涂塑復(fù)合鋼管雙密封焊接的應(yīng)用

劉靜云

(山西潞安工程有限公司，山西長治 046204)

涂塑復(fù)合鋼管也叫涂塑鋼管，是以鋼管為基管，以塑料粉末為涂層材料，在其內(nèi)表面熔融涂敷上一層塑料層，在其外表面涂敷上塑料層或其他材料防腐層的鋼塑復(fù)合產(chǎn)品。雙密封焊接是指管內(nèi)層采用不銹鋼焊接、管外層采用普通焊接的雙層焊接施工工藝，其理念最早在20世紀(jì)90年代由德國漢諾威的霍爾茨明堡鋼鐵焊接實驗室主住史奈特博士提出，后經(jīng)新加坡、澳大利亞等國持續(xù)研發(fā)，但沒有應(yīng)用在管道領(lǐng)域上。國內(nèi)很多研發(fā)單位對此項核心技術(shù)加以消化改造，成功地生產(chǎn)出了雙密封焊接涂塑鋼管，并應(yīng)用到了工程項目，例:上海工商銀行外高橋分行項目、遼寧葫蘆島造船廠項目等、無錫麗森大酒店、廣元機場，填補了國內(nèi)此項空白。

鋼管在埋地時，由于所承載的介質(zhì)重量以及實際工作狀態(tài)下，在動態(tài)過程中有震動，加之土壤自身沉降因素，時間一長，傳統(tǒng)的卡箍或法蘭連接難免有滲漏的現(xiàn)象發(fā)生，而且不易發(fā)現(xiàn)。普通鋼管選擇直接焊接，這種方式性能穩(wěn)定，牢靠，但是這種方式在涂塑復(fù)合鋼管焊接過程中導(dǎo)致內(nèi)壁涂層的破壞，最終導(dǎo)致涂層達(dá)不到其耐防腐，耐磨損的效果。而埋地涂塑復(fù)合鋼管采用雙密封焊接方式連接，這種連接不會因為大地的沉陷而導(dǎo)致管道斷裂，且埋地涂塑復(fù)合鋼管具有流體阻力小、不結(jié)垢、不滲漏、安裝簡單等優(yōu)點，幾乎適用于所有領(lǐng)域。

1 工程概況

山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項目全廠給排水管網(wǎng)工程，位于山西省襄垣縣王橋鎮(zhèn)郭莊村，主要為廠區(qū)紅線內(nèi)裝置界區(qū)線外的埋地給排水管網(wǎng)。本工程中生活給水系統(tǒng)主要供全廠生活飲用水、衛(wèi)生間、浴室、食堂、洗眼器等用水。生活給水系統(tǒng)管道采用給水涂塑復(fù)合鋼管，管徑大于DN100的管道連接方式為雙密封焊接。管道總長6 500 m，DN100長2 000 m，DN200長4 500 m。

2 涂塑復(fù)合鋼管雙密封焊接的工作原理

雙密封焊接涂塑復(fù)合鋼管是最新比較熱門的涂塑管道焊接方式，其原理是涂塑鋼管的端口均打有坡口，在涂塑鋼管兩端打磨拋光處理之后，在鋼管內(nèi)壁襯上寬度為5 cm～10 cm，厚度為0．8 mm的不銹鋼薄板，在實際焊接時，先用304或者是114不銹鋼焊條或氬弧焊不銹鋼焊絲打底，進(jìn)行內(nèi)層不銹鋼對接，然后用碳鋼焊條焊接外層鋼管，焊接完后外面需要用修補劑進(jìn)行修補，恢復(fù)外層涂層的原樣。

3 涂塑復(fù)合鋼管雙密封焊接的施工

施工流程:涂塑復(fù)合鋼管及相關(guān)輔材進(jìn)場檢查→管材的運輸及儲存→接頭打磨處理→氬弧焊接內(nèi)襯不銹鋼管→內(nèi)側(cè)涂抹環(huán)氧樹脂修補劑→焊接支架安裝、固定鋼管→雙密封焊接→管道打壓與防腐。

