燃?xì)夤艿牢灰蒲a(bǔ)償及方形補(bǔ)償器選型、制作與安裝_滄州五森管道有限公司
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燃?xì)夤艿牢灰蒲a(bǔ)償及方形補(bǔ)償器選型、制作與安裝
前言
管道燃?xì)饫扒Ъ胰f(wàn)戶，它的安全運(yùn)行也涉及廣大民眾的安全，因此，燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)及安裝質(zhì)量尤為重要，不能有絲毫馬虎。目前，我市部分設(shè)計(jì)和施工人員針對(duì)燃?xì)夤艿牢灰蒲a(bǔ)償?shù)膯栴}不夠重視，只要遇到伸縮縫，不考慮最大位移量，管道在伸縮縫處?kù)袃蓚€(gè)彎就認(rèn)為可以了，更有甚者，拐幾個(gè)彎焊幾個(gè)彎頭就應(yīng)付了事。這種輕率的做法導(dǎo)致的直接結(jié)果將是：當(dāng)管道無法滿足位移補(bǔ)償要求時(shí)，鋼管某個(gè)焊口或薄弱點(diǎn)會(huì)因受力產(chǎn)生裂紋而漏氣，從而發(fā)生安全事故，危及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。本文根據(jù)目前存在的問題提出燃?xì)夤艿牢灰蒲a(bǔ)償、補(bǔ)償量的確定及方形補(bǔ)償器選型、制作與安裝的有關(guān)問題，以供同行參考。
2 管道位移量△X
根據(jù)我市燃?xì)夤艿腊惭b及運(yùn)行的現(xiàn)狀，需要考慮管道位移補(bǔ)償?shù)囊蛩厝缦拢?/font>
(1)由于氣溫變化引起金屬材料熱脹冷縮而產(chǎn)生的位移補(bǔ)償；
(2)由于基礎(chǔ)(地基)不均勻沉降，管道受外力作用引發(fā)的位置變化的補(bǔ)償；
(3)管道通過建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫時(shí)，由于結(jié)構(gòu)主體熱脹冷縮而引發(fā)的管道位移補(bǔ)償。
上述(1)項(xiàng)，由于我市氣溫變化較小，日溫差與年溫差均在材料許用應(yīng)力的溫差范圍內(nèi)(碳鋼管許用應(yīng)力范圍內(nèi)允許溫度變化值為(△t=48℃)。因此我市燃?xì)夤艿赖陌惭b通常不考慮由于氣溫變化而引起的位移補(bǔ)償。
而上述(2)、(3)項(xiàng)引起的管道位移量△X，是燃?xì)夤艿赖耐饧游灰屏浚@些位移量的補(bǔ)償是我市燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)和施工安裝中所必須面對(duì)并解決的重要問題。但目前部分設(shè)計(jì)和施工人員并未考慮這些位移量△x，或憑空想出來，沒有充分征求大樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等人員的意見，隨便處理應(yīng)付了事，這是不對(duì)的。正確的應(yīng)是由有關(guān)方面向燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)、施工單位提供樓宇的最大位移量，然后由燃?xì)鈱I(yè)人員確定管道需滿足的位移量。例如由于結(jié)構(gòu)主體熱脹冷縮引起的位移量應(yīng)由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方提供建筑結(jié)構(gòu)主體水平方向的最大伸縮量，該量通常可視為燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)的管道水平方向位移量△X；由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起的燃?xì)夤艿牢灰屏?/font>△X，則應(yīng)由建設(shè)單位綜合地質(zhì)、基礎(chǔ)施工、基坑回填等多種狀況，向燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)單位提交可能出現(xiàn)的不均勻沉降量，由燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)單位依此確定管道的總位移量△X。
3 管道位移量的補(bǔ)償方法
管道位移量的補(bǔ)償方法可分為如下兩種。
3．1自然補(bǔ)償法
凡是利用管道本身某一管段的彈性變形，來吸收另一管段的位移變形的方法，稱為自然補(bǔ)償法。兩段以任意角度相連的直管，均有自然補(bǔ)償?shù)哪芰ΑＨ鐖D1
