范文娟

中國五環(huán)工程有限公司武漢430223

鋼骨架PE復(fù)合管在磷酸裝置設(shè)計中的應(yīng)用

范文娟*

中國五環(huán)工程有限公司武漢430223

根據(jù)磷酸裝置鋼骨架PE(聚乙烯)復(fù)合管道的使用情況，探討鋼骨架PE(聚乙烯)復(fù)合管的特點以及在管道設(shè)計中的注意事項。

磷酸裝置鋼骨架PE復(fù)合管管道布置水壓試驗

鋼骨架PE(聚乙烯)復(fù)合管是一種將鋼絲骨架與高密度聚乙烯塑料有機(jī)復(fù)合在一起、集鋼管與塑料管優(yōu)點于一身的新型管材，與金屬管道相比，其具有耐化學(xué)腐蝕、質(zhì)輕、壽命長、易施工、流動阻力低的優(yōu)點，與純PE(聚乙烯)管相比又具有更好的強(qiáng)度和剛度，因此在磷酸裝置中被廣泛采用。主要用于稀磷酸、酸性洗滌水介質(zhì)的輸送，設(shè)計溫度30～90℃，設(shè)計壓力0.2～1.0MPa，操作溫度20～70℃，操作壓力0.1～0.9MPa。鋼骨架PE復(fù)合管雖屬于非金屬管道，但因其內(nèi)部具有鋼絲網(wǎng)格的特殊性，所以在設(shè)計中需將它與一般材質(zhì)管道區(qū)別對待。

1 管道布置設(shè)計

(1)鋼骨架PE復(fù)合管的管道有普通管(DN50～DN500)和薄壁管(DN50～DN125);連接方式有法蘭連接和電容套筒連接［1］，法蘭連接的管材接頭分為普通管Ⅰ型(DN50～DN300)、Ⅱ型(DN150～DN500)和薄壁管型;電容連接的管端形式又分為普通管電容連接管端平口、普通管電容連接管端錐口、薄壁管電容連接管端錐口［2］。在設(shè)計之前材料控制文件中應(yīng)做好規(guī)定。

(2)輸送含有料漿或固體顆粒的介質(zhì)時，為便于拆卸和方便清理，管端連接設(shè)備管口及調(diào)節(jié)閥、流量計時通常需要管道、管件以法蘭連接，此時管件可根據(jù)實際情況加工成一端帶法蘭接頭、兩端帶法蘭接頭等不同的組合形式，見圖1。

(3)管廊上長距離輸送的介質(zhì)如需用法蘭連接時，管道可以采用定長管，即長度一定、兩端帶法蘭接頭的管子，這樣可以減少管子與法蘭的焊縫及電容套筒的數(shù)量，同時減少泄漏點。

圖1 法蘭-電容管件示意圖

(4)部分角度的彎頭沒有標(biāo)準(zhǔn)件可選，如DN50～DN125沒有11.25°、22.5°的彎頭，DN350以上沒有90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭，因此在設(shè)計中要避免使用，90°的轉(zhuǎn)彎應(yīng)選用兩個45°彎頭來處理，但要注意中間直管段的長度;由于材料的特殊性，特殊角度的彎頭不能像金屬彎頭可以切割，應(yīng)特殊加工成型;為減少直接在管道上的開孔，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)三通，金屬管的異徑三通，支管管徑一般只到主管的1/2，而鋼骨架PE復(fù)合管則有更寬的范圍可選，需參見供貨廠家的資料。

(5)由于電容套筒較長，在管道布置中，如管件不能直接連接，中間若需加直管段，應(yīng)滿足最小直管段要求，尤其在儲罐與泵進(jìn)口之間如高差不能滿足最小直管段要求時，可考慮使用45°彎頭;如果泵前端距離也不滿足要求，就要考慮降低泵的高度或抬高儲罐的基礎(chǔ)高度。

(6)鋼骨架PE復(fù)合管由于其膨脹系數(shù)為金屬管道的3～3.4倍、PE管的1/5［3］，因此其跨度也較金屬管小，管道支架需做得更密集;在管廊上長距離直線輸送物料時需根據(jù)管道操作溫度，每隔適當(dāng)?shù)木嚯x增加膨脹節(jié)以吸收位移量。兩個膨脹節(jié)之間設(shè)固定支架，其它做導(dǎo)向支架，使管道的位移向膨脹節(jié)方向推動。

