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管道密封的原理和方法

時間:2016-06-21 09:06 作者:admin

外汇配资一般是用于終端水暖管道的密封,这些管道相對来說比較小,而那些大型管道是如何密封的呢?

1.管道球閥密封原理及洩漏分析

1.1.管道球閥密封原理:
在G系列K型閥门上遊,密封座圈正向受力面積A2大于反作用力面積A1,總的密封負荷为X1與加載彈簧的張力之和,在这個合力的作用下,密封緊緊貼合在球體上,從而达到無氣泡洩漏的目的。
  在G系列K型閥门下遊,如果閥體壓力为P,密封座圈正向受力面積A4仍然大于反力受力面積A3,則密封負荷为X2與加載彈簧的張力之和。这說明,在下遊側,閥體壓力高于管道壓力時仍然可以使密封緊緊貼合在球體上,實現無洩漏密封。
1.2.球閥的洩漏原因分析及處理措施:
通過對不同廠家固定式管道球閥的結構原理分析研究,發現其密封原理都相同,均利用了“活塞效應”原理,隻是密封結構不同。盡管原理相同,但産品質量各不相同。上述各廠家都是在國内外閥门制造行业中享有一定聲譽,在相關市場中占有一席之地的閥门制造商。根據近幾年各用户的反饋信息,進口閥门可靠性還是顯著高于國産閥门(當然价格也昂貴),主要原因是各制造商對閥门零部件的選材不同,機械加工水平不同。
  閥门在應用中存在的問題主要表現为不同程度、不同形式的洩漏,根據密封結構原理和安裝施工質量分析,造成閥门洩漏的原因有以下幾個方面。
1.2.1.閥门安裝施工質量是主要原因:
 在安裝施工中不注意閥门密封面和密封座圈的保護,密封面受到磨損;安裝完工後,對管道及閥腔吹掃不幹淨、不徹底,在操作中有焊渣或沙礫卡于球體與密封座圈之間,導致密封失敗。出現这種情況,緊急時應在上遊密封面及時注射适量的密封劑,緩解洩漏,但不能徹底解決問題,必要時應更換閥门密封面和密封座圈。
1.2.2.閥门機械加工、密封圈材質和裝配質量原因:
閥门結構雖然簡單,但它是一個對機械加工質量要求較高的産品,其加工質量直接影響密封性能。密封座圈與圈座的裝配間隙和各個環面面積要经過精确計算,表面粗糙度要合适。另外,軟密封圈材料的選取也非常重要,不僅要考慮耐腐蝕和耐磨性,還應考慮其彈性和剛度。如果太軟會影響自潔能力,太硬則容易斷裂。
1.2.3.根據應用場合和工況合理選型。
不同密封性能和密封結構的閥门使用場合不同,隻有在不同的場合選用不同的閥门,才能獲得理想的應用效果。以西氣東輸管道为例,應盡可能地選擇具有雙向密封功能的固定式管道球閥(強制密封的軌道球閥除外,因为其价格更貴)。这樣,一旦上遊密封損壞,下遊密封仍可起作用。如果要求絕對可靠,應選擇強制密封的軌道球閥。
1.2.4.不同密封結構的閥门,應用不同的操作、維護和保養方法:
對于不存在洩漏的閥门,可以在每次操作前後或每6個月在閥杆和密封劑注射口少量地加注一些潤滑脂,隻有在已经發生洩漏或不能完全密封的情況下才注射适量的密封劑。因为密封劑的粘度很大,如果平常對未洩漏閥门也加注密封劑,就會影響球面自潔效果,往往适得其反,将一些小的沙礫等污物帶入密封之間造成洩漏。對于具有雙向密封功能的閥门,如果現場安全條件許可,應将閥腔中的壓力洩放为零,有利于更好地保證密封。
2.聚乙烯管道銜接技術
2.1.概述:
聚乙烯管在輸送燃氣、給水時要求承受一定的壓力,且要求至少50年的壽命,并且保證絕對的安全性,PE管道系統銜接技術的優劣,直接關系到管道的運行效果和使用壽命。因此對銜接技術的要求就非常嚴格。
2.2聚乙烯管道銜接技術的發展情況:
2.2.1.九十年代電熔銜接技術的發展主要體現在:
(1)管件的材質緊跟管材材質的發展,國際上已有多家電熔管件制造商開發生産PE100材料的管件。
