强度试验压力12.5MPa, 严密性试验压力10MPa, 强度试验稳压4h, 严密性试验稳压24小时, 压降≦1%试验压力值, 且≦0.1MPa为合格。

3.1 水压试验

按管道低点试压所承受的环向应力值不大于管材屈服强度的90%计算, 本标段沿途各检测点试验压力值见表1。水压试验段长度13.68Km, 管线规格Φ1016×17.5螺旋缝钢管, 材质X70, 线路地形最低点高程232m, 最高点高程399m, 高差167m, 沿途分布零星村庄 (见表1) 。

3.1.1 用水化验

试压前72小时内, 在监理监督下完成现场取样化验工作, 水质清洁, 无油污, pH值6~9, 最大盐分2000mg/L, 最大固态悬浮颗粒≦50mg/L, 充入管道的水通过40目过滤器过滤, 严禁在水中加入化学试剂。

3.1.2 试压头制作安装

根据试压分段, 制作试压头, 川气东送采用Φ1016×21管线制作, 试压头长度10m, 见图1。试压头完成各种部件的安装后, 检查所有的垫片、管件、阀门和组件, 并对试压头进行2h的水压稳压试验, 压力达到最大试验压力的1.25倍, 检查无渗漏为合格。

试压设备、仪表配置。

(1) 试压泵车-采用扬程为480m组合式上水泵车2台, 一级泵组流量150m3/h, 扬程70m, 二级泵流量50m3/h, 扬程480m, 升压泵流量16m3/h, 压力25MPa。

(2) 气压试验车-采用S-20-120型和S-10-150型2台空压车, 试压参数分别为额定排气量20m3/分钟, 最大压力12Mpa;额定排气量10m3/分钟, 最大压力15Mpa。

(3) 潜水泵―型号WQ60-10-4、WQ14-18-1.5各2台。

(4) 流量计―LUZE磁电式智能流量计, 型号为LUZE—50, 显示升/秒和累计量。

(5) 压力天平―便携式压力天平, 型号PDW230-7, 量程0--20Mpa, 精确度大于0.1%额定压力;压力图表记录仪—表盘直径为300mm, 量程为0~20MPa, 24h制图。

(6) 压力表―试压用压力表经过校验合格铅封完好, 压力表的量程为0~25MPa, 压力表精度0.5级, 表盘直径150mm, 最小刻度每格0.02MPa, 安装在试压管道的首末端各1块。

(7) 电子温度测量仪―仪表的类型为双笔记录、型号PDW230-7, 量程范围–50~50℃, 24h电子记录。

(8) 称重计―电子式, 量程范围0-30kg。

(9) 设置宿营房―人员值班, 临时料房。

(10) 发电机组―120KW移动发电机组。

3.1.3 注水排气

为保证管线内充满水, 首先向管道内注入200立方冲洗水, 然后放入第一个清管器, 将流量计复位到零, 在第一和第二个注水清管器之间注入200立方水后, 再向第二个注水清管器后持续注入试压水, 直至末端排空气口见到水后, 观察排水口是否有气泡出现等, 继续加水直到清管器到达末端后停止加水。为防止管内局部真空, 在管道注水期间, 在下坡段因水的重力作用造成清管器下滑速度过快, 从而使上水管道内局部产生真空, 必须控制清管器行走速度。另外低点和高点注水时, 要注意外派空气量和管内空气压力的控制。

3.1.4 强度、严密性试验。

启动升压设备, 试压时的升压速度不宜过快, 压力应缓慢上升, 每小时≦1.0Mpa, 当压力升至0.3倍和0.6倍强度试验压力时, 应分别停止升压, 稳压30分钟, 并检查系统有无异常情况, 如无异常情况继续升压, 达到强度试验压力后, 稳压4h, 不泄漏为合格。严密性试验在强度试验合格后进行, 并且稳压24h在试压管道出现泄漏或试压合格后泄压放气时, 要控制泄压速度, 在大于70%试验压力范围内, 每小时泄压≦1.0MPa。

根据以往经验, 卸压自加水端缓慢开放水阀, 保持每小时﹤5MPa的速度连续降压, 同时还应注意防止冲蚀地面或者损伤排水点的地表植被。

3.2 气压试验

根据设计要求, 位于一、二级地区的管段可采用气体作为试压介质, 采用洁净、无粉尘的干空气, 气体分段试压长度不宜超过18km。现场第二段试压长度为10.27km, 最大高差595m, 中间有山体隧道一处, 隧道长度1.4Km。

