浙江紹興聚氨酯高溫直埋預(yù)制管特殊性

1、HDPE管有很好的沖擊韌性，冷態(tài)(室溫下)強(qiáng)度比較大，加之我國低溫?zé)崴苌a(chǎn)應(yīng)用時間長些，使用經(jīng)驗較多，得到肯定。但片面的忽視了高溫蒸汽直埋管外壁溫度50℃的基本要求，甚至溫度更高。在此溫度下HDPE管許用應(yīng)力下降，僅是設(shè)計20℃時應(yīng)力的25%左右[12];有的廠家更是單從經(jīng)濟(jì)性考慮，降低壁厚，不做強(qiáng)度剛度計算，不遵循國外ISO、ASTM和PPI工業(yè)管道規(guī)定或我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這就難免不出現(xiàn)許多問題。

如塑管耐溫蠕變性大，在持久應(yīng)力作用下強(qiáng)度明顯下降，造成所謂經(jīng)濟(jì)型HDPE外護(hù)管形變，結(jié)構(gòu)損壞，動、靜載荷使管徑受壓縮、彎曲或超過額定壓力，發(fā)生外護(hù)管形變超大，出現(xiàn)屈曲破壞。更有甚者，原材料質(zhì)量差或加工工藝、技術(shù)水平低而發(fā)生大范圍的環(huán)向應(yīng)力開裂、破壞。此已出現(xiàn)多起嚴(yán)重事故，造成頗大損失。

由 于聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫層緊密地粘結(jié)在鋼管外皮，隔絕了空氣和水的滲入，能起到良好的防腐作用。同時它的發(fā)泡孔都是閉合的，吸水性很小。高密度聚乙烯外 殼、玻璃鋼外殼均具有良好的防腐、絕緣和機(jī)械性能。因此，工作鋼管外皮很難受到外界空氣和水的侵蝕。只要管道內(nèi)部水質(zhì)處理好，據(jù)國外資料介紹，使用壽命可 達(dá)50年以上，比傳統(tǒng)的地溝敷設(shè)、架空敷設(shè)使用壽命高3~4倍。

浙江紹興聚氨酯高溫直埋預(yù)制管特殊性它廣泛應(yīng)用于城市集中供熱、冷庫、暖室、煤礦、石油、港口、化工等行業(yè)的保溫保冷工程。但是高密度聚乙烯比玻璃鋼的耐氣候性差，耐熱性低。高密度聚乙烯耐熱為60℃-70℃，而玻璃鋼的耐熱為100℃-120℃，因此在應(yīng)用中應(yīng)引起重視！ 該產(chǎn)品從里到外分三層結(jié)構(gòu) *層：工作鋼管層，根據(jù)設(shè)計和客戶的要求一般選用無縫管（GB8163-87）螺旋鋼管（GB9711-88;SY/T5037-92）和直縫鋼管（GB3091-93）。鋼管表面經(jīng)過*的拋丸除銹工藝處理后，鋼管除銹等級可達(dá)到GB8923-1998標(biāo)準(zhǔn)中的Sa2級，表面的粗糙度可達(dá)GB6060.5-88標(biāo)準(zhǔn)中R=12.5微米。 第二層：聚氨酯保溫層，用高壓發(fā)泡機(jī)在鋼管與外護(hù)層之間形成的空腔中一次性注入硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料原液而成。即俗稱的“管中管發(fā)泡工藝”。其作用一是保溫，二是防水，三是支撐熱網(wǎng)自重。當(dāng)輸送介質(zhì)溫度為：-50℃-120℃時，選用硬質(zhì)聚氨基甲酸酯泡沫塑料做保溫層，當(dāng)輸送介質(zhì)溫度為：-50℃-150℃時，選用硬質(zhì)聚氨基脲酸酯泡沫塑料做保溫層。 第三層：高密度聚乙烯保溫層，預(yù)制成一定壁厚的黑色（黃色）塑料管材，在經(jīng)電暈工藝處理后備用。其作用一是保護(hù)聚氨酯保溫層免遭機(jī)械硬物破壞，二是防腐防水 ，聚氨酯保溫管

2、玻璃鋼(FRP)外護(hù)管應(yīng)用到直埋式預(yù)制高溫蒸汽保溫管工藝和產(chǎn)品中，*我國的特色。它充分挖掘玻璃鋼的潛力：質(zhì)輕強(qiáng)度大，耐腐性好，電絕緣性強(qiáng)，工藝性優(yōu)良和一定的耐溫性(較HDPE為高)，造價低，而發(fā)展起來。但其彈性模量低，比鋼(E=2.1×106)小10倍，且隨溫度升高更降低，產(chǎn)品的強(qiáng)度、剛度不足，易變形;持久的耐溫性差、蠕變，濕強(qiáng)度低(*在濕環(huán)境下工作，強(qiáng)度降50%)[13]以及老化性能、層間剪切強(qiáng)度低，而不同樹脂玻璃鋼耐酸堿性不同，是近年玻璃鋼材料外護(hù)管損壞的重要原因。