1)涂塑復(fù)合鋼管及相關(guān)輔材進(jìn)場檢查。管材焊接施工前進(jìn)行外觀檢查，并符合以下規(guī)定:

a．型號、規(guī)格符合設(shè)計要求，管材表面有明顯、不脫落的產(chǎn)品標(biāo)識;b．管材內(nèi)外壁涂層均勻，完好，無剝落、銹蝕等現(xiàn)象，管材內(nèi)、外壁表面光潔，無毛刺、飛邊、砂眼、氣泡、裂紋、變形等缺陷;c．焊條、焊絲應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成分、機械性能合理選用，在使用前必需檢查其質(zhì)量合格證明書和產(chǎn)品是否相符。焊條、焊絲存放地點應(yīng)符合焊材對溫度、濕度的要求，按時填寫保存環(huán)境記錄。如果焊條受潮，焊材使用前應(yīng)按其使用說明進(jìn)行烘干。

2)管材的運輸及儲存。a．涂層復(fù)合鋼管在運輸過程中，應(yīng)避免劇烈撞擊、拋摔、日曬，嚴(yán)禁拖擦及用尖銳硬物刻劃。b．涂層復(fù)合鋼管在裝卸時應(yīng)使用尼龍帶吊裝。c．涂層復(fù)合鋼管應(yīng)平直存放于室內(nèi)，距離熱源不應(yīng)小于1 m。露天存放時必須用遮雨篷遮蓋，不應(yīng)長期存放在室外陽光直射和嚴(yán)寒的場所。涂層復(fù)合管儲存過程中的環(huán)境溫度為－30℃ ～45℃。涂層復(fù)合管堆放時，底部應(yīng)采用兩道支墊墊起，支墊寬度為100 mm，涂層復(fù)合管離地面不應(yīng)少于100 mm。

3)接頭打磨處理。對管道的兩端內(nèi)外兩面進(jìn)行打磨，打磨寬度為15 cm～20 cm，使其出現(xiàn)金屬光澤。經(jīng)處理后，用清潔、干燥、無油的壓縮空氣將管道內(nèi)部的砂粒、塵埃、銹粉等微塵清除干凈。

4)氬弧焊接內(nèi)襯不銹鋼管。截一段長為5 cm～10 cm，外徑與涂塑鋼管內(nèi)徑相同、厚度為0．8 mm的不銹鋼管，將其襯于鋼管端部已打磨好的內(nèi)側(cè)，不銹鋼管里面的一端與鋼管使用304不銹鋼焊條焊接。焊接采用氬弧焊接，焊接時電壓要調(diào)小，確定不焊破且牢固。

5)內(nèi)側(cè)涂抹環(huán)氧樹脂修補劑。用環(huán)氧樹脂修補劑對不銹鋼管與鋼管焊接的部位進(jìn)行修補，使管道內(nèi)表面涂敷上一層防腐層。修補劑使用前應(yīng)攪拌均勻。防腐層應(yīng)平整、光滑，無流掛、無劃痕等。嚴(yán)禁在雨、雪、霧及風(fēng)沙等氣候條件下露天作業(yè)。

6)焊接支架安裝、固定鋼管。將襯好不銹鋼的涂塑鋼管運送至現(xiàn)場后按順序堆放，兩端平放在升降式焊接支架上，用水準(zhǔn)儀對架體進(jìn)行抄平，保證管體兩端在一個平面上;接口處采用接口支架對接，支架采用兩塊40 cm長，10 cm寬，8mm厚鋼板長向焊接成“L”形，水平段外側(cè)焊接活動式卡口，卡住管口避免管口移動。

7)雙密封焊接。焊接時，第一步用不銹鋼焊絲打底，第二步用304不銹鋼焊條氬弧焊進(jìn)行內(nèi)層不銹鋼對焊，焊接完成后進(jìn)行檢查焊縫質(zhì)量，合格后進(jìn)行第三步操作，用碳鋼焊條焊接外層鋼管。

