球墨鑄鐵管承插連接在新鮮水管線檢修中的應(yīng)用

李順博 趙啟杰（蘭州石化公司動(dòng)力廠，甘肅 蘭州 730060）

球墨鑄鐵管承插連接在新鮮水管線檢修中的應(yīng)用

李順博 趙啟杰（蘭州石化公司動(dòng)力廠，甘肅 蘭州 730060）

動(dòng)力廠新鮮水埋地管線由于安裝使用時(shí)間較長(zhǎng)，多數(shù)采用球墨鑄鐵管作為材料。由于長(zhǎng)期使用，腐蝕泄漏情況頻發(fā)，更換碳鋼管線成為解決這一問(wèn)題的首選途徑。在2016年檢修過(guò)程中，動(dòng)力廠將一段球墨鑄鐵管更換為碳鋼管線。本文通過(guò)對(duì)球墨鑄鐵材料及以往連接方式的探究，著重介紹了承插連接方式在本次檢修當(dāng)中的應(yīng)用。

球墨鑄鐵；承插；連接；碳鋼

1 鑄鐵及球磨鑄鐵管

1.1 鑄鐵材料

鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，由工業(yè)生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經(jīng)過(guò)高溫熔融和鑄造成型而得到，除Fe外，還含及其它鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出，若析出的石墨呈條片狀時(shí)的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲狀時(shí)的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團(tuán)絮狀時(shí)的鑄鐵叫白口鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時(shí)的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。

1.2 球墨鑄鐵管線的介紹

使用18號(hào)以上的鑄造鐵水經(jīng)添加球化劑后，經(jīng)過(guò)離心球墨鑄鐵機(jī)高速離心鑄造成的管材，稱之為“球墨鑄鐵管”（Ductile Cast Iron Pipes），簡(jiǎn)稱為球管、球鐵管和球墨鑄管等，質(zhì)量上要求鑄鐵管的球化等級(jí)控制為1-3級(jí)（球化率≥80%），因而材料本身的機(jī)械性能得到了較好的改善，具有鐵的本質(zhì)、鋼的性能。

在中低壓管網(wǎng)，球墨鑄鐵管具有運(yùn)行安全可靠，破損率低，防腐性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)；但在高壓管網(wǎng)，球磨鑄鐵管抗壓力低，管體相對(duì)笨重，安裝時(shí)必須動(dòng)用機(jī)械。通常適用于城市室外給水管道工程，工作壓力在0.1-0.5MPa，試驗(yàn)壓力不大于1.0MPa。

我廠煉油區(qū)新鮮水地下管網(wǎng)，有60%均采用球墨鑄鐵管作為輸水管材。由于管線敷設(shè)投用時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)常出現(xiàn)管線腐蝕泄漏。另外，由于近幾年煉油裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新建管架、管廊基礎(chǔ)建于原有輸水管線上方，對(duì)于抗壓性較差的球墨鑄鐵管來(lái)說(shuō)也存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，本次新鮮水系統(tǒng)的檢修就是為消除此類隱患進(jìn)行的。

2 本次檢修情況介紹

2.1 檢修總體情況

7#路/（8#-10#）路段新鮮水干線管線材質(zhì)為鑄鐵，公稱直徑為DN500。雖然有良好的耐腐蝕性，但容易受到外力擠壓變性而造成管線破裂漏水，同時(shí)，該段位于管架下方，不易對(duì)破裂處進(jìn)行堵漏工作，若長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行處理，土層松垮又會(huì)造成管架倒塌。

現(xiàn)場(chǎng)勘查，在7#路北8#-10#路之間，有長(zhǎng)約160米左右的管架，下面埋設(shè)有新鮮水管道。此項(xiàng)目需要將此處新鮮水管道向南移2.5米，以避免管道因下沉而造成折斷，同時(shí)將新鮮水管道材質(zhì)由球墨鑄鐵更換為碳鋼，與舊管道連接。管道埋設(shè)在人行道下面，共經(jīng)過(guò)4個(gè)路口，埋地管道除銹后，涂刷聚丙烯專用漆，待干后，纏繞1.4mm厚聚丙烯膠帶防腐。

新更換管道采用流體用無(wú)縫鋼管，型號(hào)規(guī)格φ530*10，材質(zhì)為20#鋼。由于新更換管線兩端要與原有碳鋼管線相連接，因此本項(xiàng)目的主要施工難點(diǎn)就在于球墨鑄鐵管線與碳鋼的連接方式。

