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荷载与受力分析埋入地下的电缆套管主要是承受外部荷载的压力,没有内压。通常外部荷载是由电力排管上部土壤,堆积物或汽车的重量组成。土壤荷载是随深度的增加而增加的;汽车荷载属于集中的局部荷载,是通过土层的扩散传递规律对套管施加压力,并伴随由汽车引起的动荷载作用。
为了起见,上海地区电力排管的荷载条件按城市一级道路要求考虑的,即每根电缆套管所承受的外部荷载就等于汽车与土壤的荷载之和。塑料柔性管道的“环压理论”是目前国内外同行广泛接受和应用的管道结构分析理论,即在外荷载作用下,管材横断面变形率Δy/D(%)≥2%,且管壁不发生裂纹。
电力电缆套管变形率指标可达2.5%,也属于柔性管道。根据这个理论,埋地式套管的计算,应将管道与其周围的土壤视为一个完整的结构体系。这个体系在外荷载的作用下,管道截面由正圆逐渐变成椭圆的同时对两侧土壤挤压,产生变形约束(回弹抗力)。
这个回弹抗力呈二次抛物线分布(M.GSpangle),;将使套管周围的土压力分布趋于均匀环压状态,有助于降低环向应力,减小套管的变形,提高管材承受垂直外荷载的能力。在外荷载的作用下,套管截面内;曙产生环向弯曲拉应力,当这个拉应力超过套管自身的弯曲强度时,管壁因沿纵向出现断裂而破坏,丧失承载能力。
因此作为受压套管,弯曲强度是一项必不可少的物理力学性能指标,不能没有,否则就很难确定套管的内在质量是否满足工程的要求。但是在现行 标准《埋地式高压电力电缆用氯化聚氯乙稀(PVC-C)套管》GB/T2479-2004的规定中,还是没有给出这项关键指标,感到难以理解。
由此可以看出,套管的受力除了与其所承受的外荷载和自身的材料性能有关,还与套管周围回填土的性质和密实程度有关。因此,直埋排管在施工时对回填土工艺提出了特殊的要求,不仅回填土材料要按规定选择,还要逐层夯实达到规定的密实度,通常是80%一95%才能保证回填土对于套管有足够的支撑──分担受力。
施工单位很难保证直埋排管回填土的施工质量,影响了电缆线路的和使用寿命,这也正是为什么上海地区要选择现浇混凝土排管的重要原因之一。3.试验温度与环片热压缩力电缆排管通流试验资料表明,当电缆线芯持续载流的 工作温度达到90℃时,套管内壁长期的温度一般在70℃左右;当电缆线芯偶而出现过载的温度105℃(电缆生产厂要求,为了延长电缆的使用寿命,对于电缆过载偶然出现次数和持续时间应控制在小范围)。疏松的回填工对埋地式套管受力是非常不利的。但是在大多数情况下试验过载的持续时间约5h时,套管内壁的短期温度 不会超过90℃。
优点:(1)电熔焊接操作简单,效率高,容易掌握。(2)若采用符合标准的管件与符合ISO12176-2的电熔焊机相配合,将减少了人力因素的影响,提高了焊口的性。(3)电热熔(比其它方法)需要的管沟可以较窄,可以减少土方量,在管道 连接(碰口)和抢修时都十分方便。
(4)可以将不同牌号PE料的管道连接起来。缺点:(1)电熔管件价格稍高,对大口径管件的焊接要注意成本核算。(2)需专门的表面处理,(刮掉待焊管材或管件表面的氧化皮)。(3)对管材和电熔管件配合园柱面的几何精度和尺寸精度要求高。
管道连接技术的高低是PE管道能否快速发展的关键。热熔焊接对推广,普及PE管道技术起了很大的作用。从目前国内外的情况看,大口径焊接采用热熔焊是可靠,简便和经济的;小口径管道采用电熔焊是简便,,可行的。