(2)電熔管件的結構经過不斷的發展,改進,走向成熟。具有寬的熔接區,較長的插入深度和冷卻區。GeorgFisher公司1997年推出了它的模塊化設計的電熔鞍形管件和過渡管件系統,實現了由一些基本元件在車間和施工現場組合成所需管件,減少庫存,方便應用。
(3)電熔銜接設備已進入第三代(多功能),可以現場進行熔接質量控制,并且确保設備和安裝的可追溯性。
(4)電熔管件的自动识别系統可使電能按照一定方式自动輸與電熔管件,在九十年代後期,實現了标準化。有三種類型:數字识别系統,機電识别系統和自調節系統。目前大多數電熔管件采用的是數字识别系統,熔接參數以及其它信息以代碼的形式記錄在條形碼、磁卡等數據載體上,熔接控制器從上述載體中讀出參數後自动控制熔接。
(5)近年電熔管件成型技術最主要的進展是成型的自动化。
2.2.2.熱熔銜接的發展:
熱熔對接設備的發展方向是全自动化,不僅可消除人为因素,并且可實現可追溯性。英國燃氣公司首先進行研制,主要是針對大口徑管子,因为傳統機器用于直徑大于D315mm的管子時已出現問題。德國、英國、法國、美國、比利時等均已開發半自动化、全自动化設備。
對聚乙烯管道熱熔對接工藝的研究一直在進行。目前一些主要國家(如英國、德國、比利時、芬蘭等)聚乙烯管道熱熔對接的工藝參數不盡相同,而且由于材料的不斷發展,對工藝變化的要求也是必然的。采用比較广泛的熔接工藝是德國焊接協會(DVS)發布的。比利時根特大学對DVS的熔接工藝改變了兩個參數:溫度由215℃提高到225℃;加熱壓力降低了50%。并認为壓力有進一步降低的可行性。瑞典排污塑料管質量委員會根據實際经验的研究認为,冷卻時間應進一步延長,特别是對厚壁管材。1993年,英國水研究中心提出一種“雙壓”連接法用于壁厚大于20mm聚乙烯管的連接。該方法與通常的焊接程序的主要差别在熔接階段的冷卻壓力降低。美國天然氣研究所開發了用于連接和修理聚乙烯天然氣輸配管線的新方法。該方法使用了一個稱为“SmartHeat”的自調、恒溫加熱的新技術。該技術具有能較好地控制溫度,連接件和裝配费用低的優點。
2.3.聚乙烯銜接方式:
PE管不能采用溶解性粘合劑與管件連接,它的最佳銜接方式是熔焊連接,焊接技術的發展经曆了一定的過程,早期聚乙烯焊接方式有熱熔對接連接、熱熔承插連接和鞍形焊接。
由于熱熔承插連接存在一定的缺點,通過對銜接技術的不斷研究,近来發展了一種新的連接方式—電熱熔連接。相應地,采用的施工機具是電熱熔焊機和熱熔對接焊機,焊接設備應符合ISO12176-1或ISO12176-2的要求。其次就是與金屬管道連接時采用鋼塑過渡接頭連接。
2.4.聚乙烯管道熔接原理:
聚乙烯管道焊接原理是聚乙烯一般在190℃~240℃之間的範圍内被熔化(不同原料牌号的熔化溫度一般也不相同),此時若将管材(或管件)兩熔化的部分充分接觸,并施加适當的壓力(電熔焊接的壓力来源于焊接過程中聚乙烯自身的熱膨脹),冷卻後便可牢固地融为一體。由于是聚乙烯材料之間的本體熔接,因此接頭處的強度與管材的本身的強度相同。
聚乙烯管道焊接原理是聚乙烯一般在190℃~240℃之間的範圍内被熔化(不同原料牌号的熔化溫度一般也不相同),此時若将管材(或管件)兩熔化的部分充分接觸,并施加适當的壓力(電熔焊接的壓力来源于焊接過程中聚乙烯自身的熱膨脹),冷卻後便可牢固地融为一體。由于是聚乙烯材料之間的本體熔接,因此接頭處的強度與管材的本身的強度相同。 
2.5.連接注意事項: 
 PE管道連接時應注意如下事項: 
2.5.1.操作人員上崗前,應经過专门培訓,经考試和技術評定合格後,方可上崗操作。 
2.5.2.管道連接前應對管材、管件進行外觀檢查,符合産品标準要求方可使用。 