2 管道材料的統(tǒng)計

(1)鋼骨架PE復(fù)合管及管件上的法蘭類似于活套法蘭，由翻邊短管和法蘭盤組成，不同之處為金屬管道的翻邊和管件是到現(xiàn)場組焊的，而鋼骨架PE復(fù)合管中有部分管件上已經(jīng)帶了法蘭接頭，法蘭由法蘭環(huán)和兩個半圓對開環(huán)組成，見圖2。

圖2 法蘭管件與法蘭

這樣法蘭接頭和法蘭盤的數(shù)量就不是成套出現(xiàn)的，在統(tǒng)計材料時，應(yīng)將法蘭的數(shù)量單獨(dú)統(tǒng)計，便于材料清理。

(2)目前大部分項目都采用三維模型來做管道設(shè)計，螺栓的長度計算:

L=2(C+ΔC)+2S+m+P+T1+n+T

式中，C為法蘭厚度;ΔC為法蘭厚度正偏差;s為對焊環(huán)厚度;m為螺母最大厚度;P為緊固件倒角端長度;T1為螺柱最小伸出長度;n為螺柱負(fù)偏差;T為墊片厚度。

這里特別要注意鋼骨架PE復(fù)合管的法蘭盤厚度和法蘭短管的厚度均要比金屬法蘭的厚度值大，需根據(jù)廠家的資料輸入，同時法蘭如果有噴塑，長度應(yīng)增加5mm或10mm。

3 管道的驗收

目前鋼骨架PE復(fù)合管的無損檢測技術(shù)還不成熟，管道的檢測主要通過強(qiáng)度試驗和氣密性試驗。根據(jù)石油化工非金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB 50690-2011，壓力試驗為水壓試驗，試驗壓力為設(shè)計壓力的1.5倍，并考慮溫度的影響，泄漏性試驗宜用空氣，經(jīng)建設(shè)單位同意，泄漏性試驗可結(jié)合裝置試車同時進(jìn)行［4］。而SY6769.2-2010非金屬管道設(shè)計、施工及驗收規(guī)范第2部分中鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管中規(guī)定:強(qiáng)度試驗的靜水壓力應(yīng)為設(shè)計壓力的1.25倍;強(qiáng)度試驗合格后，將試驗壓力降低到設(shè)計壓力進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，穩(wěn)壓4h各部分無泄漏為合格［5］。根據(jù)現(xiàn)場的試壓情況，對設(shè)計壓力較大的管道，試驗壓力采用設(shè)計壓力的1.5倍，很多焊縫處都容易泄漏，而在實際運(yùn)行中并沒有問題。通過對兩個規(guī)范的對比，得出結(jié)論，當(dāng)管道和管件采用HG3690-2012、HG3691-2012標(biāo)準(zhǔn)時，管道壓力試驗應(yīng)采用SY6769.2-2012的規(guī)定。因HG3690-2012、HG3691-2012在SY6769.2-2010中都被引用而更具有針對性，并更符合現(xiàn)場的實際情況。

4 結(jié)語

鋼骨架PE復(fù)合管由于其特殊性，在設(shè)計和實際應(yīng)用中有很多和金屬、塑料管不同的地方，只有充分了解其特性并結(jié)合實際情況進(jìn)行設(shè)計，才能使管道布置更經(jīng)濟(jì)、合理，裝置運(yùn)行才能更安全、平穩(wěn)。

1HG 3690-2012，工業(yè)用鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管［S］.

2HG 3690-2012，工業(yè)用鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管件［S］.

3張偉.鋼骨架塑料復(fù)合管連接技術(shù)研究［D］.哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué)，2007.

4GB 50690-2012石油化工非金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

5SY 6769.2-2010非金屬管道設(shè)計、施工及驗收規(guī)范［S］.

2014-01-23)

*范文娟:工程師。2002年畢業(yè)于鄭州大學(xué)工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)。主要從事化工裝置管道設(shè)計工作，聯(lián)系電話:13886048342，E-mail:309971231@qq.com。