圖1 各種自然補(bǔ)償法
燃?xì)夤艿赖奈灰屏?/font>△X，應(yīng)盡量利用管道的彈性進(jìn)行自然補(bǔ)償。管道自然補(bǔ)償能力的計(jì)算，可根據(jù)下式：
△X=a·L·△t (1)
式中：a一管道材料線膨脹系數(shù)m／m·℃；
L一兩固定點(diǎn)之間管道長(zhǎng)度m；
△t一工作溫度與安裝溫度之差℃。
在已知位移量△X情況下，求出溫差△t。然后按管道熱補(bǔ)償計(jì)算辦法來計(jì)算出該管道的自然補(bǔ)償能力是否滿足位移量△X的要求。
3．2補(bǔ)償器補(bǔ)償法
當(dāng)管道上的位移量△X不能自然補(bǔ)償時(shí)，就必須采用補(bǔ)償器來補(bǔ)償。補(bǔ)償器也叫膨脹節(jié)。通常可分為回折彎式補(bǔ)償器、波形補(bǔ)償器和填料函式補(bǔ)償器三種。由于填料函式補(bǔ)償器一般不用于燃?xì)怃摴苌希时疚牟蛔鹘榻B。
(1)回折彎式補(bǔ)償器
將直管彎曲成一定的幾何形狀，便是回折彎式補(bǔ)償器，常用的形狀有方形和園形(圖2)。
回折彎式補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是：制作方便，工作可靠，補(bǔ)償能力大(通常可達(dá)400mm)；作用在固定點(diǎn)上的軸向力甚小。其缺點(diǎn)是：尺寸大，不能安裝在狹窄部位；流體阻力大；變形時(shí)，兩端的法蘭和管道會(huì)受力至彎曲。
在管徑相同時(shí)方形比園形制造方便，成本低，撓性大25-30％。
圖2 回折彎式補(bǔ)償器
(2)波形補(bǔ)償器
波形補(bǔ)償器(圖3)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，但制造困難，補(bǔ)償能力小(每個(gè)波只能補(bǔ)償5～10mm)，軸向推力大，流體阻力比回折彎式補(bǔ)償器小。
我市燃?xì)夤艿腊惭b普遍使用方形回折彎式補(bǔ)償器。
(以下稱方形補(bǔ)償器)
4 方形補(bǔ)償器選型
方形補(bǔ)償器已有建工部系列，見圖4，各個(gè)補(bǔ)償器尺寸大小及最大補(bǔ)償量可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)系列。
a—單波形；b—雙波形；c—盤形；d—鼓形；e—內(nèi)凸形
圖3 波形補(bǔ)償器
設(shè)計(jì)單位應(yīng)依據(jù)管道位移量及現(xiàn)場(chǎng)安裝位置的具體情況綜合考慮，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)系列選用，不可以千篇一律，套用一個(gè)固定模式，明知現(xiàn)場(chǎng)無法安裝而照畫上去，把難題留給施工人員。
圖4方形補(bǔ)償器
5 方形補(bǔ)償器的制造
方形補(bǔ)償器選型確定后即可按圖4及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)系列數(shù)據(jù)進(jìn)行制造。方形補(bǔ)償器由管子煨制而成，尺寸較小的可用一根管子煨制，大尺寸的可用二根或三根管子煨制。由于補(bǔ)償器工作時(shí)，其頂部受力最大，因而頂部應(yīng)用一根管子煨制，不允許焊口存在。其煨制工藝有冷彎及熱彎兩種。
(1)冷彎制造
鋼管的冷彎可在平臺(tái)上采用手動(dòng)彎管器式彎管機(jī)進(jìn)行。彎管機(jī)的胎膜應(yīng)符合鋼管的外徑和彎曲半徑。用彎管機(jī)應(yīng)比規(guī)定角度多3°—5°。
(2)熱彎制造
鋼管在加熱狀態(tài)下彎曲稱為熱彎，熱彎分為無折皺充砂彎管和有折皺不充砂彎管。方形回折彎式補(bǔ)償器通常采用無折皺充砂彎管。其主要工序包括劃線、充砂、加熱、彎管、冷卻和熱處理等工序。各工序均對(duì)彎管質(zhì)量至關(guān)重要，應(yīng)切實(shí)按工藝操作規(guī)程進(jìn)行。彎管時(shí)常見缺陷及原因見表1。
表1 常見缺陷及原因
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缺陷 |
產(chǎn)生原因 |
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局部凹凸，折皺 |
1、加熱不均勻或澆水不當(dāng)，使內(nèi)側(cè)溫度過高 |