2.5.3.在寒冷氣候(-5℃以下)和大風環境下進行連接操作時,應采取保護措施或調整施工工藝。 
2.5.4.每次連接完成後,應進行外觀質量檢验,不符合要求的必須切開返工,返工後重新進行接頭外觀質量檢查。 
2.6.PE管道銜接技術: 
2.6.1.熱熔連接和電熔連接方式的優缺點比較如下:  
  (1)電熔連接: 
   1)需要有专用的電熔焊機。 
2)可用于不同牌号、材質的管材與管材、管材與管件連接。
3)适用于所有規格尺寸的管材。 
  4)設備投资低,維修费用低。 
5)連接操作簡單易掌握。
6)不易受環境、人为因素影響。

   (2)熱熔連接: 
    1)需要有专用的熱熔焊機。 
   2)适用于同牌号、材質的管材與管材、管材與管件連接。性能相似,不同牌号、材質的管材與管材、管材與管件連接,需實验验證。
  3)一般适用于公稱直徑大于63mm的管材。  
   4)設備投资高。 
   5)操作人員需進行专门培訓,具有一定的经验。
  6)連接费用低。
  7)易受環境、人为因素影響。
2.7.對接焊: 
  對接焊常用于較大直徑管的連接,一般大于D63mm,将一定溫度的加熱闆放在對好的兩管或管件之間加熱一定的時間,抽掉熱闆,将要焊的兩端在一定壓力下迅速對接在一起并保壓一定時間冷卻,即可形成一個強度高于管材本體強度的接口。選擇的壓力要使接觸面處産生所要求的力,不管摩擦壓力損失。當對接焊機帶有液壓源時,力通常被表示为施加的油缸壓力。對于这樣的機器,要提供一個专门的對照表,以給出實際的接觸面處壓力與壓力計指示壓力的關系。  
2.7.1.管道對接焊程序: 
  下面概述了在規定的對接焊周期和溫度下,制作對接焊接頭所必須的操作過程: 
  (1)盡可能減少拖动阻力,例如使用管材滾动。 
  (2)在對接焊機上夾緊管材或管件的插口端。 
  (3)清潔插口端。 
  (4)檢查對接焊機是否與管材直徑和規定的對接周期匹配。 
  (5)移动可动夾具,将管材端部靠在銑刀上刨平。靠近壓力應滿足以使銑刀兩側能産生穩定的薄片。當管材端面或管件端面平整并互相平行時,刨平工作就算完成了。 
  (6)降低壓力,保持銑刀轉动以避免管材和管件起毛刺,向後移动夾具并移走銑刀。 
  (7)使對接焊機上的管材或管件互相接觸并檢查對其情況。管材或管件的插口端應盡可能對齊,不超過連接程序中規定的最大偏移量即管材壁厚的10%,不足1mm的按1mm計。 
  (8)刨平後管材和管件端面之間的間隙應盡可能小,不應超過連接程序中規定的最大間隙,具體为: 
    1)dn<2250.3mm 
    2)225≤dn<4000.5mm 
    3)400≤dn1mm 
(9)測量由于對接焊機的摩擦損失和向前移动可动夾具的拖动阻力所産生的額外阻力,并将这個壓力加到要求的對接焊壓力上。 
  (10)如果有必要,清潔焊接表面和加熱工具。加熱工具上的聚乙烯殘留物應用木質刮刀刮掉。 
  (11)檢查加熱工具焊接表面塗層是否完整并沒有劃傷。 
  (12)檢查加熱工具溫度是否正确。
    (13)将加熱工具放在管材端面之間,使對接焊機上的管材靠近加熱工具并施加一定的壓力(包括測量的額外壓力),直到熔化翻邊达到規定的寬度。 
  (14)降低壓力,使管材端面和加熱工具之間剛好保持接觸。 
  (15)达到吸熱時間後,向後移动對接焊機可动夾具并移走加熱工具。快速檢查加熱後的管材端部,确定在移动加熱工具過程中是否損傷熔融的端面,然後再次移动對接焊機可动夾具,使管材端面接觸。这個松開和靠近的時間應在連接程序規定的最長時間之内。 
  (16)不用時,要把加熱工具儲存保護好。 