設(shè)計不當(dāng)、結(jié)構(gòu)不合理、壁厚過小、粗制濫造，保證不了保溫結(jié)構(gòu)的完整性，特別是惡劣氣候下，現(xiàn)場施工補(bǔ)口，水份影響更為突出;材料不規(guī)范或亂用，采用有堿玻璃絲布或土絲布以及紫外線光照，土壤化學(xué)介質(zhì)腐蝕，野蠻施工機(jī)械硬性破壞，都是質(zhì)量保證不了事故發(fā)生的直接原因。

據(jù)不*統(tǒng)計，我國先后已發(fā)生數(shù)十起質(zhì)量事故，遼寧錦州、大連，河南信陽、鄭州，浙江寧波、慈溪、嵊州，江蘇洪澤、連云港，湖北武漢、天臺、山東臨沂、青島等等損失上千萬的有之，百萬元為數(shù)更多。有的僅運行四個月就被迫挖出改架空，并發(fā)生多起惡性事故，通訊電纜熔化，或燙傷(亡)人員。為此《城鎮(zhèn)供熱直埋蒸汽管道技術(shù)規(guī)程》編寫組經(jīng)調(diào)查、慎重的建議：蒸汽直埋管*鋼外護(hù)管基本形式，對采用高密度聚乙烯或玻璃鋼外護(hù)層應(yīng)限制條件使用。

經(jīng)過多年努力，現(xiàn)我國已編制并審批通過的中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)J/T129-2000《玻璃纖維增強(qiáng)塑料外護(hù)層聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》規(guī)范，明確指出輸送介質(zhì)熱水不高于120℃，偶然峰值不高于140℃。外護(hù)層溫度正常使用控制在-50～65℃范圍內(nèi)，要具有耐受工作壓力不大于2.5MPa 80℃下，試驗1500h性能要求才能保證使用壽命。對于高溫蒸汽直埋管，技術(shù)條件要求只能高于此。

五、外護(hù)管zui小壁厚確定

1、各種材料的外護(hù)管壁厚確定的基本原則：

 (1)保證直埋式預(yù)制蒸汽保溫管道完好的密封、防水(防腐)性;

 (2)有足夠的剛度、強(qiáng)度，不對芯管產(chǎn)生環(huán)向載荷(應(yīng)力)，保證保溫結(jié)構(gòu)的完整性。脫開式結(jié)構(gòu)滑動自如，保溫材料不破壞或變形，不改變保溫性能;抽真空時不發(fā)生凹陷或屈曲變形;

 (3)對采用某些新技術(shù)，如內(nèi)固定支座時，能承受足夠大的縱、橫向力，并能進(jìn)行力的傳遞;

 (4)外護(hù)管的厚度除滿足運輸、施工需要，還應(yīng)保證運行時管道有足夠抗徑、軸向失穩(wěn)或撬起的穩(wěn)定性能;

 (5)有能承受一般偶發(fā)事故或在非正常狀態(tài)下(意外情況或環(huán)境條件變化)能力，有足夠安全可靠系數(shù)。

2、鋼制外護(hù)管zui小壁厚確定

國內(nèi)外對鋼制管道壁厚的合理設(shè)計已成熟，在充分分析了管道外護(hù)管殼承受的土壓力(垂直、側(cè)向、被動及底部支撐力)和管道內(nèi)應(yīng)力、變形應(yīng)力后，設(shè)計計算公式為[14]：。(略)

玻璃鋼材質(zhì)的外護(hù)管，由于生產(chǎn)使用的原材料：樹脂(環(huán)氧、不飽和樹脂、聚酯等)、增強(qiáng)纖維、添加助劑及其成型工藝的不同，其性能有明顯的差異。但總的來說，它與塑料外護(hù)管有許多相近之處，特別是與PE/PP外加玻纖增強(qiáng)復(fù)合管性能更是貼近。國外把它們統(tǒng)稱增強(qiáng)塑料(玻璃鋼)。

 (1)增強(qiáng)玻璃鋼外護(hù)管的蒸汽直埋管道其壁厚度，除要考慮鋼管、塑管某些相同的必要因素外，由于它的性能特殊，拉伸破壞變化率僅1.8~4.0%[18](鋼為18%，HDPE為350%伸長度)是脆性斷裂。這就要求我們，不單是考慮管道壓力等級、設(shè)計工作壓力、許用應(yīng)力、外部靜、動荷力，還要考慮管道的許用撓度(無壓條件下，撓曲產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變，不超過*30~50年工作的應(yīng)力或應(yīng)變)，核校管道的抗屈曲能力等。美國AWWA C950-88制定對地下埋設(shè)玻璃鋼管設(shè)計準(zhǔn)則。從理論計算到設(shè)計系數(shù)的正確設(shè)定和經(jīng)驗參數(shù)選取都有助于管道設(shè)計的成功。安裝工程參數(shù)的正常選擇確定，土壤類別密實度，土壤的撓度系數(shù)，反力模量……都是管道zui終實施成功十分重要和必須的。