3.2.1 试压准备

试压前, 检查确认管道已全部连通、焊接并检测合格、防腐补口、回填已完成。落实电源、机泵、压风机、人员、交通及生活设施, 巡逻路线已确定。经监理和业主审批《试压方案》, 并向全体参加试压及有关人员进行交底, 并对各项技术施工图纸进行整体, 以便时候查阅。所有沿线穿越的交通道路设置安全警示标志。升压时, 专人对整个线路进行巡逻, 两端设置50m隔离带, 注明“管道试压, 清远离”的标识。距试压设备和试压管线50m以内为试压区, 严禁非试压人员入内。试压前48h, 书面通知监理部, 由监理部通知政府监督人员试压计划安排。

装置安装。首先拆除已清管完毕的管段两端发球筒和收球筒, 将已制造好的试压装置进行安装, 与干线管道的组焊质量要求相同, 为确保临时管线和阀门的安全可靠, 在通球试压前应将试压短节单独进行试压, 试验压力不低于强度试验压力的1.25倍, 稳压2h, 合格后方可使用。经阀门供货商的允许, 也可与试验管段一起试验试压头, 使用前应进行强度试验, 强度试验压力为设计压力的1.5倍, 稳压2h, 无泄漏变形、无爆裂为合格。

3.2.2 升压步骤

启动升压设备, 开始向管内打入空气升压, 升压应均匀平稳, 当压力达到强度试验值的30% (3.75MPa) 、60% (7.5MPa) 时, 分别停止升压30分钟, 对试压设备及管线进行检查, 外观检查无异常后, 继续升压至强度试验压力的70%, 控制压力增量, 使其压力平稳缓慢上升。在升压过程中, 不得撞击和敲打管道, 并安排专人进行检查。

3.2.3 强度、严密性试验

试压时的升压速度不宜过快, 压力应缓慢上升, 每小时不得超过1.0Mpa, 达到强度试验压力后, 稳压4h, 不泄漏为合格。强度试验时, 若压力出现急剧下降, 及时查找泄漏点, 泄压后组织抢修, 并重新进行试压。

管线强度试压合格后, 将试压管段的压力降到严密性试验压力10.0MPa, 缓慢开关放空阀, 保持每小时泄压不超过1.0MPa的速度连续降压, 地面排卸点位于安全位置, 对无人烟牲畜及周围环境不造成影响。

通常情况下气压试验, 可选标段的首端或末端作为储气罐, 即先做首端或末端管道的清管、测径、试压, 泄压气可作为下一段管道的清管、测径用气和部分试压用气。如试验不合格, 首先查找泄漏原因证明, 并及时处理。

4 试压过程中HSE管理及风险评价和控制措施

项目部专门成立HSE管理领导小组。

(1) 组织技术、安全管理人员, 完成试压过程中的风险识别、评价, 并制定出相应的消减措施, 通过培训学习, 让所有参与施工的员工了解到试压过程中的风险因素和消减措施。

(2) 在施工作业带应设置必要的警戒标志和警戒线。在进行试压加压时应设置隔离带。

(3) 在作业中, 要有高效的通讯设备, 以方便各成员之间的即使交流。

(4) 试压期间遇到紧急情况时立即启动应急预案。

(5) 收发球装置必须安全可靠, 在收球端应有安全人员巡视, 设置警戒区, 在清管试压期间离排放口300m范围内无人畜进入危险区。

(6) 排水不要造成冲蚀植被, 造成环境破坏。另外, 对设备夜间噪音、工地清洁、雨天施工、储油设备渗漏等方面进行控制。

参考文献

大口径混凝土管 篇5

随着公共建筑物高度和规模的增加, 空调系统负荷也随之增加, 需大口径、大流量、高压力的管道系统来维持整个建筑物空调系统负荷需求。在整个高层建筑物中, 空调系统大口径立管安装必须科学、合理的设置固定支架。然而, 在传统空调系统安装工程施工方法中, 大口径空调立管固定支架设计及安装往往笼统地参照规范化或标准化图集, 易导致支架选材过大而造成不必要的浪费, 或采用经验判断, 导致支架选材过小而造成空调系统支架扭曲变形, 影响整个空调系统质量安全。随着可持续发展的绿色施工理念不断推行, 建筑行业对空调系统管道安装质量要求越来越高, 传统空调系统安装工程施工方法日益受到限制。大口径空调立管固定支架设计及安装施工工艺和方法正是为了适应这一形势而发展起来。

武汉国际博览中心洲际酒店是武汉市重点工程, 是武汉国际博览中心、会议中心配套超五星级酒店, 总建筑面积240 360平方米, 地上193 861平方米, 地下46 499平方米。武汉国际博览中心洲际酒店一层平面功能包含了酒店团队入口大厅、商业、酒店后勤配套及消防控制中心等, 二层平面功能包含酒店大堂、风情街、商业, 三、四层为酒店餐饮功能区, 五层以上为酒店式办公区和超五星级酒店客房, 建筑总高度为94.45米。武汉国际博览中心洲际酒店空调水系统大口径供、回水立管采用DN300~DN400螺旋电焊钢管, 从地下室冷冻机房内分水器、集水器引出、引入, 经管井送至各个功能区域末端。大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术在该项目中的成功运用, 效果显著, 有效保障了施工质量和安全、提高了施工效率、缩短了施工周期、降低了施工成本、节约了资源, 获得建设单位、监理单位、设计单位及相关单位的一致好评。