  (17)在整個對接過程和随後的冷卻過程中,對接焊機應保持一定壓力(應重視關注冷卻過程,冷卻好壞直接影響産品質量)。 
  (18)达到對接焊和冷卻時間後,卸去對接焊機的壓力,使壓力为零。 
  (19)移动管材時,避免碰撞熔接處。 
    熱熔焊時應特别注意卷邊、壓力和焊接時間的控制,嚴格按照規定的參數操作。合格的焊口應有兩翻邊,焊道翻邊卷到管外圓周上,兩翻邊的形狀、大小均勻一致,無氣孔、鼓泡和裂紋,兩翻邊之間的縫隙的根部不低于所焊管子的表面。 
2.8.電熔熔接: 
  電熔焊接的關鍵是設計先進的電熔管件,其基本原理包括加熱、利用焦耳效應、集成在管件内表面(焊接表面)的電阻線圈、引起線圈附近的材料熔化,從而使管材與管件熔接在一起。電熔管件一般包括套筒、鞍形、變徑、等徑三通、異徑三通和彎頭等。可用于與用不同類型聚乙烯材料和不同熔體流动速率材料制造的幹線、支線管材或插口管件連接。 
2.8.1.溫度: 
  對于環境溫度的變化,隻要这些變化在連續程序規定的範圍内,不需采取特殊的預防措施就可以進行焊接操作,。如果有必要對輸出到管件的電能進行一些調整,以适合極限環境溫度的要求,應該使用适當的電熔設備。 
2.8.2.電熔焊接設備: 
  電熔焊機是利用電源(發電機或公共用電),为管件提供正确的焊接參數的,如果有必要,還要考慮環境溫度。焊接參數是施加電壓和/或電流及焊接時間。如果用發電機作为電源,它應能輸出管件所需要的能量并考慮焊機和發電機的電的特性。發電機應具備适當的保護和安全裝置,以符合有關标準的要求。在有些情況下,焊機和發電機可能要組合成一個整體。電熔焊接設備應符合ISO12176-2。焊接設備工況不好時,不可能有高質量的焊接接頭。焊接設備的維護非常重要,應定期進行。 
2.8.3.電熔焊接程序: 
  下面概述了電熔焊接的操作過程: 
  (1)電熔管件應包裝保護好,直到準備連接到管材或插口管件止为止。在開始焊接前,焊接面應幹燥 
  (2)确保電熔管件與環境溫度、管材或插口管件系列或SDR值是匹配的。
  (3)對于所有類型的電熔管件,都要使用複原和對正夾具,以減少管材不圓度、偏移和在連接與冷卻階段的移动。 
  (4)刮掉管材或插口管件外層焊接表面,以切除氧化的材料。用适當的工具,如手动或機械刮刀進行这一操作。推薦使用機械刮刀。應沿管材或插口管件端部的整個外圓周進行刮皮。當使用鞍形或鞍形三通時,至少要在焊接區域刮皮。刮皮深度大約0.2mm。 
  (5)承插電熔管件連接時,用塑料管材切刀或帶切削導向裝置的細齒鋸切斷管材,并使其端面垂直于管材軸線。用小刀切除内部邊緣的毛刺。 
  (6)确保可以檢查插入深度(例如标記插入深度)。将承口管件滑入插口端并正确定位。 
  (7)如果采用通套連接,将電熔套筒件完全推入到其中一個管材端部上,在兩個管材端部被夾緊後,再将電熔套筒件往回推,这樣兩個管材端部都被管件套住。檢查兩個管材端部的插入深度。 
  (8)固定對正夾具或定位夾具,檢查管材端部是否對正。 
  (9)打開管件護帽,接好焊機導線,按給定參數焊接。 
  (10)焊接完畢後,檢查觀察孔内物料是否頂出,焊縫處是否有物料擠出。合格的焊口應是在電熔焊過程中,無冒煙(着火)、過早停機現象,觀察孔有物料頂出,焊縫處無物料擠出。 
2.9.鋼塑連接: 
  PE管道在和鋼管及閥门連接時采用鋼塑過渡接頭連接和鋼塑法蘭連接。對于小口徑的PE燃氣管(dn≤63),一般采用一體式鋼塑過渡接頭;對于大口徑的PE燃氣管(dn>63),一般采用鋼塑法蘭連接。目前大口徑如dn315的一體式鋼塑過渡接頭我們公司已经成功開發生産。 
2.9.1.鋼塑過渡接頭: 
  (1)鋼塑過渡接頭PE管端與PE管道連接按熱熔和電熔連接方法處理。 
