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大口径环保材料HDPE100供水管道的节能应用
2025-08-19人已围观
大口径环保材料HDPE100供水管道的节能应用
摘 要：本文介绍了某大型发电厂利用HDPE100管的揉韧性好、适应能力强、断裂伸长率大、可随地形弯曲等特有的特性，有效的解决了采煤塌陷区地质不均匀沉降和位移对中水供水管的破坏问题，有效的防止供水管道的泄漏和对环境的影响，保证了发电厂安全供水。对口焊接施工中采取铲除焊口内翻边减小管壁内阻力的措施，节能降耗效果明显。
关键词：中水管防破坏；防泄漏；降管阻；节能环保
1 前言
XX发电厂2台660MW超临界大容量燃煤机组，平均每天需70000m3的补给水量，由城市中水供给，并且为唯一水源，供水距离25km，此条供水管线是该发电厂安全生产的主动脉、生命线。且必须经过约10km的没有稳定沉降的采煤塌陷区。解决采煤塌陷区沉降对供水管的破坏是保证该发电厂安全生产的关键，也是防止中水泄漏造成环境事件的关键。并且中水管一旦泄露会造成环境破坏和财产损失。同区域的钢供水管因采煤塌陷区沉降经常发生泄漏，造成了一定的经济损失和社会影响。因此需寻找合适新材料的管道，解决采煤塌陷区沉降对供水管的破坏问题。经调查分析和试验，利用HDPE100管和施工中铲除焊口内翻边减少管壁阻力等措施，有效的解决了供水管被破坏造成的损失和减少能源消耗约500万元/年。
2 管材的选择
2.1 钢管或预应力混泥土管
属于刚性管道，柔性微小，不可以弯曲施工，施工时遇到不同的地形所需要的接头管件增多，对地表不均匀不规则沉降适应性差，地表沉降时会导致钢管和接头的连接处发生错位、撕裂等损坏。此类管不适合该工程。
2.2 HDPE100管
①HDPE100管基本特性；PE100是目前国内外高压压强管道级别中唯一的聚乙烯牌号，可广泛用于承压水管、燃气管及各种工业用管。同时其卓越的抗快速开裂延伸和抗慢速开裂增长性能，以及节省材料、节约能源等突出的优点，耐腐蚀、不结垢，不滋生澡类和细菌，符合当今环保和节能的要求。其具有的柔性良好，韧性高，其断裂伸长率最大可超过500%，可随地形弯曲敷设或蜿蜒状敷设，易绕过障碍物，减少接头数量，抗变形能力强，地埋时对基础不均匀沉降和错位的适应能力很强；
②利用专用的拉力试验设施对管材进行拉伸试验：断裂伸长率≥350%；
③经专用设备的挤压和老化试验；用50吨的压力机进行挤压试验，dn1000mm的管径向挤压1/2，释放后基本能恢复原直径无任何损伤。利用先进的PE管紫外线加速老化实验机进行老化试验，经推算常温可以安全无污染地使用50年以上；
④节能降耗经济比较：HDPE100管，管内壁光滑，其内表面当量绝对粗糙很小，仅为钢管的1/20，不锈蚀、不结垢，不存在使用时间长后流量变小的问题；相同管径、相同长度、相同压力下的PE管其流通能力要比钢管大30%左右，因此经济优势明显。在本工程中，按输送量每天7万m3水计算，PE管较钢管每年可见直接经济效益约200多万元。另外寿命长，维修费用低，系统运行安全可靠，间接效益更是不可估量；
⑤经精心计算和设计，选用公称外径dn1000，工作压力为1.0MPa，SDR17（管材的公称外径与公称壁厚的比值）HDPE100管道。沿途设置排气阀、泄水排污阀，以保证中水输送安全可靠。
3 严格控制焊接质量，确保不发生焊口泄漏。
3.1 焊接设备的要求