目前的施工技术中,主要,可靠的连接方式应该是热熔对接焊和电熔焊,也是大家必须掌握的技术。(三)PE管道线不宜采用简单的承插连接。我们不宜将给水PVC管所采用的弹性密封圈的承插连接结构,简单的用于PE压力管道的连接(如果要用也应采取防糯变的措施,并要经过试验验证),因为这两种材料的性能有很大的差异,从两种管材标准可知,PVC的弹性模量E≥3000MPa,而PE的弹性模量E≥800MPa。所以仅为PVC的26%左右。
要特别提出的是:这个弹性模量是短期弹性模量,在长期受力的情况下,塑料会发生蠕变,表现为弹性模量降低(长期弹性模量低于短期弹性模量)。PVC和PE都是热塑性塑料,都有蠕变特征,但其程度不同,这可以从长期和短期弹性模量的变化量来说明。
按糯变比率相当于长期弹性模量和短期弹性模量的变化量之比作初略算,PVC结构壁管的蠕变比率≤2.5,而PE结构壁管的蠕变比率≤4,所以,PVC长期模量≥3000(PVC的弹性模量);PE长期模量≥800(PE的弹性模量)/4=200MPa,PVC为PE的6倍。
这也就是至今很少有在PE压力管道的连接中,采用这样一个大家熟悉的,简单的承插方法的主要原因。现在有的人,由于对PE和PVC的蠕变特性不太了解,以为PE管只有用简单的承插才能扩大使用,这是误解。事实上,可以热熔焊接是pe管道的优势,在国际上应用热熔连接已有几十年的成熟经验,我们应当积绩采用。
近年来,我国一直十分重视新型管材的开发和应用,禁止或限制某些金属管材的使用,新型管材的应用越来越广。在推广使用的管材中,主要为各种塑料管材。但由于有些新型管材暂无设计及施工验收的 规范,使用中容易出现各种问题,根据在施工监理中的体会,总结给水塑料管在施工监理中应注意以下几个问题:1.给水塑料管的选用给水塑料管的化学稳定性高,耐腐蚀,管壁光滑,能有效防止管道的腐蚀,结垢。
部分指标以达到或超过东京电力公司同类产品(SVP)管。SVP管的主要技术十生能如表1所示试验项目技术指标扁平试验压至外径1/2后无破裂线膨胀系数7X10-5维卡软化度不小于93耐热尺寸变化率≤±1.0%阻燃性能离活即熄通流过载试验管子变形量小于2.5%2.5生产的硬件设备塑料电力电缆管的主要技术性能如表2所示试验项目测试结果扁平试验压到外径1/2后无破裂落锤冲击试验(0℃,1kg。2.4主要技能性能塑料电力电缆管的主要技术性能指标已达到使用要求2m)10/10通过线膨胀系数5.98X10(-5)维卡软化点5kg,≥93℃阻燃性能离火即熄纵向热回缩率0.3%环片热压缩试验≥1.26KN通流过载试验管材变形量小于2.5%主要设备为国产双螺杆挤出机,有螺杆直径大( 一种螺杆直径达11Omm),挤出 的优点,适合特殊,大规格管件的生产。
全自动的混料设备,使原料的分子间可以充分,有效的接触,使原料性能稳定,产品达到设计要求。2.6生产工艺从原辅材料过筛,捏和,过筛到双螺杆挤出,冷却真空定型不口牵引,切割,扩口等一系列的工序,均采用电脑控制自动进行。
其中温度,速度,压力,时间等方面均严格控制,已形成一套完整的生产工艺流程,具备各种检测设备,仪器和完善的质量保证体系,使管材质量达到国际先进水平。3试验主要的试验项目有扁平试验,维卡软化温度试验,环片压扁试验(参照国外有关标准),落锤冲击试验(GB/T5836.1),耐火试验(GB/T609)等等。
在管材在所有理化性能都达到,超过国外同类产品的前提下进行了模拟通流试验,模拟压路试验,模拟其它管线穿越时的淘空试验和管子弯曲度试验等,所有试验均达到良好的效果。测试的其他参数有纵向尺寸回缩率,线膨胀系数等。