1 技术原理

大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术是在传统空调系统安装工程施工技术的基础上不断改进、在工程实践中不断摸索、总结而形成的。

对于DN300以上不同管径的空调立管, 必须配套使用相应规格的支架横梁型材、普通螺栓、垫木、焊条、斜支撑钢板、弧形钢板。根据现场的实际情况, 对各支架横梁型材进行准确下料, 利用普通C级六角螺栓将垫木与钢托板紧固, 确保普通C级六角螺栓与支架横梁表面垂直, 再将锚塞式膨胀螺栓固定在剪力墙、楼板上, 确保锚塞式膨胀螺栓中心与墙面及楼板面垂直。各支架横梁型材之间焊接成“横担式”, 横担式固定支架与锚塞式膨胀螺栓精准对接紧密固定。在管道末端750 mm处焊接4块10 mm厚弧形钢板, 确保弧形钢板中心与管同心, 在呈对称分布地2块弧形钢板上各焊接1块厚度为10 mm斜支撑钢板, 确保弧形钢板、斜支撑钢板中心与管同心, 呈对称分布。立管精确吊装落位后, 在剩余呈对称分布的弧形钢板处各焊接1块10 mm厚斜支撑钢板, 斜支撑钢板、钢托板进行双面角焊, 焊接牢固, 确保焊缝饱满、表面清理干净并作防腐处理。

2 技术特点

2.1 大口径空调立管固定支架设计选材科学合理, 减少了材料浪费, 节约了施工成本。

2.2 大口径空调立管与斜支撑钢板之间焊接弧形钢板, 是在传统空调系统安装工程的基础上, 增加的一道新的工序, 增大了固定支架与大口径空调立管之间的焊接面积, 有效地减少施工过程中由于斜支撑钢板与空调立管之间焊接面积小、焊接面受热不均而造成“烧穿”、“弧坑”、“未焊透”等问题产生。

2.3 大口径空调立管与固定支架之间的同步配合安装, 不仅提高了施工效率, 而且有效地控制了空调立管及固定支架的安装质量, 提高了空调系统安装工程安装的成型效果。

3 关键技术

3.1 支架设计及制作

(1) 支架设计

根据工程项目的质量要求及工程项目中空调系统安装工程的设计特点, 科学合理的设置固定支架。横担式固定支架具有制作简单、操作方便, 稳定性及安全性高, 支架与管道之间、支架与建筑结构之间连接可靠等优点, 是大口径空调立管固定支架设计首选方案。混凝土轴心抗压、受压或受拉的强度设计值、钢材的抗拉、抗压、抗剪强度设计值、钢材与钢铸件的物理性能指标、角焊缝及对接焊缝的强度设计值、普通螺栓连接的强度设计值是大口径空调立管固定支架设计中的关键控制点, 需根据现场的实际情况不断复核验算, 予以严格控制。通过工程实践中的不断总结, 得出了大口径空调立管固定支架设计方案, 设计方案科学、合理, 有效地减少了材料浪费、确保了空调系统的功能性与安全性。大口径空调立管固定支架设计方案如图1。

(2) 支架制作

对于不同管径的空调立管, 必须配套使用相应规格的支架横梁型材、普通螺栓、垫木。根据工程实践中的不断总结出支架横梁选型表 (表1) , 按照支架横梁选型表来选择相应规格的支架横梁型材、垫木、普通C级六角螺栓。根据现场的实际情况, 对各支架横梁型材进行准确下料, 利用普通C级六角螺栓将垫木与钢托板紧固, 确保螺栓与支架横梁表面垂直, 外露丝扣不应少于2扣。各横梁型材之间以及横梁与钢板之间按照图2、图3、图4焊接, 采用E43型焊条、直 (交) 流电焊机焊接牢固, 确保焊缝饱满。支架清理后, 进行防腐处理, 各支架型材内外各表面刷两遍防锈漆。

3.2 支架横梁安装固定

(1) 在钢筋混凝土剪力墙体及建筑楼板提前放线确定好的部位, 利用电锤打孔, 根据锚塞式膨胀螺栓选型表 (表2) 选择相应规格的锚塞式膨胀螺栓固定在剪力墙、楼板上, 确保锚塞式膨胀螺栓中心与墙面及楼板面垂直, 外露丝扣不应少于2扣;

