钢骨架PE复合管在磷酸装置设计中的应用

范文娟

中国五环工程有限公司武汉430223

钢骨架PE复合管在磷酸装置设计中的应用

范文娟*

中国五环工程有限公司武汉430223

根据磷酸装置钢骨架PE(聚乙烯)复合管道的使用情况，探讨钢骨架PE(聚乙烯)复合管的特点以及在管道设计中的注意事项。

磷酸装置钢骨架PE复合管管道布置水压试验

钢骨架PE(聚乙烯)复合管是一种将钢丝骨架与高密度聚乙烯塑料有机复合在一起、集钢管与塑料管优点于一身的新型管材，与金属管道相比，其具有耐化学腐蚀、质轻、寿命长、易施工、流动阻力低的优点，与纯PE(聚乙烯)管相比又具有更好的强度和刚度，因此在磷酸装置中被广泛采用。主要用于稀磷酸、酸性洗涤水介质的输送，设计温度30～90℃，设计压力0.2～1.0MPa，操作温度20～70℃，操作压力0.1～0.9MPa。钢骨架PE复合管虽属于非金属管道，但因其内部具有钢丝网格的特殊性，所以在设计中需将它与一般材质管道区别对待。

1 管道布置设计

(1)钢骨架PE复合管的管道有普通管(DN50～DN500)和薄壁管(DN50～DN125);连接方式有法兰连接和电容套筒连接［1］，法兰连接的管材接头分为普通管Ⅰ型(DN50～DN300)、Ⅱ型(DN150～DN500)和薄壁管型;电容连接的管端形式又分为普通管电容连接管端平口、普通管电容连接管端锥口、薄壁管电容连接管端锥口［2］。在设计之前材料控制文件中应做好规定。

(2)输送含有料浆或固体颗粒的介质时，为便于拆卸和方便清理，管端连接设备管口及调节阀、流量计时通常需要管道、管件以法兰连接，此时管件可根据实际情况加工成一端带法兰接头、两端带法兰接头等不同的组合形式，见图1。

(3)管廊上长距离输送的介质如需用法兰连接时，管道可以采用定长管，即长度一定、两端带法兰接头的管子，这样可以减少管子与法兰的焊缝及电容套筒的数量，同时减少泄漏点。

图1 法兰-电容管件示意图

(4)部分角度的弯头没有标准件可选，如DN50～DN125没有11.25°、22.5°的弯头，DN350以上没有90°标准弯头，因此在设计中要避免使用，90°的转弯应选用两个45°弯头来处理，但要注意中间直管段的长度;由于材料的特殊性，特殊角度的弯头不能像金属弯头可以切割，应特殊加工成型;为减少直接在管道上的开孔，应尽量选择标准三通，金属管的异径三通，支管管径一般只到主管的1/2，而钢骨架PE复合管则有更宽的范围可选，需参见供货厂家的资料。

(5)由于电容套筒较长，在管道布置中，如管件不能直接连接，中间若需加直管段，应满足最小直管段要求，尤其在储罐与泵进口之间如高差不能满足最小直管段要求时，可考虑使用45°弯头;如果泵前端距离也不满足要求，就要考虑降低泵的高度或抬高储罐的基础高度。

(6)钢骨架PE复合管由于其膨胀系数为金属管道的3～3.4倍、PE管的1/5［3］，因此其跨度也较金属管小，管道支架需做得更密集;在管廊上长距离直线输送物料时需根据管道操作温度，每隔适当的距离增加膨胀节以吸收位移量。两个膨胀节之间设固定支架，其它做导向支架，使管道的位移向膨胀节方向推动。

2 管道材料的统计

(1)钢骨架PE复合管及管件上的法兰类似于活套法兰，由翻边短管和法兰盘组成，不同之处为金属管道的翻边和管件是到现场组焊的，而钢骨架PE复合管中有部分管件上已经带了法兰接头，法兰由法兰环和两个半圆对开环组成，见图2。

图2 法兰管件与法兰

这样法兰接头和法兰盘的数量就不是成套出现的，在统计材料时，应将法兰的数量单独统计，便于材料清理。

(2)目前大部分项目都采用三维模型来做管道设计，螺栓的长度计算:

L=2(C+ΔC)+2S+m+P+T1+n+T

式中，C为法兰厚度;ΔC为法兰厚度正偏差;s为对焊环厚度;m为螺母最大厚度;P为紧固件倒角端长度;T1为螺柱最小伸出长度;n为螺柱负偏差;T为垫片厚度。

这里特别要注意钢骨架PE复合管的法兰盘厚度和法兰短管的厚度均要比金属法兰的厚度值大，需根据厂家的资料输入，同时法兰如果有喷塑，长度应增加5mm或10mm。

3 管道的验收

目前钢骨架PE复合管的无损检测技术还不成熟，管道的检测主要通过强度试验和气密性试验。根据石油化工非金属管道工程施工质量验收规范GB 50690-2011，压力试验为水压试验，试验压力为设计压力的1.5倍，并考虑温度的影响，泄漏性试验宜用空气，经建设单位同意，泄漏性试验可结合装置试车同时进行［4］。而SY6769.2-2010非金属管道设计、施工及验收规范第2部分中钢骨架聚乙烯塑料复合管中规定:强度试验的静水压力应为设计压力的1.25倍;强度试验合格后，将试验压力降低到设计压力进行严密性试验，稳压4h各部分无泄漏为合格［5］。根据现场的试压情况，对设计压力较大的管道，试验压力采用设计压力的1.5倍，很多焊缝处都容易泄漏，而在实际运行中并没有问题。通过对两个规范的对比，得出结论，当管道和管件采用HG3690-2012、HG3691-2012标准时，管道压力试验应采用SY6769.2-2012的规定。因HG3690-2012、HG3691-2012在SY6769.2-2010中都被引用而更具有针对性，并更符合现场的实际情况。

4 结语

钢骨架PE复合管由于其特殊性，在设计和实际应用中有很多和金属、塑料管不同的地方，只有充分了解其特性并结合实际情况进行设计，才能使管道布置更经济、合理，装置运行才能更安全、平稳。

1HG 3690-2012，工业用钢骨架聚乙烯塑料复合管［S］.

2HG 3690-2012，工业用钢骨架聚乙烯塑料复合管件［S］.

3张伟.钢骨架塑料复合管连接技术研究［D］.哈尔滨:哈尔滨理工大学，2007.

4GB 50690-2012石油化工非金属管道工程施工质量验收规范［S］.

5SY 6769.2-2010非金属管道设计、施工及验收规范［S］.

2014-01-23)

*范文娟:工程师。2002年毕业于郑州大学工学院化学工程与工艺专业。主要从事化工装置管道设计工作，联系电话:13886048342，E-mail:309971231@qq.com。