雙球可撓伸縮管技術在供水管道施工中的應用

張 峰

(太原供水集團有限公司，山西 太原 030009)

雙球可撓伸縮管技術在供水管道施工中的應用

張 峰

(太原供水集團有限公司，山西 太原 030009)

分析了供水管道漏水的原因，介紹了雙球可撓伸縮管技術在給水管道施工中的應用，闡述了其主要的工作原理及性能特點，分析了該技術的應用效果，并針對其機械性能、工藝等提出了一些改進建議。

雙球可撓伸縮管，橡膠密封，供水管道，法蘭連接

太原市西、北、東三面環山，中、南部為河谷平原，地質情況復雜。截至2014年年底，我市供水服務面積已達219.84 km2，輸配水管道長度1 627.48 km，鋪設方式采用直埋，管道多以球墨鑄鐵管和鋼管為主，球墨鑄鐵管以膠圈密封承插方式連接，能接受一定相對角變位，為柔性接口；鋼管以焊接或法蘭方式連接，為剛性接口。

近年來管道在運行過程中，由于土質差、地質條件變化、穿越河道等原因，引發了管道基礎下沉，造成鋼管焊口被拉裂，柔性接口被拉脫，閥體開裂等漏水事故，給供水安全帶來了極大的隱患。

針對以上情況，我公司借鑒其他水司的經驗，經相關技術人員研究，在供水管道施工中將雙球可撓伸縮管技術應用于管道易發生沉降變形位置，以解決由此帶來的供水安全隱患。

1 構成和主要技術指標

1.1 構成與材質

雙球可撓伸縮管又名萬向球型伸縮接頭，主要由旋轉部分、滑動伸縮部分、連接部分以及密封部分等構成。主要部件有：1)旋轉球座(球墨鑄鐵)；2)球座蓋(球墨鑄鐵)；3)伸縮管(球形滑動承管、球形滑動插管)(球墨鑄鐵)；4)卡箍(防脫夾頭)(球墨鑄鐵)；5)喉箍(不銹鋼)；6)伸縮管密封(橡膠)；7)環形密封圈(橡膠)；8)防塵罩(橡膠)；9)螺栓、螺母(碳鋼/不銹鋼)。

1.2 材料及其技術指標

適用管徑：DN80～DN1 000；撓曲性最大角度15°；伸長量：70 mm～200 mm；收縮量:-30 mm～100 mm；偏位量：100 mm～300 mm。

雙球可撓伸縮管兩端均為凸面法蘭連接，法蘭符合GB/T 17241.6整體鑄鐵法蘭標準規定，最高使用壓力未達1.0 MPa者按1.0 MPa法蘭鉆孔；最高使用壓力為1.0 MPa以上者按1.6 MPa法蘭鉆孔。

管體材質為球墨鑄鐵QT 450—10(表示抗拉強度σb≥450 MPa；伸長率δ≥10%；硬度HBS160～HBS210)以上制造。

組合螺栓采用不銹鋼4.8級(4.8級的性能為：4代表4×100=400 MPa，指螺栓的抗拉強度為400 MPa，屈強比值為0.8，公稱屈服強度達400×0.8=320 MPa)或鉻鉬鋼8.8級(8.8級的性能為：抗拉強度800 MPa，屈服強度=800×0.8=640 MPa)及以上制造，其機械性能符合GB/T 3098。

橡膠：采用天然橡膠一體成型，不得以燒結方式焊接，依據GB/T 16589標準制造和檢驗。可撓管必須設置厚度4.5 mm以上的橡膠防塵套，以防沙土進入，保證旋轉部位不受磨損。

