鋼骨架PE復合管在磷酸裝置設計中的應用

范文娟

中國五環工程有限公司武漢430223

鋼骨架PE復合管在磷酸裝置設計中的應用

范文娟*

中國五環工程有限公司武漢430223

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

磷酸裝置鋼骨架PE復合管管道布置水壓試驗

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

1 管道布置設計

(1)鋼骨架PE復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］。在設計之前材料控制文件中應做好規定。

(2)輸送含有料漿或固體顆粒的介質時，為便于拆卸和方便清理，管端連接設備管口及調節閥、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準件可選，如DN50～DN125沒有11.25°、22.5°的彎頭，DN350以上沒有90°標準彎頭，因此在設計中要避免使用，90°的轉彎應選用兩個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，應特殊加工成型;為減少直接在管道上的開孔，應盡量選擇標準三通，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，應滿足最小直管段要求，尤其在儲罐與泵進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高度。

(6)鋼骨架PE復合管由于其膨脹系數為金屬管道的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管道操作溫度，每隔適當的距離增加膨脹節以吸收位移量。兩個膨脹節之間設固定支架，其它做導向支架，使管道的位移向膨脹節方向推動。

2 管道材料的統計

(1)鋼骨架PE復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場組焊的，而鋼骨架PE復合管中有部分管件上已經帶了法蘭接頭，法蘭由法蘭環和兩個半圓對開環組成，見圖2。

圖2 法蘭管件與法蘭

這樣法蘭接頭和法蘭盤的數量就不是成套出現的，在統計材料時，應將法蘭的數量單獨統計，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為螺柱負偏差;T為墊片厚度。

這里特別要注意鋼骨架PE復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，需根據廠家的資料輸入，同時法蘭如果有噴塑，長度應增加5mm或10mm。

3 管道的驗收

目前鋼骨架PE復合管的無損檢測技術還不成熟，管道的檢測主要通過強度試驗和氣密性試驗。根據石油化工非金屬管道工程施工質量驗收規范GB 50690-2011，壓力試驗為水壓試驗，試驗壓力為設計壓力的1.5倍，并考慮溫度的影響，泄漏性試驗宜用空氣，經建設單位同意，泄漏性試驗可結合裝置試車同時進行［4］。而SY6769.2-2010非金屬管道設計、施工及驗收規范第2部分中鋼骨架聚乙烯塑料復合管中規定:強度試驗的靜水壓力應為設計壓力的1.25倍;強度試驗合格后，將試驗壓力降低到設計壓力進行嚴密性試驗，穩壓4h各部分無泄漏為合格［5］。根據現場的試壓情況，對設計壓力較大的管道，試驗壓力采用設計壓力的1.5倍，很多焊縫處都容易泄漏，而在實際運行中并沒有問題。通過對兩個規范的對比，得出結論，當管道和管件采用HG3690-2012、HG3691-2012標準時，管道壓力試驗應采用SY6769.2-2012的規定。因HG3690-2012、HG3691-2012在SY6769.2-2010中都被引用而更具有針對性，并更符合現場的實際情況。

4 結語

鋼骨架PE復合管由于其特殊性，在設計和實際應用中有很多和金屬、塑料管不同的地方，只有充分了解其特性并結合實際情況進行設計，才能使管道布置更經濟、合理，裝置運行才能更安全、平穩。

1HG 3690-2012，工業用鋼骨架聚乙烯塑料復合管［S］.

2HG 3690-2012，工業用鋼骨架聚乙烯塑料復合管件［S］.

3張偉.鋼骨架塑料復合管連接技術研究［D］.哈爾濱:哈爾濱理工大學，2007.

4GB 50690-2012石油化工非金屬管道工程施工質量驗收規范［S］.

5SY 6769.2-2010非金屬管道設計、施工及驗收規范［S］.

2014-01-23)

*范文娟:工程師。2002年畢業于鄭州大學工學院化學工程與工藝專業。主要從事化工裝置管道設計工作，聯系電話:13886048342，E-mail:309971231@qq.com。