实践证明，HDPE聚乙烯给水管道施工质量的关键就是焊口。电脑全自动控制焊接设备，能根据管道管件、环境参数等，自动设定对应的焊接参数值。具有中文界面，显示直观，操作方便，自动保存每次的焊接实际参数，能查询、打印和拷贝导出，以便焊口的质量追溯。
3.2 焊接过程质量控制
①操作人员持证上岗；
②电源电压符合焊机要求；清洁油路接头，正确连接焊机各部件；检查清洁加热板，当涂层损坏时，油污油脂等必须用洁净的棉布和酒精进行处理；按照焊接工艺正确设置吸热、冷却时间和加热板温度等参数，焊接前，加热板在焊接温度下适当预热，以确保加热板温度均匀；防雨、防风、防尘等防护设施齐全；在寒冷气候（-5℃以下）或大风环境条件下进行热熔连接操作时，应采取保护措施；准备足够的支撑物， 保证待焊接管材可与机架中心线处于同一高度， 并能方便移动；
③焊接工艺参数要求；与焊接直接有关的参数有三个：温度、压力、时间。在起吊机械配合密切的情况下焊接一个接头要120min。焊接工艺曲线与焊接工艺参数见下表。
4 铲除焊口内翻边，节能降耗
焊接焊缝在管的内壁会产生10—30mm的内翻边。
全程25km管道3000多个焊缝，将会产生很大的阻力，从而增加很大的能源消耗和浪费。经计算约增加15%的能源消耗。从而有必要铲除内翻边，以减小管道内壁阻力，节能降耗。
①铲除内翻边的方法；管道内部空间有限，光线不足，夏季内部溫度也很高，要加强通风和使用安全电压行灯照明。使用锋利的特制刀片，在保压冷却初期迅速铲平，铲除内翻边的焊口平整或微凸于管壁；
②管道内翻边铲除后焊口破坏性切口检查和强度试验；经对铲除内翻边焊口进行破坏性切口检查，内部熔合熔接界面均匀，没有裂缝、气孔、夹杂物等缺陷，均完全熔合合格；切下的翻边不存在未融合、缺口、孔洞等缺陷，切边的管端错边不超过壁厚的10%；焊口拉伸、弯曲试验等，抗拉强度、延伸性等性能指标全部符合设计及规范要求；
③为进一步减少管道局部阻力，采取增大弯头的曲率半径、转角小的弯头，用弧弯代替直角弯的措施。为减少焊接接口，在运输条件允许的情况下每根管的长度尽可能的长，一般不小于12米。
5 HDPE100管道的水压试验
为检验HDPE100管道强度和施工质量需对全程管道进行冲水压试验。PE管线即使是密封严密，由于管材的蠕变特性和对温度的敏感性，也会导致试验压力随着时间的连续而降低，因此对聚乙烯管道水压试验方法特殊考虑。聚乙烯管道试压前充水浸泡12小时小时以上，彻底排净管道内空气，并进行水密性检查，如有泄漏进行排除；聚乙烯给水管道的试验压力，为管道系统工作压力的1.5倍，即1.2MPa。经预试验阶段和主试验阶段两个阶段的压力试验合格，投入使用。
6 结束语
该条供水管2013年上半年投入使用以来，最大安全连续供水量可大4000吨/小时，采煤塌陷区沉降最大深度已达3米多，但该HDPE100管道没发生过泄漏，该管道本身及焊口没受到丝毫的损坏，为该发电厂的安全生产做出了重大贡献。而同区域的焊接钢卷管、插接铸铁管、插接压力水泥管等刚性供水管经常发生损坏漏水事故事故。经营实际运行比对，同规格金属管道同流量（3000吨/小时）供水扬程需65米，而因HDPE100管道因内阻力小，同流量（3000吨/小时）供水扬程只需48米。经比较计算HDPE100管道可减少泄漏直接经济损失近200万元/年，可减少输送机械用电费约300万元/年。社会效益也十分可观。实践证明，HDPE100管道作地埋压力供水管可最大限度的适应地基的沉降和错位，无泄漏、阻力小、耐腐蚀、节能降耗，具有很大的使用前景。