整體施工作業(yè)順序?yàn)椋簻y(cè)量放線→現(xiàn)場(chǎng)警戒、封閉→管溝開挖→鋪設(shè)管線→管線防腐→碰頭施工→通水試漏→管溝回填→路面恢復(fù)。

2.2 球墨鑄鐵管與20#鋼管連接方式選擇

2.2.1焊接方式

焊接方式準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，本次檢修項(xiàng)目停水碰頭時(shí)間要嚴(yán)格按照煉油裝置開停工時(shí)間進(jìn)行安排，因此焊接方式難度大，成本高，易返工。因此焊接方式排出。

2.2.2青鉛口連接方式

青鉛接口新舊管連接工作內(nèi)容：定位、安裝管件、化鉛、塞麻、打口、通水試驗(yàn)。青鉛接口也是承插式剛性接口形式的一種，指在承插接頭處使用鉛作為密封材料。由于鉛的來(lái)源少、成本高，現(xiàn)在基本上已被石棉水泥或膨脹水泥所代替。鉛接口具有較好的抗震、抗彎性能，接口的地震破壞率遠(yuǎn)較石棉水泥接口低；鉛接口通水性好，接口操作完畢既可通水，損壞時(shí)容易修理；由于鉛具有柔性，當(dāng)鉛接口的管道滲漏時(shí)，不必剔口，只需將鉛用麻鏨錘擊即可堵漏。

3 承插式剛性連接在本次檢修中的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)對(duì)焊接方式以及青鉛接口方式的對(duì)比和研究，并經(jīng)過(guò)項(xiàng)目經(jīng)理部與施工單位的討論，本次檢修管線兩端連接方式直接采用承插式剛性連接來(lái)完成。

3.1 該剛性連接的特點(diǎn)

該連接材質(zhì)與碳鋼管線材質(zhì)相同，易于焊接。利用J427焊接材料，采用氬電聯(lián)焊的方式與20#鋼無(wú)縫鋼管相連接，焊接難度較小，焊接質(zhì)量可以保證。以往的剛性連接口需要加裝填料，分為內(nèi)側(cè)填料與外側(cè)填料，內(nèi)側(cè)填料為接口內(nèi)層填料，外側(cè)填料為接口外層填料。安裝施工麻煩，且填料添加情況會(huì)直接影響管線連接的質(zhì)量。

而本次使用的承插口連接承口內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊，利用膨脹螺栓原理，插入深度越深，連接越緊密，且內(nèi)部填料僅采用橡膠圈。橡膠圈的彈性、擋水性都比麻好，也是一種良好的阻水材料。

在以前的施工過(guò)程中為了保證填塞緊密，承插口的縫隙尺寸誤差應(yīng)嚴(yán)格控制在允許誤差范圍，并把管口處的凸塊、鐵刺等清除干凈。經(jīng)常由于管口縫隙尺寸誤差過(guò)大或管口不平而造成漏水。本次連接采用的承插口連接方式內(nèi)部構(gòu)造和橡膠圈由廠家定制完成，橡膠圈裝入后可完全承口的密封槽相契合，達(dá)到密封嚴(yán)密的效果。

3.2 施工工序

本次連接采用滑入式連接方式?？傮w施工工序?yàn)橄鹿堋謇沓锌诤拖鹉z圈→上膠固定→清理插口外表面及刷潤(rùn)滑劑→接口→檢查。頂錐管子使之插入承口，用吊鏈、手動(dòng)葫蘆拉入至要求深度即可。

整個(gè)對(duì)口連接施工過(guò)程近4個(gè)小時(shí)，每個(gè)管口連接需要2小時(shí)。在連接完成后，通水試漏2天，未發(fā)現(xiàn)泄漏。比焊接和青鉛口連接的時(shí)間大幅度縮短，且連接效果很好。

本次球墨鑄鐵管線承插式剛性連接在新鮮水埋地管線施工當(dāng)中的應(yīng)用，為今后類似施工項(xiàng)目的實(shí)施積累了成功的經(jīng)驗(yàn)，提供了更多球墨鑄鐵管與碳鋼管線連接的方式選擇，具有很好的推廣意義。

[1]球墨鑄鐵與高強(qiáng)鋼的焊接。（周文明，2014）.