应该指出的是试验是该产品研制中一个十分重要的组成部分,产品正是在不断的试验中发现存在的问题,然后再在配方上加以改进使之达到预期的要求。所有有关模拟试验的情况,将在《塑料电力电缆保护套管的模拟试验》中加以介绍,并将介绍这种新型排管的施工方法和要求。4结论塑料电力电缆管的研制开发己获得肯定,它的各项理化性能指标均达到或超过国外同类产品推广使用可摈弃落后有害的材料和施工工艺,有利于城市市容,交通,环境和改善,是市政建设的理想配套产品。
热收缩材料的定义热收缩材料,又称高分子形状记忆材料,这些材料如聚乙烯,聚烯氢等材料通常都是线形结构,经过辐射或化学作用后变成网状结构,就叫做交联,交联后具有“记忆效应”的原理而制造出来的一类新型高分子功能材料。
所谓“记忆效应”,就是辐射交联聚乙烯等结晶或非结晶聚合材料加热到熔点以上时,晶粒虽然熔化,但并不出现流动状态,而具有橡胶一类的弹性,若此时使聚乙烯扩张,则冷却定型后仍能保持扩张状态,如果将这种扩张聚乙烯重新加热到结晶熔化温度,这种聚合物材料会“记忆”起其未扩张时原来的形态并重新收缩恢复原样,故称“形状记忆效应”。
供水管件的品种过去,用于供水的管道主要是铸铁管。室外主要用砂模铸铁管,室内用的是镀锌铸铁管,又可分为冷(电)镀锌和热镀锌两种。我国已规定在2000年6月1日起淘汰砂模铸造管件和冷镀锌铸铁管,逐步限制热镀铸铁管在的使用,推广使用铝塑复合管,塑料管等。
因此,目前使用的管道主要有三大类。 类是金属管,如内搪塑料的热镀铸铁管,钢管,不锈钢管等。第二类是塑复金属管,如塑复钢管,铝塑复合管等。第三类是塑料管,如PP—R(交联聚丙烯高密度网状工程塑料)。 还规定各种涉及饮用水管道的管子和配件,必须有门的批件,方可销售。
供水管道中常用塑料代号及含义:PP—R交联聚丙烯高密度网状工程塑料PE高密度聚乙烯PP聚丙烯PB聚丁烯PEX交连聚乙烯供水管道的综合性能要求:作为供水管道,要求卫生,,节能,方便。因此检验一种管道,应从四个方面查起。
即卫生:管道及配件须对人体无任何损害。:有足够的强度和优异的力学性能以及抗老化,耐热等性能。节能:内壁光滑,耐腐蚀,对流体阻力小,保温性能好。方便:联接,施工方便,可靠,具有推广使用的可能。如达不到以上四个要求,就会损害使用人的身体和财产。
几种供水管简介:1,铝塑复合管铝塑复合管是早替代铸铁管的供水管,其基本构成应为五层,即由内而外依次为塑料,热熔胶,铝合金,热熔胶,塑料。铝塑复合管有较好的保温性能,内外壁不易腐蚀,因内壁光滑,对流体阻力很小;又因为可随意弯曲,所以安装施工方便。
作为供水管道,铝塑复合管有足够的强度,但如横向受力太大时,会影响强度,所以宜作明管施工或埋于墙体内,但不宜埋入地下。铝塑复合管的连接是卡套式的,因此施工中一是要通过严格的试压,检验连接是否牢固。二是防止经常振动,使卡套松脱。
三是长度方向应留足安装量,以免拉脱。2,塑复铜管塑复铜管以纯铜(紫铜)作管件,外覆PE塑料,从综合性能上看,塑复铜管略优于铝塑复合管。例如强度更好些,寿命更长,耐热性能也更好些。但保温性能略差。纯铜有极高的耐腐蚀能力,使用一段时间后,内表面会出现一层绿色氧化物。
但对管子的寿命,流量,以及对流体的阻力,基本上没什么影响。铜绿对人体无损,且对细菌有一定的杀灭能力。塑复铜管的安装方法有卡套式和焊接式两种,焊接式的更可靠些。铜管,不锈钢管:这类管子除了保温性能差外,其他的指标如强度,寿命对流体的阻力等都很好,设宜作冷水管道。
如用于热水输送,应加保温护套。连接方式以卡套式为主,铜管也可以焊接。内搪塑镀锌铸铁管:即在普通的镀锌管内壁搪一层塑料,使其具备耐腐蚀,阻力小,保温好的性能,同时具有镀锌管本身强度高的特性。这种管道大多采用罗纹连接。塑料管:塑料管只要材料选用符合标准要求,可具有足够的强度,寿命,,卫生。它是所有管道中保温性能 的。塑料管采用热熔焊接,可靠程度高,只要施工正确,经试压正常的管道焊接处,不会出现渗漏脱落。
