球墨鑄鐵管承插連接在新鮮水管線檢修中的應用

李順博 趙啟杰（蘭州石化公司動力廠，甘肅 蘭州 730060）

球墨鑄鐵管承插連接在新鮮水管線檢修中的應用

李順博 趙啟杰（蘭州石化公司動力廠，甘肅 蘭州 730060）

動力廠新鮮水埋地管線由于安裝使用時間較長，多數(shù)采用球墨鑄鐵管作為材料。由于長期使用，腐蝕泄漏情況頻發(fā)，更換碳鋼管線成為解決這一問題的首選途徑。在2016年檢修過程中，動力廠將一段球墨鑄鐵管更換為碳鋼管線。本文通過對球墨鑄鐵材料及以往連接方式的探究，著重介紹了承插連接方式在本次檢修當中的應用。

球墨鑄鐵；承插；連接；碳鋼

1 鑄鐵及球磨鑄鐵管

1.1 鑄鐵材料

鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，由工業(yè)生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經(jīng)過高溫熔融和鑄造成型而得到，除Fe外，還含及其它鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出，若析出的石墨呈條片狀時的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲狀時的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團絮狀時的鑄鐵叫白口鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。

1.2 球墨鑄鐵管線的介紹

使用18號以上的鑄造鐵水經(jīng)添加球化劑后，經(jīng)過離心球墨鑄鐵機高速離心鑄造成的管材，稱之為“球墨鑄鐵管”（Ductile Cast Iron Pipes），簡稱為球管、球鐵管和球墨鑄管等，質量上要求鑄鐵管的球化等級控制為1-3級（球化率≥80%），因而材料本身的機械性能得到了較好的改善，具有鐵的本質、鋼的性能。

在中低壓管網(wǎng)，球墨鑄鐵管具有運行安全可靠，破損率低，防腐性能優(yōu)異等優(yōu)點；但在高壓管網(wǎng)，球磨鑄鐵管抗壓力低，管體相對笨重，安裝時必須動用機械。通常適用于城市室外給水管道工程，工作壓力在0.1-0.5MPa，試驗壓力不大于1.0MPa。

我廠煉油區(qū)新鮮水地下管網(wǎng)，有60%均采用球墨鑄鐵管作為輸水管材。由于管線敷設投用時間較長，經(jīng)常出現(xiàn)管線腐蝕泄漏。另外，由于近幾年煉油裝置規(guī)模的不斷擴大，新建管架、管廊基礎建于原有輸水管線上方，對于抗壓性較差的球墨鑄鐵管來說也存在泄漏的風險，本次新鮮水系統(tǒng)的檢修就是為消除此類隱患進行的。

2 本次檢修情況介紹

2.1 檢修總體情況

7#路/（8#-10#）路段新鮮水干線管線材質為鑄鐵，公稱直徑為DN500。雖然有良好的耐腐蝕性，但容易受到外力擠壓變性而造成管線破裂漏水，同時，該段位于管架下方，不易對破裂處進行堵漏工作，若長時間不進行處理，土層松垮又會造成管架倒塌。

現(xiàn)場勘查，在7#路北8#-10#路之間，有長約160米左右的管架，下面埋設有新鮮水管道。此項目需要將此處新鮮水管道向南移2.5米，以避免管道因下沉而造成折斷，同時將新鮮水管道材質由球墨鑄鐵更換為碳鋼，與舊管道連接。管道埋設在人行道下面，共經(jīng)過4個路口，埋地管道除銹后，涂刷聚丙烯專用漆，待干后，纏繞1.4mm厚聚丙烯膠帶防腐。

新更換管道采用流體用無縫鋼管，型號規(guī)格φ530*10，材質為20#鋼。由于新更換管線兩端要與原有碳鋼管線相連接，因此本項目的主要施工難點就在于球墨鑄鐵管線與碳鋼的連接方式。

整體施工作業(yè)順序為：測量放線→現(xiàn)場警戒、封閉→管溝開挖→鋪設管線→管線防腐→碰頭施工→通水試漏→管溝回填→路面恢復。

2.2 球墨鑄鐵管與20#鋼管連接方式選擇

2.2.1焊接方式

焊接方式準備時間長，本次檢修項目停水碰頭時間要嚴格按照煉油裝置開停工時間進行安排，因此焊接方式難度大，成本高，易返工。因此焊接方式排出。

2.2.2青鉛口連接方式

青鉛接口新舊管連接工作內容：定位、安裝管件、化鉛、塞麻、打口、通水試驗。青鉛接口也是承插式剛性接口形式的一種，指在承插接頭處使用鉛作為密封材料。由于鉛的來源少、成本高，現(xiàn)在基本上已被石棉水泥或膨脹水泥所代替。鉛接口具有較好的抗震、抗彎性能，接口的地震破壞率遠較石棉水泥接口低；鉛接口通水性好，接口操作完畢既可通水，損壞時容易修理；由于鉛具有柔性，當鉛接口的管道滲漏時，不必剔口，只需將鉛用麻鏨錘擊即可堵漏。

3 承插式剛性連接在本次檢修中的應用

經(jīng)過對焊接方式以及青鉛接口方式的對比和研究，并經(jīng)過項目經(jīng)理部與施工單位的討論，本次檢修管線兩端連接方式直接采用承插式剛性連接來完成。

3.1 該剛性連接的特點

該連接材質與碳鋼管線材質相同，易于焊接。利用J427焊接材料，采用氬電聯(lián)焊的方式與20#鋼無縫鋼管相連接，焊接難度較小，焊接質量可以保證。以往的剛性連接口需要加裝填料，分為內側填料與外側填料，內側填料為接口內層填料，外側填料為接口外層填料。安裝施工麻煩，且填料添加情況會直接影響管線連接的質量。

而本次使用的承插口連接承口內部結構特殊，利用膨脹螺栓原理，插入深度越深，連接越緊密，且內部填料僅采用橡膠圈。橡膠圈的彈性、擋水性都比麻好，也是一種良好的阻水材料。

在以前的施工過程中為了保證填塞緊密，承插口的縫隙尺寸誤差應嚴格控制在允許誤差范圍，并把管口處的凸塊、鐵刺等清除干凈。經(jīng)常由于管口縫隙尺寸誤差過大或管口不平而造成漏水。本次連接采用的承插口連接方式內部構造和橡膠圈由廠家定制完成，橡膠圈裝入后可完全承口的密封槽相契合，達到密封嚴密的效果。

3.2 施工工序

本次連接采用滑入式連接方式。總體施工工序為下管→清理承口和橡膠圈→上膠固定→清理插口外表面及刷潤滑劑→接口→檢查。頂錐管子使之插入承口，用吊鏈、手動葫蘆拉入至要求深度即可。

整個對口連接施工過程近4個小時，每個管口連接需要2小時。在連接完成后，通水試漏2天，未發(fā)現(xiàn)泄漏。比焊接和青鉛口連接的時間大幅度縮短，且連接效果很好。

本次球墨鑄鐵管線承插式剛性連接在新鮮水埋地管線施工當中的應用，為今后類似施工項目的實施積累了成功的經(jīng)驗，提供了更多球墨鑄鐵管與碳鋼管線連接的方式選擇，具有很好的推廣意義。

[1]球墨鑄鐵與高強鋼的焊接。（周文明，2014）.