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橢圓度過大 |
1、彎曲半徑太小 |
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管壁減薄太多 |
1、彎曲半徑太小 |
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裂紋 |
1、鋼管材質(zhì)不合適 |
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離層 |
鋼管材質(zhì)不合格 |
方形補(bǔ)償器制造完成后其中心線尺寸應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)系列所列尺寸要求。其彎管處管壁表面不得有裂紋、金屬分層、過燒等缺陷。其壁厚的減薄量、彎曲半徑、橢圓度，彎曲部分波浪度及幾何尺寸偏差值不應(yīng)超過表2、表3的規(guī)定。
表2 彎管的允許偏差
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彎管方法 |
最小彎曲半徑 |
彎后管壁減薄量 |
彎曲部分隋圓度 |
彎曲半徑偏差 |
彎曲角度 |
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D≤150 |
D＞200 |
D≤200 |
D＞250 |
偏差 |
|||
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熱彎彎管 |
2.5D |
≯10%S |
≯40%D |
≯3.5%D |
±10%D |
±20%D |
±0.5° |
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冷彎彎管 |
4D |
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折皺彎管 |
2.5D |
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焊接彎管 |
1.5D |
||||||
注：D為管子直徑mm；S為管子壁厚，mm。
表3 彎曲部分波浪度允許偏差
注： 單位為mm。
6 方形補(bǔ)償器安裝
6．1垂直管道上的方形補(bǔ)償器安裝
這種補(bǔ)償器通常是為了解決基礎(chǔ)不均勻沉降而設(shè)置的。其安裝位置宜選在地面與上升立管閥之間，其主要目的是除滿足補(bǔ)償因不均勻沉降產(chǎn)生的位移外，還應(yīng)避免因基礎(chǔ)沉降不均勻造成對(duì)上升立管閥門的破壞。在此情況下上升立管閥門安裝位置將會(huì)抬高，引起上升立管閥操作不便，但可采取其他方式如設(shè)置閥門操作平臺(tái)等方法解決。其固定支架應(yīng)設(shè)置在閥門下方與補(bǔ)償器之間。
6．2水平管道上的方形補(bǔ)償器安裝
這種情況通常是在燃?xì)夤艿劳ㄟ^天面(或裙樓屋面)的結(jié)構(gòu)伸縮縫時(shí)。其安裝位置通常應(yīng)滿足如下條件：
(1)補(bǔ)償器平面應(yīng)與直管段位于同一平面上。
(2)補(bǔ)償器中心應(yīng)與伸縮縫中心線位于同一垂直線上。
(3)應(yīng)在方形補(bǔ)償器的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)固定支架。支架位置及形式應(yīng)由設(shè)計(jì)選定。
7 結(jié)束語(yǔ)
正確對(duì)待燃?xì)夤艿姥a(bǔ)償器的有關(guān)問題，應(yīng)首先根據(jù)樓宇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員或建設(shè)單位提供的最大位移量，從而確定燃?xì)夤艿佬柽_(dá)到的位移補(bǔ)償量，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體安裝位置，綜合考慮各因素選用管道補(bǔ)償器，最后對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)系列數(shù)據(jù)認(rèn)真制作和安裝，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，這樣才能確保我們的管道安全運(yùn)行。
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