(2) 将制作好的固定支架与锚塞式膨胀螺栓对接, 确保对接准确, 紧固锚塞式膨胀螺栓。

3.3 弧形钢板与立管焊接

在管道末端750 mm处焊接4块厚度为10 mm弧形钢板, 确保弧形钢板中心与管同心, 如图5。

3.4 立管吊装

(1) 在吊装空调立管端口处焊接U形接口, 在呈对称分布地2块弧形钢板上各焊接1块厚度为10mm斜支撑钢板, 确保弧形钢板、斜支撑钢板中心与管同心, 呈对称分布, 斜支撑钢板与钢托板中心对称紧密贴合, 并保证斜支撑钢板底表面离建筑结构地坪220 mm。空调立管与弧形钢板、弧形钢板与斜支撑钢板焊接如图6、图7。

(2) 将空调立管及单筒慢速电动卷扬机 (单筒慢速50 k N) 勾连, 慢慢启动单筒慢速电动卷扬机 (单筒慢速50 k N) 倒顺开关, 施工人员平稳扶住并旋转空调立管, 确保空调立管安装不与固定支架碰撞, 在剩余呈对称分布的弧形钢板处各焊接1块厚度为10 mm斜支撑钢板, 确保矩形支撑钢板与斜支撑钢板中心线垂直, 并保证斜支撑钢板底表面离建筑结构220 mm;

(3) 使用氧气乙炔将辅助吊装U形接口切割掉, 并作防腐处理, 确保管道完好、无损坏;

3.5 立管与固定支架连接

(1) 采用E43型焊条、直 (交) 流电焊机在剩余呈对称分布的弧形钢板处各焊接1块厚度为10 mm斜支撑钢板, 确保矩形支撑钢板与斜支撑钢板中心线垂直对斜支撑钢板、钢托板进行双面角焊, 焊缝焊角长度为8 mm, 焊接牢固, 确保焊接饱满, 焊缝表面清理干净;

(2) 在钢托板下面放置垫木, 确保垫木与钢托板中心线重合, 并采用普通六角螺栓M16×120 (4.8C级) 将横担支撑与钢托板固定, 如图8。

3.6 验收

大口径空调立管固定支架安装完成后, 进行质量验收。根据文献[1]、文献[2]要求, 支架横梁安装横平竖直, 端面垂直允许偏差控制在1.0~1.5 mm内, 支架与管道之间焊接, 管道侧的咬边量不得大于0.1管壁厚, 支架表面喷涂的漆膜, 应均匀、无堆积、皱纹、气泡、漏涂等缺陷, 连接螺栓外露丝扣不应少于2扣, 螺母在同侧, 均匀拧紧, 螺栓紧固后不应低于螺母平面。

4 主要材料与设备

(1) 主要材料见表3。

(2) 主要施工机具设备见表4。

5 结论

大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术, 在武汉国际博览中心洲际酒店项目中的成功运用, 不仅有效地杜绝了因支架选材过小造成管道支架扭曲变形而影响整个空调系统质量安全, 或支架选材过大造成不必要的浪费等问题, 保障了施工安全, 充分发挥了空调系统的实用功能, 而且通过优化了固定支架设计及安装方案, 有效地控制了大口径空调立管与固定支架的同步配合安装质量, 提高了施工效率, 缩短了施工周期, 节约了施工成本, 是一项施工性强的现代绿色施工技术。

一种用于大口径空调立管的横担式固定支架于2014年12月2日被国家知识产权局正式授权为一种实用新型专利。

摘要:大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术, 是为了改善大型公共建筑空调系统大口径空调立管安装质量和效益而发展、创新而成的一种新型施工技术。它通过设计、科学选材, 并结合现场的实际情况, 将横担式固定支架作为大口径空调立管与建筑结构连接的载体, 将大口径空调立管固定在建筑结构上。武汉国际博览中心洲际酒店空调系统安装工程成功运用该技术, 与传统空调系统立管安装技术相比, 施工效率更高、安装质量更好、系统运行效果提高了5%10%, 成本降低了10%。

关键词:大口径,空调立管,横担式固定支架,弧形钢板,同步安装

参考文献

[1]GB50243-2002.通风与空调工程施工质量验收规范[S].

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中华人民共和国建设部.通风与空调工程施工质量验收规范[M].北京:中国计划出版社, 2002.