  (2)鋼塑過渡接頭鋼管端與金屬管道連接應符合相應的鋼管焊接、法蘭連接以及機械連接的規定。 
 (3)鋼塑過渡接頭鋼管端與鋼管焊接時,應采取降溫措施。 
2.9.2.鋼塑法蘭連接:
  (1)PE管端與相應的塑料法蘭連接、熱熔和電熔連接方式處理。
  (2)鋼管端與金屬法蘭連接,應符合相應的鋼管焊接、法蘭連接以及機械連接的規定。
  (3)将金屬法蘭和塑料法蘭活套形式連接。活套法蘭片應防腐處理以提高使用壽命。
  連接技術的優劣是影響管道質量和使用壽命的重要因素之一,可靠先進的連接技術为聚乙烯管道的广泛應用提供了保障。所以很有必要了解和掌握PE管道連接的各種技術,以保證PE管道系統的安全性。充分發揮PE管道系統優越性。
3.消防給水管道的銜接技術
3.1.一般要求:
3.1.1.消火栓給水系統管道當采用内外壁熱浸鍍鋅鋼管時,不應采用焊接。系統管道采用内壁不防腐管道時,可焊接連接,但管道焊接應符合相關要求。自动噴水滅火系統(指報警閥後)管道不能采用焊接,應采用螺紋、溝槽式管接頭或法蘭連接。
3.1.2.消火栓給水系統管徑>100mm的鍍鋅鋼管,應采用法蘭連接或溝槽連接。自动噴水滅火系統管徑>100mm未明确不能使用螺紋連接,僅要求在管徑≥100mm的管段上應在一定距離上配設法蘭連接或溝槽連接點。
3.1.3.消火栓給水系統與自动噴水滅火系統管道,當采用法蘭連接時推薦采用螺紋法蘭,當采用焊接法蘭時應進行二次鍍鋅。
3.1.4.任何管段需要改變管徑時,應使用符合标準的異徑管接頭和管件。
3.1.5.有關消防管道連接方式及相關技術要求可參照《全國民用建築工程設計技術措施-給水排水》中的有關規定。
3.2.溝槽式(卡箍)連接:
3.2.1.溝槽式連接件(管接頭)和鋼管溝槽深度應符合《溝槽式管接頭》(CJJ/T156-2001)的規定。公稱直徑DN≤250mm的溝槽式管接頭的最大工作壓力为2.5MPa,公稱直徑DN≥300mm的溝槽式管接頭的最大工作壓力为1.6MPa。
3.2.2.有振动的場所和埋地管道應采用柔性接頭,其它場所宜采用鋼性接頭,當采用鋼性接頭時,每隔4-5個鋼性接頭應設置一個柔性接頭。
3.3.螺紋連接:
3.3.1.系統中管徑<DN100的内外壁熱鍍鋅鋼管或内外壁熱鍍鋅無縫鋼管均可采用螺紋連接。當系統采用内外壁熱鍍鋅鋼管時,其管件可采用鍛鑄鐵螺紋管件(GB3287-3289);當系統采用内外壁熱鍍鋅無縫鋼管時,其管件可采用鍛鋼螺紋管件(GB/T14626)。
3.3.2.鋼管壁厚小于δ<Sch30(DN≥200mm)或壁厚小于δ<Sch40(DN<200mm),均不得使用螺紋連接件連接。
3.3.3.當管道采用55°錐管螺紋(Rc或R)時,螺紋接口可采用聚四氟帶密封;當管道采用60°錐管螺紋(NPT)時,宜采用密封膠作为螺紋接口的密封;密封帶應在陽螺紋上施加。
3.3.4.管徑>DN50的管道不得使用螺紋活接頭,在管道變徑處應采用單體異徑接頭。
3.4.焊接或法蘭接頭:
    3.4.1.法蘭類型根據連接形式可分为:平焊法蘭、對焊法蘭和螺紋法蘭等。法蘭選擇必須符合鋼制管法蘭(GB9112-9131)、鋼制對焊無縫管件(GB/T12459)、管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片(GB/T13404)标準。
3.4.2.熱浸鍍鋅鋼管若采用法蘭連接,應選用螺紋法蘭。系統管道采用内壁不防腐管道時,可焊接連接。管道焊接應符合《現場設備、工业管道焊接工程施工及验收規範》(GB5036)。


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