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2022/0520/55038
摘 要：本文介绍了某大型发电厂利用HDPE100管的揉韧性好、适应能力强、断裂伸长率大、可随地形弯曲等特有的特性，有效的解决了采煤塌陷区地质不均匀沉降和位移对中水供水管的破坏问题，有效的防止供水管道的泄漏和对环境的影响，保证了发电厂安全供水。对口焊接施工中采取铲除焊口内翻边减小管壁内阻力的措施，节能降耗效果明显。
关键词：中水管防破坏；防泄漏；降管阻；节能环保
1 前言
XX发电厂2台660MW超临界大容量燃煤机组，平均每天需70000m3的补给水量，由城市中水供给，并且为唯一水源，供水距离25km，此条供水管线是该发电厂安全生产的主动脉、生命线。且必须经过约10km的没有稳定沉降的采煤塌陷区。解决采煤塌陷区沉降对供水管的破坏是保证该发电厂安全生产的关键，也是防止中水泄漏造成环境事件的关键。并且中水管一旦泄露会造成环境破坏和财产损失。同区域的钢供水管因采煤塌陷区沉降经常发生泄漏，造成了一定的经济损失和社会影响。因此需寻找合适新材料的管道，解决采煤塌陷区沉降对供水管的破坏问题。经调查分析和试验，利用HDPE100管和施工中铲除焊口内翻边减少管壁阻力等措施，有效的解决了供水管被破坏造成的损失和减少能源消耗约500万元/年。
2 管材的选择
2.1 钢管或预应力混泥土管
属于刚性管道，柔性微小，不可以弯曲施工，施工时遇到不同的地形所需要的接头管件增多，对地表不均匀不规则沉降适应性差，地表沉降时会导致钢管和接头的连接处发生错位、撕裂等损坏。此类管不适合该工程。
2.2 HDPE100管
①HDPE100管基本特性；PE100是目前国内外高压压强管道级别中唯一的聚乙烯牌号，可广泛用于承压水管、燃气管及各种工业用管。同时其卓越的抗快速开裂延伸和抗慢速开裂增长性能，以及节省材料、节约能源等突出的优点，耐腐蚀、不结垢，不滋生澡类和细菌，符合当今环保和节能的要求。其具有的柔性良好，韧性高，其断裂伸长率最大可超过500%，可随地形弯曲敷设或蜿蜒状敷设，易绕过障碍物，减少接头数量，抗变形能力强，地埋时对基础不均匀沉降和错位的适应能力很强；
②利用专用的拉力试验设施对管材进行拉伸试验：断裂伸长率≥350%；
③经专用设备的挤压和老化试验；用50吨的压力机进行挤压试验，dn1000mm的管径向挤压1/2，释放后基本能恢复原直径无任何损伤。利用先进的PE管紫外线加速老化实验机进行老化试验，经推算常温可以安全无污染地使用50年以上；
④节能降耗经济比较：HDPE100管，管内壁光滑，其内表面当量绝对粗糙很小，仅为钢管的1/20，不锈蚀、不结垢，不存在使用时间长后流量变小的问题；相同管径、相同长度、相同压力下的PE管其流通能力要比钢管大30%左右，因此经济优势明显。在本工程中，按输送量每天7万m3水计算，PE管较钢管每年可见直接经济效益约200多万元。另外寿命长，维修费用低，系统运行安全可靠，间接效益更是不可估量；
⑤经精心计算和设计，选用公称外径dn1000，工作压力为1.0MPa，SDR17（管材的公称外径与公称壁厚的比值）HDPE100管道。沿途设置排气阀、泄水排污阀，以保证中水输送安全可靠。
3 严格控制焊接质量，确保不发生焊口泄漏。
3.1 焊接设备的要求
实践证明，HDPE聚乙烯给水管道施工质量的关键就是焊口。电脑全自动控制焊接设备，能根据管道管件、环境参数等，自动设定对应的焊接参数值。具有中文界面，显示直观，操作方便，自动保存每次的焊接实际参数，能查询、打印和拷贝导出，以便焊口的质量追溯。