大口径混凝土管 篇6

概括起来说,我国目前在高压大口径厚壁对接环焊缝无损检测中存在着以下几个方面的问题:

1)对大壁厚连头环焊缝而言,X射线检测已接近现有设备能力的上限,裂纹漏检率高;

2)适合于大口径厚壁接头的新型检测方法太少;

3)已有的超声检测仪器设备配置欠缺配套试验的研究;

4)超声检测人员对环焊缝缺陷反射波有效识别不准确;

5)对大口径大壁厚焊缝缺陷回波反射规律不了解;

6)专用的超声检测评定方法技术和判废标准不完善。

因此,我国石油工业须加大对接环焊缝危害性缺陷的检测技术工艺评定方法的研究,优选有效的无损检测方法、仪器和装置,提高大口径大厚壁油气输气管线焊缝检测的可靠性,确保管线的安全运行。

2、大口径厚壁环焊缝中常见的焊接缺陷

大口径壁厚环焊缝中常见焊接缺陷有气孔、夹渣、裂纹、未熔合和未焊透等,按其形状不同可分为平面型缺陷和体积型缺陷,其中裂纹、未熔合和未焊透属于平面型缺陷,对焊缝质量危害很大,气孔和夹渣属于体积型缺陷。下面对这几种常见的缺陷进行分析,以便于对其的判别。缺陷的类型是判断缺陷对构件危害程度的重要因素。

1)裂纹在焊缝和热影响区都会出现,分为宏观裂纹和显微裂纹,危害非常大。其原因是焊接过程中产生了较大的内应力,同时焊缝中含有低熔点杂质,如FeS、FeP,当外界应力较大时就会从结合力较弱的这些低熔点杂质处裂开,形成裂纹;或者由于过热区和融合区的塑性和韧性很低、焊缝金属中含有较多的氢,当结构应力较大时,容易产生冷裂纹。裂纹是最尖锐的一种缺口,它的缺口根部曲率半径接近于零,尖锐根部有明显的应力集中,当应力水平超过尖锐根部的强度极限时,裂纹就会扩展,以至贯穿整个截面而造成结构失效。特别是当焊接接头处于脆性状态时,裂纹的扩展速度极快,造成脆性破裂事故。裂纹还会加剧疲劳破坏和应力腐蚀破坏。

2)气孔焊接现场出现的主要焊接缺陷之一,是焊缝金属凝固过程中由于侵入气体而形成的气囊或空穴,造成结构的不连续性。气孔、夹渣等体积性缺陷的危害性主要表现为降低焊接接头的承载能力。如果气孔穿透焊缝表面。介质积存在孔穴内,当介质有腐蚀性时,将形成集中腐蚀,孔穴逐渐变深、变大,以至腐蚀穿孔而泄漏。夹渣边缘如果有尖锐形状,还会在该处形成应力集中。

3)未熔合是由于电弧未能直接在母材上燃烧,焊丝熔化的铁水只是堆积在上一层焊道或坡口表面上而形成的。是一种几乎没有厚度的面状缺陷,其直接危害是减少截面,增大应力,对承受疲劳、经受冲击、应力腐蚀或低温下工作都非常不利。主要形式有层间未熔合和单侧点状未熔合,并出现在平、立焊位置,长度不一。未熔合和未焊透等缺陷的端部和缺口是应力集中的地方,在交变载荷作用下很可能生成裂纹。

4)咬边属焊缝成形缺陷之一,是由母材金属损耗引起的、沿焊缝焊趾产生的沟槽或凹缝,是电弧冲刷或熔化了近缝区母材金属后,又未能填充的结果。咬边严重影响焊接接头质量及外观成型,使得该焊缝处的截面减小,容易形成尖角,造成应力集中,该处断裂的可能性最大。咬边是一种危险性较大的外观缺陷。它不但减少焊缝的承压面积,而且在咬边根部往往形成较尖锐的缺口,造成应力集中,很容易形成应力腐蚀裂纹和应力集中裂纹。因此,对咬边有严格的限制。

5)未焊透是指焊接时接头根部未完全焊透的现象。可能产生在单面或双面焊的跟部、坡口表面、多层焊焊道之间或重新引弧处。它相当于一条裂纹,当构件受到外力作用时刻能扩展成更大的裂纹,使构件破坏。产生未焊透的原因是:焊接电流小、焊接速度大、破口角度和间隙小、操作不当、焊接接头表面有油污、漆、铁锈等。

6)条状夹渣是指存在于焊缝内部的长宽比较大的夹渣,条状夹渣的危害性比点状夹渣严重得多。造成原因很多,主要有焊件表面焊接前清理不良(如油、锈等)、焊层间清理不彻底(如残留熔渣)、焊接电流太小或融化金属凝固太快及焊速太快使熔渣没有充足的时间上浮、操作不当、焊条药皮受潮及焊接材料选择不合适等。

3、目前国内环焊缝检测的主要方法及特点

国内长输管道的无损检测方法主要有射线、超声波、磁粉和液体渗透四种。射线和超声波检测是最为常用的管道环焊缝检测方法;磁粉和液体渗透检测法主要适用于焊缝表面或近表面缺陷的检查, 在长输管道中主要用于异型管件的连接焊缝探伤, 在现场环焊缝检测上使用较少。主要使用射线和超声波两种探伤方法。

