双球可挠伸缩管技术在供水管道施工中的应用

张 峰

(太原供水集团有限公司，山西 太原 030009)

双球可挠伸缩管技术在供水管道施工中的应用

张 峰

(太原供水集团有限公司，山西 太原 030009)

分析了供水管道漏水的原因，介绍了双球可挠伸缩管技术在给水管道施工中的应用，阐述了其主要的工作原理及性能特点，分析了该技术的应用效果，并针对其机械性能、工艺等提出了一些改进建议。

双球可挠伸缩管，橡胶密封，供水管道，法兰连接

太原市西、北、东三面环山，中、南部为河谷平原，地质情况复杂。截至2014年年底，我市供水服务面积已达219.84 km2，输配水管道长度1 627.48 km，铺设方式采用直埋，管道多以球墨铸铁管和钢管为主，球墨铸铁管以胶圈密封承插方式连接，能接受一定相对角变位，为柔性接口；钢管以焊接或法兰方式连接，为刚性接口。

近年来管道在运行过程中，由于土质差、地质条件变化、穿越河道等原因，引发了管道基础下沉，造成钢管焊口被拉裂，柔性接口被拉脱，阀体开裂等漏水事故，给供水安全带来了极大的隐患。

针对以上情况，我公司借鉴其他水司的经验，经相关技术人员研究，在供水管道施工中将双球可挠伸缩管技术应用于管道易发生沉降变形位置，以解决由此带来的供水安全隐患。

1 构成和主要技术指标

1.1 构成与材质

双球可挠伸缩管又名万向球型伸缩接头，主要由旋转部分、滑动伸缩部分、连接部分以及密封部分等构成。主要部件有：1)旋转球座(球墨铸铁)；2)球座盖(球墨铸铁)；3)伸缩管(球形滑动承管、球形滑动插管)(球墨铸铁)；4)卡箍(防脱夹头)(球墨铸铁)；5)喉箍(不锈钢)；6)伸缩管密封(橡胶)；7)环形密封圈(橡胶)；8)防尘罩(橡胶)；9)螺栓、螺母(碳钢/不锈钢)。

1.2 材料及其技术指标

适用管径：DN80～DN1 000；挠曲性最大角度15°；伸长量：70 mm～200 mm；收缩量:-30 mm～100 mm；偏位量：100 mm～300 mm。

双球可挠伸缩管两端均为凸面法兰连接，法兰符合GB/T 17241.6整体铸铁法兰标准规定，最高使用压力未达1.0 MPa者按1.0 MPa法兰钻孔；最高使用压力为1.0 MPa以上者按1.6 MPa法兰钻孔。

管体材质为球墨铸铁QT 450—10(表示抗拉强度σb≥450 MPa；伸长率δ≥10%；硬度HBS160～HBS210)以上制造。

组合螺栓采用不锈钢4.8级(4.8级的性能为：4代表4×100=400 MPa，指螺栓的抗拉强度为400 MPa，屈强比值为0.8，公称屈服强度达400×0.8=320 MPa)或铬钼钢8.8级(8.8级的性能为：抗拉强度800 MPa，屈服强度=800×0.8=640 MPa)及以上制造，其机械性能符合GB/T 3098。

橡胶：采用天然橡胶一体成型，不得以烧结方式焊接，依据GB/T 16589标准制造和检验。可挠管必须设置厚度4.5 mm以上的橡胶防尘套，以防沙土进入，保证旋转部位不受磨损。

