玻璃鋼管道施工工法

摘 要：玻璃鋼管道作為一種新型的管材，因其獨有的材質優勢倍受石油、化工及城鎮給水排水等行業的青睞。本文通過神華準格爾酸法生產氧化鋁中試廠這一實際工程，介紹了玻璃鋼管施工的特點，闡述了玻璃鋼管道施工過程中施工技術，以及應該注意的問題和應用前景。

關鍵詞：玻璃鋼管；施工工法；承插；連接

工程概況

本工程為全球首個采用提取酸法氧化鋁項目，玻璃鋼工藝管道約8000m，工期緊，介質為32%的鹽酸粉煤灰混合溶液，且與土建交叉施工，施工管理矛盾較為突出。工程采用玻璃纖維纏繞法施工玻璃鋼管，現場下料組裝，施工便捷，并且由于玻璃鋼管道比較輕，克服了鋼管施工吊裝的局限性。另外還克服了采用特殊鋼材施工輔助措施復雜，技術要求高的困難。該工程于2011年5月20日開工，2011年7月10日完工，歷時50d。

1 玻璃鋼工法特點及適用范圍

玻璃鋼管道施工最主要的特點就是采用玻璃纖維纏繞，由于這種工藝易于實現機械化、自動化，與其它成型工藝相比，勞動條件好，勞動強度低，且產品的質量穩定，成本低，因此得到了廣泛的應用。本工法適用于石油、化工、冶煉行業的低溫低壓管道（溫度等級120℃以下，壓力等級1.2MPa以下）及城鎮給排水管道。

2 工藝原理

纖維纏繞工藝一般可分為干法纏繞和濕法纏繞兩類。

（1）所謂干法纏繞，是將干纖維束纏繞在芯模上，然后噴涂樹脂，并用壓輥滾壓浸透的工藝方法，采用這種方法纏繞，設備清潔，可改善勞衛條件，但對連續纖維的無捻性、浸透性要求較嚴，并需要充分滾壓，否則容易發生干裂現象。

（2）濕性纏繞是將浸膠后的玻璃纖維集束，在一定張力控制下直接纏繞在芯膜上的工藝方法，采用這種方法可使不同規格纖維有較強的適應性，無需滾壓即可使纖維充分浸透，使用這種方法生產的產品質量穩定，氣密性能好。但對纏繞過程的各個環節需要嚴格的人工維護，從而增加了勞動強度。便如，導絲頭、浸膠槽等裝置在每次纏繞結束后必須認真刷洗，使其保持良好的清潔狀態，盡管如此，每次成型結束后，在浸膠槽內以及纏繞機周圍的工作區域內不可避免地剩留或滴落一部分樹脂，造成浪費和不衛生。

（3）在上述干法和濕法的基礎上又出現了改進的工藝方法，即干預浸法和濕預浸法。干預浸法對于難于直接以液體狀態使用的樹脂，是比較適宜的。例如酚醛樹脂、苯基硅烷樹脂、有機硅樹脂、鄰苯二甲酸二丙稀酯樹脂和間苯二甲酸酯樹脂。濕預浸法是在纖維浸過樹脂，并使樹脂部分固化后再供纏繞使用，這種方法的主要優點是生產效率高，而且浸漬效果更好。

3 施工工藝及操作要點

玻璃鋼管道的安裝主要有地上架空、地面鋪設和地下埋設三種方案。

架空管道是將管道架設在各種支架之上，優點是便于安裝儀表、閥件及其它管件，可在最低點設置排放閥，最高點設置排氣閥避免形成死角。缺點是占用空間較多，要與電氣架空線路保持一定距離，為確保安全生產，這就帶來了管道起重吊裝和高空作業的復雜性。

地下埋設是指管道埋于地下，其管頂與地面之間有一定的填土高度。這一方法能為管道的靜態平衡提供良好的條件，且不會妨礙交通及農業耕種等等，適用于大部分地區。但是對于冰凍土地帶、地下水位較高地區及有活動滑坡的山區，需要結合其經濟性作全面考慮。

地面鋪設是指管子的底面與地面同高或管子擱在土墊層上，可用來進行農業灌溉，工業給水和介質輸送，適用于森林、高山及地下水位高的地區或臨時鋪設使用。但考慮到交通及建筑等問題，這種鋪設形式受到了條件限制。

3.1 管道的架設

管道不宜沿走道架設，架空管道需穿越公路時，不應設置法蘭、閥門等連接點，以避免泄漏時造成事故。如必須設置法蘭等連接點必須將連接點包在盒內，以盛裝泄漏的物料。盒應定期打開檢查。管道與其它管路架設在一起時，則視介質腐蝕情況應考慮分層架設。輸送強腐蝕性介質的管道應架設在下層，防止出現泄漏點腐蝕其它管路。管道在穿過墻壁或樓板時，應預埋一段套管，套管內徑比玻璃鋼管外徑大，大到足以松動穿進為宜。套管兩端露出墻壁或樓板100mm，兩管間充滿彈性填料。垂直管道的套管不應限制管道位移和隨管道的垂直負荷，如穿過防火墻，兩管間應填塞石棉或其它非燃性填料。

3.2 管道的支呆架施工

常用的管道支吊架按用途可分為滑動支架、固定支架、導向支架及懸支架等見圖1：

管道支吊架形式的選擇主要考慮管道的強度、剛度、輸送介質的溫度、工作壓力、管材的線膨脹系數、管道運行后的受力狀態及管道安裝的實際狀況等，同時要考慮制作和安裝的成本。