1) 射线检测射线检测是利用射线检查焊缝内部缺陷的一种无损检测方法。按使用的射线源划分, 又分为X射线探伤和γ射线探伤两种。X射线探伤是利用探伤仪在管道外侧采用双壁单影法或双壁双影法进行透照,分段曝光,其优点是显示缺陷的灵敏度较γ射线高,不受地形限制,平原地段、大坡度山区段以及对死口连头段均可适用;缺点是设备复杂、操作不便、效率低、费用高。γ射线探伤是利用爬行器在管道内部进行内透照全周向一次性曝光,优点是透视时不需电源,在野外条件下使用方便,设备轻巧、操作简单、效率高;缺点是显示缺陷的灵敏度较X射线小,不适用于大坡度山区段和对死口连头段环焊缝检测。

2) 超声波检测超声波检测是利用超声波探测材料内部缺陷的一种无损检测方法。按操作模式具体又分为手工超声波探伤和全自动超声波探伤两种。手工超声波检测是一种传统的探伤方式,国内长输管道无损检测方法中的超声波检测一般就是指的手工超声波检测。管道全自动超声波检测是国内刚刚兴起的一种检测方法,相比传统的手工超声波检测具有一些明显的优点和适用条件。

3)两种无损检测方法的技术和优缺点比较

由于射线检测和超声波检测的原理不同, 因此各具特点。对于射线探伤, 通过工程实践证明, 是一种理想的探伤方式, 其结果直观、准确, 并具有可追溯性。尤其是管道射线爬行器探伤方法的应用, 在大大提高探伤速度的同时, 也大幅度降低了探伤成本。这种方法在近几年建成的涩宁兰、兰成渝等多条管线中都得到了大量应用, 并获得良好的经济技术效果。

理论上超声波检测为一种理想的探伤方式, 但在以往的实际应用中超声波存在以下两点缺点: (1) 受人为因素 (包括操作因素和经验判定因素) 影响较大, (2) 原始记录无法保存, 不可追溯。这两大不足之处使超声波检测的可信度和使用受到很大影响。但由于超声检测的灵敏度比射线检测的灵敏度大得多。如果采用适当的方法,超声波还是可以取得优于射线检测的检测效果。以往超声波检测主要采用A型脉冲反射式超声波探伤仪进行手工探伤。进入80年代,出现了数字型A型脉冲反射式探伤仪,从技术上讲前进了一步,实现了数字化脉冲显示,可以对反射波进行存储、打印。目前,它已经改进为全自动超声波探伤仪,逐渐采用相控阵技术,可实时检测、存储探伤数据,打印完整的彩色扫查图,可刻写数据光盘对数据进行备份。全自动超声波探伤仪采用A扫描、B扫描和TOFD3种方式,实现了缺陷图像彩色显示。

4、可用于高压大口径厚壁环焊缝的新型无损检测方法

1)射线爬行器检测工业管道射线爬行器进行中心法透照法检验。其主要优点为灵敏度高,工作效率高,一次曝光就可以完成一个对接焊缝的检验工作。其原理是:爬行器的在管道内运动时,接到指令源的信息后,通过CPU处理,确定前进、后退、停止、曝光。通过指令源的控制完成各种操作。国外发达国家的焊缝射线检测目前广泛采用实时射线照相技术,非常适用于自动化,便于自动控制。但是这种技术还不能完全替代胶片射线照相方式。

2)自动超声波检测该技术是在1977年,由Silk根据超声波衍射现象提出来。该方法是脉冲反射法和射程衍射时间法(TOFD)的相结合。脉冲发射技术确保高的检出概率,而射程衍射时间法可精确地确定临界尺寸的大小。

意大利AEA sonovatiion公司在TOFD应用方面,已经有15年历史。此技术首先是应用于核工业设备在役检验,现在在核电、建筑、化工、石化、长输管道等工业的厚壁容器和管道方面多有应用。T O F D技术的成本是脉冲回声技术的1/1 0。现在,T O F D检测技术在西方国家是一个研究热点,现在已经开始推广应用。经过几年以后,将有取代R T趋势的可能。

T O F D是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法,也叫“裂纹端点衍射法”或“尖端反射法”。其探伤原理见图1,发射探头和接收探头按一定间距相向放置,尽可能使被检缺陷处于两探头间距中点正下方,然后使小晶片发射探头向被检焊缝发出一束指向角足够大的斜射纵波声束 (折射角宜在60°~75°) 。此声束可充分覆盖整个板厚范围内的焊缝体积,若在缺陷上下端部能产生衍射波 (简称上端波和下端波) 并被同尺寸、同频率的接收探头接收到,则根据沿探测面传播的侧向波 (Lateralwave) 与由缺陷上下端部产生的衍射波以及底面回波 (简称底波) 到达接收探头的传播时间差与声速的关系,即可准确地测出缺陷 (如裂纹) 的埋藏深度和自身高度。