管内防腐：采用无毒环氧涂料进行防腐，符合饮用水标准要求。

2 主要工作原理

双球可挠伸缩管的旋转球座一端为法兰，另一端为圆形碗状容槽，伸缩管为一端成型内空碗状的球形枢接座，另一端则成型为承、插平直管。通过将伸缩管球形端头置于旋转球座的圆形容槽内，并在旋转球座与球座盖以及伸缩管的球形端头空隙放置环形橡胶密封圈进行防水密封，最后用螺栓连接球座盖与旋转球座，将置于球座盖内的伸缩管球形端头锁紧固定，实现挠曲。伸缩承、插管以两者的平直管互相承插连接实现相对滑移，构成一个连续管路。承管内壁铸有环向密封槽，橡胶密封圈嵌入其中，以防止承插连接管件漏水，密封槽同时兼作收缩限位挡恒使用，直管端头铸有环向凸起挡恒，设置卡箍，卡箍外周缘与承管端挡恒分别用螺栓锁紧，起到伸长限位作用，插管外壁铸有环向限位挡恒固结座，在滑动过程中，受承管外端卡箍和内壁限位挡桓抵顶而限制伸缩位移。

3 性能特点分析

1)双球可挠伸缩管具有超大伸缩量和超强挠曲性，在一定范围内藉由伸缩、可挠、扭转和抗脱等性能，有效的改善了因地震、土质松软下沉造成对管道的损坏，防止因地层下陷或地面承受较大载荷而引起埋设管件产生断裂或脱离现象。一定程度上有效的吸收了因环境变化引起的管体长度伸缩、偏位、松脱，保证了管线的运行安全，效果明显。2)应用领域广泛。目前已涉及给水、中水、热力、石油和化工管道等流体管路和电力、电信等线缆管道等多个行业，具有一定的社会效益和经济效益。3)该装置安装方法与球管安装方法类似，与管路管体安装连接简便，利于日常的维护和保养，易于更换。且适用多种安装环境和复杂的施工部位，形式多样，如垂直配管，架设管桥，过箱涵、挡墙外露部位施工；地层变化交界处施工；直埋管进水池处施工；软弱地层多级连用埋设施工等等。4)适用于我市多数地形和地层埋设管道施工中使用，耐腐蚀、寿命长。

4 使用效果和建议

目前在我市给水管道施工中，双球可挠伸缩管技术使用还处在起步阶段，就已投入使用的情况来说基本运行良好，但就其工艺、机械性能、使用功能上还存在一些不足有待改进，归纳如下：

1)该管件体积大、质量较重，局部做工粗糙，整体工艺还有待改进提高。2)该管件变形量和伸缩量存在一定局限，超过最大变形量，伸缩管挠曲角度不平衡时，会使球座盖受力不平均，导致球座盖松驰漏水；伸缩承、插管的限位挡恒仅以一卡箍嵌接，受力较大时，变形量超出卡箍受力极限，将难以阻挡伸缩插管，造成滑脱事故。3)管件中橡胶密封环、垫较多，要求施工人员安装精细，并且需经试压检验，安装不当易造成漏水情况。4)双球可挠伸缩管单纯为机械装置，当发生开裂、拉脱造成漏水事故时难以及时发现，易造成经济损失和不良社会影响，建议今后根据网络电子传输技术的发展，改进增加最大极限远传预警装置或损坏、泄露远传报警装置，以便值班人员能及时发现进行处置。

5 结语

随着城市基础设施建设和发展，双球可挠伸缩管技术在我市的给水管道安装和使用中还需不断调整改进，作为给水管道施工管理部门，今后我们还要借鉴吸收其他同类工程中更先进、更科学的经验和技术，不断完善提高，更好的为给水管线建设提供先进的技术服务。

[1] GB/T 1412—2005,球墨铸铁标准.

[2] GB/T 17241.6，整体铸铁法兰标准.

Application of double-ball flexible expansion pipe technology in water-supply pipeline construction

Zhang Feng

(TaiyuanWaterSupplyGroupCo.,Ltd,Taiyuan030009,China)

The paper analyzes water-supply pipeline leakage causes, introduces the application of double-ball flexible expansion pipe technology in water-supply pipeline construction, describes its major working principles and properties, and analyzes its application effects. In light of its mechanical performance and techniques, it puts forward improving suggestions.

double-ball flexible expansion pipe, rubber sealing, water-supply pipeline, flanged connection

2015-09-15

张 峰(1974- )，男，工程师

1009-6825(2015)33-0143-02

TU991

A