管內防腐：采用無毒環氧涂料進行防腐，符合飲用水標準要求。

2 主要工作原理

雙球可撓伸縮管的旋轉球座一端為法蘭，另一端為圓形碗狀容槽，伸縮管為一端成型內空碗狀的球形樞接座，另一端則成型為承、插平直管。通過將伸縮管球形端頭置于旋轉球座的圓形容槽內，并在旋轉球座與球座蓋以及伸縮管的球形端頭空隙放置環形橡膠密封圈進行防水密封，最后用螺栓連接球座蓋與旋轉球座，將置于球座蓋內的伸縮管球形端頭鎖緊固定，實現撓曲。伸縮承、插管以兩者的平直管互相承插連接實現相對滑移，構成一個連續管路。承管內壁鑄有環向密封槽，橡膠密封圈嵌入其中，以防止承插連接管件漏水，密封槽同時兼作收縮限位擋恒使用，直管端頭鑄有環向凸起擋恒，設置卡箍，卡箍外周緣與承管端擋恒分別用螺栓鎖緊，起到伸長限位作用，插管外壁鑄有環向限位擋恒固結座，在滑動過程中，受承管外端卡箍和內壁限位擋桓抵頂而限制伸縮位移。

3 性能特點分析

1)雙球可撓伸縮管具有超大伸縮量和超強撓曲性，在一定范圍內藉由伸縮、可撓、扭轉和抗脫等性能，有效的改善了因地震、土質松軟下沉造成對管道的損壞，防止因地層下陷或地面承受較大載荷而引起埋設管件產生斷裂或脫離現象。一定程度上有效的吸收了因環境變化引起的管體長度伸縮、偏位、松脫，保證了管線的運行安全，效果明顯。2)應用領域廣泛。目前已涉及給水、中水、熱力、石油和化工管道等流體管路和電力、電信等線纜管道等多個行業，具有一定的社會效益和經濟效益。3)該裝置安裝方法與球管安裝方法類似，與管路管體安裝連接簡便，利于日常的維護和保養，易于更換。且適用多種安裝環境和復雜的施工部位，形式多樣，如垂直配管，架設管橋，過箱涵、擋墻外露部位施工；地層變化交界處施工；直埋管進水池處施工；軟弱地層多級連用埋設施工等等。4)適用于我市多數地形和地層埋設管道施工中使用，耐腐蝕、壽命長。

4 使用效果和建議

目前在我市給水管道施工中，雙球可撓伸縮管技術使用還處在起步階段，就已投入使用的情況來說基本運行良好，但就其工藝、機械性能、使用功能上還存在一些不足有待改進，歸納如下：

1)該管件體積大、質量較重，局部做工粗糙，整體工藝還有待改進提高。2)該管件變形量和伸縮量存在一定局限，超過最大變形量，伸縮管撓曲角度不平衡時，會使球座蓋受力不平均，導致球座蓋松馳漏水；伸縮承、插管的限位擋恒僅以一卡箍嵌接，受力較大時，變形量超出卡箍受力極限，將難以阻擋伸縮插管，造成滑脫事故。3)管件中橡膠密封環、墊較多，要求施工人員安裝精細，并且需經試壓檢驗，安裝不當易造成漏水情況。4)雙球可撓伸縮管單純為機械裝置，當發生開裂、拉脫造成漏水事故時難以及時發現，易造成經濟損失和不良社會影響，建議今后根據網絡電子傳輸技術的發展，改進增加最大極限遠傳預警裝置或損壞、泄露遠傳報警裝置，以便值班人員能及時發現進行處置。

5 結語

隨著城市基礎設施建設和發展，雙球可撓伸縮管技術在我市的給水管道安裝和使用中還需不斷調整改進，作為給水管道施工管理部門，今后我們還要借鑒吸收其他同類工程中更先進、更科學的經驗和技術，不斷完善提高，更好的為給水管線建設提供先進的技術服務。

[1] GB/T 1412—2005,球墨鑄鐵標準.

[2] GB/T 17241.6，整體鑄鐵法蘭標準.

Application of double-ball flexible expansion pipe technology in water-supply pipeline construction

Zhang Feng

(TaiyuanWaterSupplyGroupCo.,Ltd,Taiyuan030009,China)

The paper analyzes water-supply pipeline leakage causes, introduces the application of double-ball flexible expansion pipe technology in water-supply pipeline construction, describes its major working principles and properties, and analyzes its application effects. In light of its mechanical performance and techniques, it puts forward improving suggestions.

double-ball flexible expansion pipe, rubber sealing, water-supply pipeline, flanged connection

2015-09-15

張 峰(1974- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0143-02

TU991

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