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现阶段常用给水塑料管主要有硬聚氯乙烯管(UPVC),高密度聚乙烯管(HDPE),改性聚丙烯管(PP-R,PP-C),聚丁烯管(PB),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管(ABS),交联聚乙烯管(PE-X)等。其共同优点是,卫生,使用寿命长,管壁光滑,水头损失小,耐腐蚀,不结垢,环保节能,重量轻,安装方便。
但也存在缺点和不足,如线性膨胀系数大,抗紫外线能力差,管道架空跨度小,支承点多,有些管透光性高等。各种管材的主要优缺点如下:1.1硬聚氯乙烯管(UPVC)优点:具有较高的抗冲击性能和耐化学性能,质地坚硬,耐腐蚀不结垢,安装方便,价廉;缺点:抗震性较差,在使用过程中,会有UPVC单体和添加剂渗出,不适用于热水输送,接头粘合技术要求较高,固化时间较长。
1.2高密度聚乙烯管(HDPE)优点:是目前抗震性 的管道,韧性好,较好的抗疲劳强度,耐温性能较好,耐冲击强度高,质轻,使用寿命可达50a;缺点:熔接需要电力,机械连接,连接件大。1.3改性聚丙烯管(PP-R)优点:具有较好的抗冲击性能,耐温性能和抗蠕变能力,缺点:在同等压力和温度下,管壁厚,线性膨胀系数大,抗紫外线能力差。
1.4聚丁烯管(PB)优点:耐温性能好,可在20-95℃之间使用,能长期承受高负荷而不变形,抗蠕变能力强,高柔韧性,缺点:目前国内还没有PB树脂原料,要依赖进口,故价格较高,1.5丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管(ABS)优点:强度大,耐冲击,不受电腐蚀和土壤腐蚀,缺点:抗紫外线能力差,粘接固化时间长。
1.6交联聚乙烯管(PE-X):优点:耐温性好,硬度高,抗蠕变性能好,缺点:只能采用金属件连接,不能回收重复利用。2.材料的进场和检验为保证工程质量,每批材料进场前都要求施工单位填报进场申报表,监理根据规范(GB50242–2002)对进场材料的品种,规格,外观等进行验收,包装应完好,表面无划痕及外力冲击破损,整根管的外观应光滑,无色泽不均现象,检查管道的壁厚和圆度。
近些年随着管材市场的不断发展,HDPE钢带增强聚乙烯管在现在市场上的应用也是越来越广泛,发展前景更是不可小量,了解一下关于HDPE钢带增强聚乙烯管未来发展趋势。
首先是因为整个的PE的配套产业链是为完善的,还有国产原料的支撑。PE树脂原料是由单体乙烯聚合而成,由於在聚合时因压力,温度等聚合反应条件不同,可得出不同密度的树脂,因而又有高密度聚乙烯,中密度聚乙烯和低密度聚乙烯之分。
在加工不同类型HDPE管材时,根据其应用条件的不同,选用树脂牌号的不同,同时对挤出机和模具的要求也有所不同。而且生产的HDPE钢带增强聚乙烯管要满足以下要求才可质量过关:1.可靠性。这是重要的原则,管材应能经受得起振动冲击,水锤和热胀冷缩等,并经受时间考验,不漏水,不爆裂。
2.卫生性。显然目前推向市场的管材均要符合 标准CJ/T225-2011的要求,而且经过 认可的检测部门测试,合格才能投放市场。3.节能。任何管材从原料提炼合成,熔镉,机轧,注挤均要消耗能量,从宏观来看,金属管比HDPE钢带增强聚乙烯管要耗能。
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