8)管道打壓與防腐。管道焊接完畢后，進(jìn)行管道壓力試驗及沖洗，對局部不合格接口進(jìn)行返工處理至符合設(shè)計要求。

用涂塑復(fù)合鋼管專用修補劑對管道之間焊縫的部位進(jìn)行修補，達(dá)到最終防腐的效果。

9)注意事項。a．內(nèi)襯通常選擇304的不銹鋼，其所含的重金屬比較少，不易生銹，可用于輸送凈水。用在化工防腐上面時，建議使用316不銹鋼，因其防腐效果較明顯。b．較適用于DN100以上管徑管道連接。當(dāng)管徑為DN100以下時，氬弧焊槍頭難以進(jìn)入管道內(nèi)施焊。c．涂塑復(fù)合鋼管在運輸、安裝過程中，嚴(yán)禁劇烈碰撞、拋摔管道，吊裝時用柔軟的尼龍吊裝帶，嚴(yán)禁使用鋼絲繩等堅硬吊具吊裝，應(yīng)避免使用尖銳的安裝工具。

10)管道的回填。a．根據(jù)給水管道防凍和減少地面荷載影響的考慮，須使管道位于冰凍線以下。b．回填必須在管道工程主體隱蔽驗收合格后及時進(jìn)行，回填前選好合適土源，不能回填淤泥、腐殖土、凍土及有機物?；靥钋皩喜鄣啄玖?、草簾等雜物清掃干凈。槽底如有積水，應(yīng)先排除，不得在水中回填土。c．回填土應(yīng)由溝槽兩側(cè)對稱運入槽內(nèi)，不得直接推入槽內(nèi)，不得直接回填在管道及其他部件上。d．非同時進(jìn)行的兩個回填土段的搭接處，不得形成直槎，應(yīng)隨鋪土將夯實層留成階梯狀，階梯的長度大于高度的2倍。e．回填土壓實應(yīng)逐層進(jìn)行，不得損傷管道及其他附件。f．為盡快達(dá)到夯實的密實度標(biāo)準(zhǔn)，回填土的含水量以接近最優(yōu)含水量為宜。回填土前，應(yīng)對所填土壤進(jìn)行實驗，求出最優(yōu)含水量和最大干容重。g．回填土密實度要求應(yīng)符合《市政工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》。

4 涂塑復(fù)合鋼管雙密封焊接的優(yōu)點

雙密封焊接涂塑鋼管克服了原有涂塑鋼管法蘭連接、卡箍連接的成本高、抗壓強度低的缺陷(對比見表1)，管道采用特種焊接預(yù)制技術(shù)，使碳鋼和不銹鋼有效的結(jié)合在一起，避免了鋼管在焊接施工時對涂覆層的破壞，是目前涂塑鋼管特別是埋地涂塑鋼管最佳連接方案。

表1 幾種金屬管道連接方式的對比表

5 涂塑復(fù)合鋼管雙密封焊接在本工程應(yīng)用的創(chuàng)新

1)管道采用焊接，節(jié)點強度高，解決了濕陷性黃土地質(zhì)條件造成土壤自身沉降，會導(dǎo)致管道接口斷裂的問題。2)管道采用特種焊接預(yù)制技術(shù)，使碳鋼和不銹鋼有效的結(jié)合在一起，不銹鋼內(nèi)襯寬度超出焊接影響范圍，避免了鋼管焊接施工時對涂覆層的破壞。3)施工安裝時，管道內(nèi)外部焊縫采用涂塑防腐，避免了采用螺栓、卡箍連接時連接金屬件易銹蝕、密封件易老化漏水等缺點。4)管道焊接時使用自制的夾具固定，保證了焊縫質(zhì)量及焊接后管道的平直度。

6 實施效果及經(jīng)濟(jì)效益

在2013年高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項目全場給排水管網(wǎng)工程中使用了涂塑復(fù)合鋼管雙密封焊接，縮短了施工工期，降低了施工成本，安全的完成了施工任務(wù)，得到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位的認(rèn)可，對以后工程承攬?zhí)峁┝擞欣臈l件，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

根據(jù)實際計算，最大的收益是工程成本的降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且連接方式性能穩(wěn)定，牢靠，避免滲漏現(xiàn)象的發(fā)生，提高了工程質(zhì)量，取得了業(yè)主的認(rèn)可，提高了公司的信譽度。此種連接方法節(jié)約了材料，降低了能耗，同時又取得了良好的社會效益。

［1］GBJ 15-88，建筑給排水設(shè)計規(guī)范［S］．

［2］GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范［S］．

［3］GB 50235-2010，工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范［S］．