T O F D法有赖于超声波与缺陷端部的相互作用。相互作用结果会在较大角度范围发射衍射波。检出衍射波就能确定缺陷的存在。信号传播时间差就是缺陷高质量值。缺陷尺寸根据衍射信号的传播时间而非幅度来测量。因此说TOFD法是焊缝探伤缺陷定位、定量、定性的一种有效技术。

欧洲标准化委员会 (CEN) 于2000年发布了有关用超声TOFD法探伤和定量的标准草案ENV583—6:2000。有关TOFD法的第一份标准BS7706:1993是英国提出的。近两三年相继发布的有关标准还有美国ASME 2235:2001和日本的NDIS 2423:2001。

T O F D技术缺陷检出能力强,缺陷定位精度高,节省设备的制造时间,安全,检测数据可以用数字形式永久保存。与常规的脉冲回声检测技术相比,T O F D在缺陷检测方面与缺陷的方向无关。在安全上,不需要一个安全的独立的操作空间,因此可以在不中断工艺生产的情况下进行检测,节约设备制造时间。当然,TOFD也存在很多局限性:在位于表面下几毫米处存在一个“盲区”。同样,近内壁的TOFD信号也不清晰。并且TOFD有“过分强调”中壁信号的倾向。T O F D波幅很低,可能会被漏掉。

自动超声波探伤技术相比射线探伤优点在于:

I.检测速度快, 每道口扫描只需几分钟,最快每天能达到1 0 0道焊口;

I I.自动超声波技术可以测出裂纹穿透管壁的径向尺寸,而射线探伤只能测出缺陷长度;

I I I.自动化焊接工艺一般要求特殊坡口设计,具有斜交面特征, 射线探伤很难检查出取向错误区的未熔合缺陷;

IV.自动化超声波技术能够快速检测并得到结果,并有利于缺陷分析和临界缺陷尺寸的判定评估。近十年在北美地区, 自动超声波探伤技术在管道工程中得到了广泛的应用, 是一种比较成熟的技术,如穿越加拿大管线工程和Alliance自动焊接环焊缝都采用了这种检测技术。随着国内大口径、高压力管道的陆续上马,以及全自动焊技术在这些管道上的普及应用,全自动超声波检测技术必将成为未来的发展趋势。

摘要:目前国内的油气管网远不能满足我国经济发展、环境建设对石油、天然气运输的需求, 因此, 我国除了目前建设的西气东输二线、中亚管线等大型工程以外, 还将陆续建设一批国内能源干线和延伸到国外的长输管线, 为了节约材料和提高输送效率, 这些管线都在朝着高压、大口径、厚壁的方向发展。这就给作为保证管道焊接质量重要手段的无损检测工作带来了新的课题, 国外在高压大口径厚壁油气输气管线焊缝缺陷评定方法技术方面已开发出一系列新技术并在管线建设工程中得到了成功应用, 有效地提高了管线环焊缝焊接缺陷的检测可靠性, 减少了管线环焊缝失效事故, 而国内在这方的工作相对滞后。因此, 本文将就目前可以用于高压大口径厚壁输送管对接环焊缝无损检测的方法进行一些初步的探讨, 以期对从业人员有所帮助。

关键词:大口径,厚壁,油气输送管,环焊缝,无损检测

参考文献

[1]李广波, 周勇.长输管道工程无损检测应用现状及发展趋势[J].焊接技术.2005, 34 (33)

[2]韩相勇.长输管线对接环焊缝自动相控阵超声波检测技术[J].无损检测.2006, 28 (5) 237

[3]李衍.钢焊缝相控阵超声波探伤新技术.无损探伤.2002 (3) :1-5

大口径混凝土管 篇7

1、测量放线

在山区测量放线时主要测定出线路轴线和施工作业带边界线, 在平原段测量过程中按标准应该每100m设置一个百米桩但是在山区地段地形复杂, 地势起伏较大, 每100m设置一个百米桩不能满足施工要求, 需要适当加密标桩;在线路轴线上根据设计图纸的要求设置纵向变坡桩、曲线加密桩。弹性敷设或冷弯管转向角处理水平或竖向转角时, 在曲线的始点、终点上设桩, 并在曲线段上设置加密桩, 间隔≤10m。

2、作业带开拓

山区布管必须要达到设备能够行走的作业带, 作业带的开拓对布管工作非常重要, 作业带开拓不好布管设备无法进行布管作业, 坡度达不到要求布管设备也无法进行布管作业, 在布管工作中主要以吊管机布管为主。

在黄土塬地段布管时, 开拓作业带主要有2种方法:

第一种, 对黄土塬山区坡度较缓, 坡度小于20度的山区, 采用直接进行降坡处理的方法, 以便能够达到设备行走的坡度和宽度, 在一般情况下, 吊管机的爬坡能力为20度以内, 所以在20度以内并且较短的山坡可以采用直接降坡的方法进行作业带开拓。

第二种, 对于坡度在20-30度之间的黄土塬山区, 直接降坡的方法不能达到吊管机行走的目的, 所以对于这种地形, 采用修筑之字形便道的方法进行作业带开拓, 在作业带旁边修筑坡度小于20度的之字形道路, 达到吊管机行走的条件, 该方法在黄土塬山区的施工中较为实用。

对梁峁地段以修筑“之”字形施工便道的方式进行布管是施工进度最快, 而且是最安全的施工方法, 首先进行便道施工申请, 施工便道征地宽度为10m, 经过监理及业主到现场确认, 得到确认后方可进行实施。

二、管沟开挖

黄土塬地段土质特点是在没有载荷的时候属于较稳定的土质, 在有施工载荷时易塌方, 所以在管沟开挖过程中必须严格按照设计要求, 在确认安全的情况下进行开挖, 在管沟开挖前, 按规范和设计图及现场的土质情况确定管沟的边坡比。开挖时, 质量检查员一定要始终进行监督检查, 对不符合质量要求的地方 (如坡比、挖深等) 及时整改, 确保各项指标均达到规范和设计要求。

三、黄土塬山区布管方法

布管前, 技术人员依据本标段管线的设计平面图、测量放线的控制桩, 对布管人员进行交底, 交底包括:布管长度、管线防腐类型、级别变化处, 管线变壁厚处的位置, 在管线弹性敷设及弯管处, 布管人员严格按施工指导书进行布管, 所有作业必须在得到确认无故障时方准允开始进行, 现场监理进行旁站。目前常用的布管方法有如下几种:

1、吊管机直接布管

管够开挖完成后采用吊管机将管材直接布在管沟内, 进行沟下焊接。在施工作业带的开拓和管够开挖不冲突的情况下采用这种方法, 布管速度快, 施工方便。

2、吊管机将管材运至山区平台, 管沟开挖完成后进行布管

在修筑完成便道首先将管材运至山坡修筑好的临时平台上, 平台的修筑根据山坡的长度和地形情况确定, 最好能够达到就近布管的原则, 平台的修筑要坚固稳定, 能够放置管材, 并且不妨碍施工设备的行走。修筑完成平台后将管材放置在临时平台上, 待管够开挖完成后进行沟下布管焊接工作。

3、挖掘机配合吊管机布管

在坡度15°~20°地段, 根据现场实际地形, 以及通过与地方政府的协调, 在征得招标人、现场监理和设计同意下, 采用山体削坡方法降坡到15°左右, 降坡后用吊管机与挖掘机配合布运管施工。

4、其他布管方法有轻轨布管法、索道布管法、卷扬机布管法等。

在黄土塬山区段施工中, 主要采取吊管机直接布管, 吊管机将管材运至山区平台, 管沟开挖完成后进行布管和挖掘机配合吊管机布管3种方法, 其余布管方法因施工成本较高的原因, 均不适用于该地区的施工。

四、施工技术对比

在黄土塬地区布管施工不同于石方段山区施工, 在黄土塬段布管修筑施工便道较为容易, 降坡简单, 不需要大量爆破, 和其他布管方法进行比较优势较为明显。

与其他布管方法相比较, 主要有以下几个方面的优势,

1、与轻轨布管相比较, 施工简单, 施工前准备工作量小, 施工速度快。

2、与索道布管, 施工方法简单易行, 施工准备工作量小, 安全可行。

3、与卷扬机布管等方法, 施工准备量较小, 施工速度较快。

主要存在的缺点如下:

1、施工降坡量较大。

2、施工对环境破坏影响较大。

3、施工完成后需要修筑大量水工保护, 用以保护水土流失。

对以上施工中的缺点, 在施工中需要采取必要的措施, 减少对环境的影响, 比如在施工中采取临时水工保护的方法减少对环境大面积的破坏和水土流失, 在施工完成后采用较为方便的水工保护 (水泥土) 加固作业带, 可以大量降低对环境的影响和水土流失。

五、施工费用对比

在黄土塬地段用降坡和修筑“之”字形施工便道进行布管, 在施工费用方面和其他布管方式进行比较:

轻轨布管需要大量型钢和枕木, 修筑轻轨费用很高, 黄土塬施工地形沟壑交错, 轻轨无法进行布置, 所以在黄土塬山区施工中可行性较低。

索道布管需要制作牢固的索道基础, 需要大量混凝土及型钢和钢丝绳, 费用很高, 在施工索道基础时较为困难, 施工物资用送难度较大, 所以在黄土塬山区施工中可行性较低, 不能采用。

总结:

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