3.2 焊接过程质量控制
①操作人员持证上岗；
②电源电压符合焊机要求；清洁油路接头，正确连接焊机各部件；检查清洁加热板，当涂层损坏时，油污油脂等必须用洁净的棉布和酒精进行处理；按照焊接工艺正确设置吸热、冷却时间和加热板温度等参数，焊接前，加热板在焊接温度下适当预热，以确保加热板温度均匀；防雨、防风、防尘等防护设施齐全；在寒冷气候（-5℃以下）或大风环境条件下进行热熔连接操作时，应采取保护措施；准备足够的支撑物， 保证待焊接管材可与机架中心线处于同一高度， 并能方便移动；
③焊接工艺参数要求；与焊接直接有关的参数有三个：温度、压力、时间。在起吊机械配合密切的情况下焊接一个接头要120min。焊接工艺曲线与焊接工艺参数见下表。
4 铲除焊口内翻边，节能降耗
焊接焊缝在管的内壁会产生10—30mm的内翻边。
全程25km管道3000多个焊缝，将会产生很大的阻力，从而增加很大的能源消耗和浪费。经计算约增加15%的能源消耗。从而有必要铲除内翻边，以减小管道内壁阻力，节能降耗。
①铲除内翻边的方法；管道内部空间有限，光线不足，夏季内部溫度也很高，要加强通风和使用安全电压行灯照明。使用锋利的特制刀片，在保压冷却初期迅速铲平，铲除内翻边的焊口平整或微凸于管壁；
②管道内翻边铲除后焊口破坏性切口检查和强度试验；经对铲除内翻边焊口进行破坏性切口检查，内部熔合熔接界面均匀，没有裂缝、气孔、夹杂物等缺陷，均完全熔合合格；切下的翻边不存在未融合、缺口、孔洞等缺陷，切边的管端错边不超过壁厚的10%；焊口拉伸、弯曲试验等，抗拉强度、延伸性等性能指标全部符合设计及规范要求；
③为进一步减少管道局部阻力，采取增大弯头的曲率半径、转角小的弯头，用弧弯代替直角弯的措施。为减少焊接接口，在运输条件允许的情况下每根管的长度尽可能的长，一般不小于12米。
5 HDPE100管道的水压试验
为检验HDPE100管道强度和施工质量需对全程管道进行冲水压试验。PE管线即使是密封严密，由于管材的蠕变特性和对温度的敏感性，也会导致试验压力随着时间的连续而降低，因此对聚乙烯管道水压试验方法特殊考虑。聚乙烯管道试压前充水浸泡12小时小时以上，彻底排净管道内空气，并进行水密性检查，如有泄漏进行排除；聚乙烯给水管道的试验压力，为管道系统工作压力的1.5倍，即1.2MPa。经预试验阶段和主试验阶段两个阶段的压力试验合格，投入使用。
6 结束语
该条供水管2013年上半年投入使用以来，最大安全连续供水量可大4000吨/小时，采煤塌陷区沉降最大深度已达3米多，但该HDPE100管道没发生过泄漏，该管道本身及焊口没受到丝毫的损坏，为该发电厂的安全生产做出了重大贡献。而同区域的焊接钢卷管、插接铸铁管、插接压力水泥管等刚性供水管经常发生损坏漏水事故事故。经营实际运行比对，同规格金属管道同流量（3000吨/小时）供水扬程需65米，而因HDPE100管道因内阻力小，同流量（3000吨/小时）供水扬程只需48米。经比较计算HDPE100管道可减少泄漏直接经济损失近200万元/年，可减少输送机械用电费约300万元/年。社会效益也十分可观。实践证明，HDPE100管道作地埋压力供水管可最大限度的适应地基的沉降和错位，无泄漏、阻力小、耐腐蚀、节能降耗，具有很大的使用前景。
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