3.3 管道的安裝

根據玻璃鋼材料比重小的特點，為了把現場連接減小到最小，并能進行快速地鋪設操作，一般是在能滿足吊裝允許長度和重量的情況下預先將玻璃鋼管進行部分組連。

在按照管道的布局、管架間距進行安裝吊架以后，用繩索或柔性帶吊裝管段。如用鋼索起吊，則必須在其間以軟墊隔開或用軟管在鋼索外吊裝，鳳防損壞管道的外保護層。在管托與管道之間墊一塊與管托同面積的彈性墊，其材質與厚度以達到能起保護效果為宜。此外管子和易燃產品連接安裝時，要進行靜電處理。

管路安裝的水平偏差一般為≤2～3‰垂直偏差≤2～5‰，坡度可取3‰。

4 玻璃鋼管道的連接

無論是玻璃鋼管道系統還是其它管道系統，管件及其它連接方式對系統的使用效果都具有重要意義，經驗表明，管道系統出現問題最多的地方往往在連接處。所以，對于管件間以及管與其它設備的連接方式的選擇、設計、施工不可輕視。

4.1 包纏對接與承插粘接

包纏對接和承插粘接的工作程序基本相同，只是個別的工作細節上有所不同。

4.2 法蘭連接

一般情況下，法蘭不平行是產生泄漏的重要原因，因此螺栓擰緊后法蘭與法蘭應密封且應相互平行。這就要求法蘭密封面必須平整光潔，不受損傷或變形，尤其不得有徑向溝紋，兩法蘭必須保持相對相互平行，否則就會因強行拉平而產生不必要的螺栓拉緊應力，容易使得法蘭或帶有法蘭的管體受到破壞。

在法蘭連接之前，首先需要根據管徑及連接要求選擇好合適的密封件，并對所有要相互接觸的部分進行清洗，以保證密封效果。在擰緊螺栓時應遵守擰緊螺栓的順序，不可以從開始的一個螺栓順次擰到最后一個螺栓，這樣會因法蘭受力不均使法蘭張嘴，旋緊力再大也不容易密封嚴。正確的方法是將法蘭盤用螺栓對準、調好，法蘭盤與螺母間加平墊，在規定的負荷下用兩個測力扳手按等分角對稱位置的方法緊固，使法蘭盤均勻受力，表1所列為建議的旋緊力矩。

由于玻璃鋼法蘭與管道是靠手糊粘接而成，所以對法蘭粘接口進行檢測也是必要的。盡管產品出廠前是經檢查合格的，但在運輸貯存中不可避免也會出現一定問題。所以，在安裝好后進行試壓時，法蘭接口必須檢查。

4.3 承插連接

在要連接的管之間留下一定空間，以便進行清理、檢查操作。用布清理接頭偶聯區、環槽、承口的張口部分，并均勻地涂上無酸無溶煤油酯（液態凡士林、液體礦酯、硅潤滑油等）。將橡膠圈在兩手間滑動，涂上油酯，再從插口下面往里套，直到入槽為止，之后強行上拉，使圈的3/4入槽，并繼續強行上拉未入槽部分，直至上母線以上方松開橡膠圈，使之彈入槽內，以免扭搓。

5 管道系統的壓力試驗

管道系統安裝完畢后投入生產前，要對管道系統進壓力試驗（簡稱試壓）。壓力試驗又分為強度試驗和嚴密性試驗。強度試驗主要檢驗管材、配件、接口等部位的強度，嚴密性試驗等檢查管道系統的全部嚴密性。

為了不妨礙施工現場其它工序的正常作業，改善敷設條件，通常對管道分段進行試驗，地上管道在其支撐、設置完畢后進行，地下管道在連接好后未覆蓋時進行，設備、儀表加以盲板切斷，試壓結束后將盲板拆除。

管道系統的壓力試驗多采用液壓試驗，如果沒有特殊規定，一般強度試驗壓力取工作壓力的1.5倍，但不得小于2kgf/cm2，而嚴密性試驗取管道的工作壓力。

水壓試驗：用精度不低于1.5級，最大量程為試驗壓力的1.5～2倍的壓力表按照試驗技術方案進行試驗。向管內灌水時，應打開管道各高處的排氣閥。待水灌滿后關閉排氣閥和進水閥，停止供水后，系統靜止2h左右，以使管道達到機械、熱力和化學上的平衡。如果需要可向管內補充一些水，然后以每分鐘不大于0.1kg/cm2的速度增加管內壓力，直到達到工作壓力為止，停止加壓1h，然后以每分鐘不超過0.05kg/cm2的速度再次加壓，使管內水內達到檢測壓力值，在試驗壓力下保持20min，如果管道未發生異常現象，壓力表指針不下降即認為強度試驗合格（由于玻璃鋼材料的彈性變形，壓力表指針在穩定前會稍有降落，這不影響管道的合格）。然后把壓力降至工作壓力進行嚴密性試驗，在該壓力下使管道系統在不少于2h的時間內保持靜止。這樣系統的平均泄漏率不超過設計要求。

6 效益分析

本工法中的效益主要體現在造價方面，在石油、化工、冶煉行業的工藝管道中，大部分介質含有腐蝕性，特別是酸性介質，若采用鋼材必須用特殊鋼，如鉭管、鋯管等，其造價一般均為3000～4000元/kg，而采用玻璃鋼管道造價大約在120元/kg，故工程造價大大的節省。

另外，目前國內一些新興產業，如粉煤灰提取氧化鋁、煤制油等項目中，由于玻璃鋼管道工法的日趨成熟，使得以前由于材質問題無法實施難題逐一解決，為尋找新能源和發展循環經濟提供了保障。

參考文獻

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[3]GB50268-97《給水排水管道工程施工及驗收規范》[S].北京：中國建筑工業出版社，1998.

作者簡介：吳杰（1982-），男，貴州省納雍人，本科，工程師，主要研究或從事工作方向為管道施工管理。