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電熔管件,的設計淺探和設計原則與思路及應用領域及標準

發布日期:2015-11-26 00:00 來源:http://www.gaonaide.cn 點擊:

由于電熔管件研發難度高,生產技術復雜,導致國內市場主要被幾家國外公司所控制。如德國“格林韋德(GLYNWED)集團的弗亞泰克”(FRIATEC)、法國伊諾瓦斯(INN0GAS)等,隨著我國技術水平的不斷進步,當前數家國內公司在電熔管件的研發制造上也開始嶄露頭角,本文特提出電熔管件的設計思路,供讀者參考。

 

1 電熔管件概述

 

1.1 PE管道系統的發展

 

PE(聚乙烯)是一個可由多種工藝方法生產的,具有多種結構和特性及多種用途的系列品種樹脂,已占世界合成樹脂產量的三分之一,居第一位。PE管的應用始于20世紀40年代,最初用做電話線導管和礦井無壓排水(低密度PE管)。20世紀 50年代中期,PE管用于給水(高密度PE管)。20世紀60年代中期開始采用PE管輸配天然氣(采用中高密度PE管)。目前PE管道系統已成為在PVC-U管之后,世界上消費量第二大的塑料管道品種。廣泛用于燃氣輸送、給水、排污、農業灌溉、油田、礦山、化工及郵電通訊等領域。

 

1.2 PE電熔管件的特點

 

在聚乙烯管道系統的銷售、應用中,大約有15%~20%的銷售額屬于管件,聚乙烯管道系統的管件主要分為熱熔管件和電熔管件兩種,由于價格的原因在工程應用中熱熔管件的用量比電熔管件多,但是電熔管件在工程和維修中有它重要、不可替代的作用,特別是在施工中電熔管件受外界環境和人為因素的影響較小,因此可靠性更好,更受用戶歡迎。尤其在燃氣管工程中正越來越多地使用電熔管件。同時由于電熔管件生產技術復雜、成本高、銷售價也較高,因此電熔管件生產廠的利潤率也較高,而成為投資的熱點。

 

同時,由于電熔管件的基體為PE材料,因此,與PE管組成的PE管道系統一起解決了傳統管道的兩大難題:腐蝕和接頭處泄漏。其優點主要體現如下:(1)耐腐蝕:使用壽命長;(2)接頭處不泄漏:采用電熔管件連接,本質上保證PE管道系統的接口材質、結構與管體本身的同一性,實現了接頭與管材的一體化;(3)可對地下運動和端載荷進行有效抵抗:PE管道系統采用熔接方法連接后,基于此種方法的接頭耐端載荷,不會發生接頭泄漏。同時,PE的應力松弛特性可有效地通過形變而消耗應力,因此,在接合處和彎曲處,多數情況下不需要進行費用昂貴的錨定。另基于其高韌性,斷裂伸長率一般超過500%,PE管道系統對管基不均勻沉降的適應能力非常強。

 

2 的應用領域及標準

 

2.1埋地燃氣管道

 

我國是世界上很少幾個在能源構成中以煤為主的國家,我國天然氣在能源構成中比例僅占2%,而世界平均值約為23%。我國近30年的經濟發展非常迅速,但仍與發達國家有較大的差距,并且空氣污染非常嚴重。為此,必須改變能源結構,大幅度地增加天然氣所占的比例。國家對于城市利用天然氣,已制定了近期、中期和遠期規劃,最有代表性的是“西氣東輸”管線工程。目前,超270個城市使用天然氣,氣量高達400億以上m3。發展前景十分廣闊。我國能源結構的調整為PE燃氣管道的快速發展帶來了重大契機。在一定的壓力和口徑范圍內,PE管是天然氣輸配系統的最理想用材。

電熔管件的設計原則與思路

 


3.1機械性能設計思路

 

3.1.1原材料的選用

 

聚乙烯原材料根據其分子結構及機械性能的不同,一般可分為三代:第一代,相當于現在的PE63以下等級的PE材料;第二代,相當于現在的PE80級PE材料;第三代,即性能更加優異的PE100材料。

 

目前,國際上不少大型石油化工企業已經大量生產PE100級材料,而且近年來又開發出了第四代PE材料PE125,但還未進入工業化生產。

 

第二、第三代PE材料不僅顯著增加了長期強度,而且提高了耐環境應力開裂等性能。在同樣使用的壓力下可以減少壁厚,增加輸送截面,提高輸送能力。由于經濟效益明顯,可應用到直徑較大、使用環境較差的場合(如低溫地區、海底)。因此承壓PE管的應用領域非常廣闊。

 

承壓塑料管道的基礎樹脂,如第三代聚乙烯材料PE100是特定的二元分布管道樹脂,其結構特點是精細地控制了分子量分布和組成分布,高分子量級分和低分子量級分各占約一半。高分子量級分含有共聚單體,生成大量把片晶連起來的連接分子,提供了很高的長期強度和快速開裂裂紋增長阻力。分子量低的級分是均聚物,保證了樹脂有高的結晶度和剛性,熔融時起到內加工助劑的作用,使PE熔體在高的剪切率時有低黏度,從而提供了好的可加工性。

 

3.1.2幾何參數

 

幾何參數主要指產品的外形尺寸,內徑,壁厚,熔區寬度等。這些指標主要參照相應標準進行設計,因標準中對此有較詳盡的規定,故很容易確定。

 

3.2電氣性能設計思路

 

3.2.1固有熱功量Q


1  概述

 

2  研究課題基本情況

 


三種金屬示蹤線的施工

 

①由于銅包鋼和銅包鋁的包裝有固定的滾動軸承,伴隨敷設施工時,相對于銅芯電線比較簡單省力。

 

②施工單位在對銅芯電線示蹤線進行連接時,使用一般電工膠布纏繞連接,有些甚至采用透明膠帶進行纏繞連接,經現場實踐檢驗,此種連接處理方式連接不牢固,強度不高,且無法起到有效的防水絕緣作用,經過一段時間地下水滲入會造成此處信號損失,影響日后PE燃氣管道管位檢測及管網運行管理工作。銅包鋼有專用接頭器,例如旋緊接頭器、三通接頭器,且連接強度高,只要施工人員將接頭處處理合格,就有很好的防水絕緣效果,有利于延長示蹤線的使用壽命。盡管銅包鋁也有專用接頭器,但是由于銅與鋁的化學活性差異較大,一旦接頭防腐處理不好,被土壤中的液體侵濕,會形成原電池,進而加速銅包鋁示蹤線發生電化學腐蝕,一般1~2a內就會完全腐蝕斷掉,從而失去示蹤作用。

 

③銅芯電線的防腐保護層為PVC材料,其防水、防腐功能較好,但PVC材質容易老化,使示蹤線使用壽命縮短;銅包鋼與銅包鋁的外防腐層為聚乙烯材質,即與PE管為同一材質,在具備了較好的防水性、防腐性的前提下,保證了與一起敷設的PE管道具有相同的使用壽命。

 

④理論上示蹤線只要能夠連通導電即可,但實際的燃氣工程施工中,選擇示蹤線要考慮到需要有一定的抗拉強度,如果示蹤線強度不夠,往往會在管道回填土或地面有下沉時被拉斷而失去作用。在施工的過程中,難免會出現示蹤線被拉斷的現象,因此,選擇示蹤線時不僅應考慮探測信號的強弱,也要考慮示蹤線自身材質的強度,以電熔管件減少施工中出現拉斷問題[3]。

 


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