铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金, 由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到, 除Fe外, 还含及其它铸铁中的碳以石墨形态析出, 若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。
使用18号以上的铸造铁水经添加球化剂后, 经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管材, 称之为“球墨铸铁管” (Ductile Cast Iron Pipes) , 简称为球管、球铁管和球墨铸管等, 质量上要求铸铁管的球化等级控制为1-3级 (球化率≥80%) , 因而材料本身的机械性能得到了较好的改善, 具有铁的本质、钢的性能。
在中低压管网, 球墨铸铁管具有运行安全可靠, 破损率低, 防腐性能优异等优点;但在高压管网, 球磨铸铁管抗压力低, 管体相对笨重, 安装时必须动用机械。通常适用于城市室外给水管道工程, 工作压力在0.1-0.5MPa, 试验压力不大于1.0MPa。
我厂炼油区新鲜水地下管网, 有60%均采用球墨铸铁管作为输水管材。由于管线敷设投用时间较长, 经常出现管线腐蚀泄漏。另外, 由于近几年炼油装置规模的不断扩大, 新建管架、管廊基础建于原有输水管线上方, 对于抗压性较差的球墨铸铁管来说也存在泄漏的风险, 本次新鲜水系统的检修就是为消除此类隐患进行的。
7#路/ (8#-10#) 路段新鲜水干线管线材质为铸铁, 公称直径为DN500。虽然有良好的耐腐蚀性, 但容易受到外力挤压变性而造成管线破裂漏水, 同时, 该段位于管架下方, 不易对破裂处进行堵漏工作, 若长时间不进行处理, 土层松垮又会造成管架倒塌。
现场勘查, 在7#路北8#-10#路之间, 有长约160米左右的管架, 下面埋设有新鲜水管道。此项目需要将此处新鲜水管道向南移2.5米, 以避免管道因下沉而造成折断, 同时将新鲜水管道材质由球墨铸铁更换为碳钢, 与旧管道连接。管道埋设在人行道下面, 共经过4个路口, 埋地管道除锈后, 涂刷聚丙烯专用漆, 待干后, 缠绕1.4mm厚聚丙烯胶带防腐。
新更换管道采用流体用无缝钢管, 型号规格φ530*10, 材质为20#钢。由于新更换管线两端要与原有碳钢管线相连接, 因此本项目的主要施工难点就在于球墨铸铁管线与碳钢的连接方式。
整体施工作业顺序为:测量放线→现场警戒、封闭→管沟开挖→铺设管线→管线防腐→碰头施工→通水试漏→管沟回填→路面恢复。
焊接方式准备时间长, 本次检修项目停水碰头时间要严格按照炼油装置开停工时间进行安排, 因此焊接方式难度大, 成本高, 易返工。因此焊接方式排出。
青铅接口新旧管连接工作内容:定位、安装管件、化铅、塞麻、打口、通水试验。青铅接口也是承插式刚性接口形式的一种, 指在承插接头处使用铅作为密封材料。由于铅的来源少、成本高, 现在基本上已被石棉水泥或膨胀水泥所代替。铅接口具有较好的抗震、抗弯性能, 接口的地震破坏率远较石棉水泥接口低;铅接口通水性好, 接口操作完毕既可通水, 损坏时容易修理;由于铅具有柔性, 当铅接口的管道渗漏时, 不必剔口, 只需将铅用麻錾锤击即可堵漏。
经过对焊接方式以及青铅接口方式的对比和研究, 并经过项目经理部与施工单位的讨论, 本次检修管线两端连接方式直接采用承插式刚性连接来完成。
该连接材质与碳钢管线材质相同, 易于焊接。利用J427焊接材料, 采用氩电联焊的方式与20#钢无缝钢管相连接, 焊接难度较小, 焊接质量可以保证。以往的刚性连接口需要加装填料, 分为内侧填料与外侧填料, 内侧填料为接口内层填料, 外侧填料为接口外层填料。安装施工麻烦, 且填料添加情况会直接影响管线连接的质量。
而本次使用的承插口连接承口内部结构特殊, 利用膨胀螺栓原理, 插入深度越深, 连接越紧密, 且内部填料仅采用橡胶圈。橡胶圈的弹性、挡水性都比麻好, 也是一种良好的阻水材料。
在以前的施工过程中为了保证填塞紧密, 承插口的缝隙尺寸误差应严格控制在允许误差范围, 并把管口处的凸块、铁刺等清除干净。经常由于管口缝隙尺寸误差过大或管口不平而造成漏水。本次连接采用的承插口连接方式内部构造和橡胶圈由厂家定制完成, 橡胶圈装入后可完全承口的密封槽相契合, 达到密封严密的效果。
本次连接采用滑入式连接方式。总体施工工序为下管→清理承口和橡胶圈→上胶固定→清理插口外表面及刷润滑剂→接口→检查。顶锥管子使之插入承口, 用吊链、手动葫芦拉入至要求深度即可。
整个对口连接施工过程近4个小时, 每个管口连接需要2小时。在连接完成后, 通水试漏2天, 未发现泄漏。比焊接和青铅口连接的时间大幅度缩短, 且连接效果很好。
本次球墨铸铁管线承插式刚性连接在新鲜水埋地管线施工当中的应用, 为今后类似施工项目的实施积累了成功的经验, 提供了更多球墨铸铁管与碳钢管线连接的方式选择, 具有很好的推广意义。
摘要：动力厂新鲜水埋地管线由于安装使用时间较长, 多数采用球墨铸铁管作为材料。由于长期使用, 腐蚀泄漏情况频发, 更换碳钢管线成为解决这一问题的首选途径。在2016年检修过程中, 动力厂将一段球墨铸铁管更换为碳钢管线。本文通过对球墨铸铁材料及以往连接方式的探究, 着重介绍了承插连接方式在本次检修当中的应用。
关键词：球墨铸铁,承插,连接,碳钢
[1] 球墨铸铁与高强钢的焊接。 (周文明, 2014) .
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