CN106926470A - 用于hdpe管线的连接方法和输水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于HDPE管线的连接方法和输水系统，该连接方法包括以下步骤：1)对HDPE管线的安装环境进行预处理以形成管沟，并且对管线的待连接的接口进行预处理；2)在管线的外部进行第一次连接；3)将已连接的管线回填到所述管沟内；其特征在于，所述连接方法还包括位于步骤3)之后的步骤4)：在管线的内部对已连接的管线进行第二次连接，其中所述第一次连接和所述第二次连接所使用的工艺彼此不同。根据本发明的输水系统包括利用本发明的连接方法彼此连接的多个HDPE管线。

Description

用于HDPE管线的连接方法和输水系统

技术领域

本发明涉及工程建设领域，具体而言，涉及一种用于HDPE管线的连接方法和输水系统，其中输水系统包括借助于该连接方法彼此连接的多个HDPE管线。

背景技术

大型工程项目的建设中，用于输水的管线被广泛地应用，其中HDPE管线由于其制造和安装等多方面的优势而备受用户欢迎。

传统意义上的雨水排放系统应为清净下水，但随着环境观念的进一步深化，目前初期雨水定义为“污水”的理念基本得到贯彻，雨污分流的设计在给排水设计中成为一个原则，同时事故状态下雨水排放系统又兼顾着收集事故污水的责任，这从环境保护观念上为传统意义上允许有一定渗漏量的雨水收集系统安装质量提出了新的挑战。

HDPE管、特别是大口径钢带增强HDPE管受管线本身线膨胀变化影响，采用现有连接方式不能有效保障安装质量，更不能适应污水排放状态下的环境保护严苛要求。改变后的管接口连接方式不仅能克服环境和管线自身特性带来的问题，也能进一步减少泄漏量。

在这种HDPE管线的应用过程中，需要根据应用场合和状态的不同来综合进行考量、设计以及安装。例如，受汇流面积影响，同时考虑到事故状态下污水的排放收集量，雨排水主管网往往口径较大，超过DN900；采用钢带增强HDPE管安装时，国家行业标准中对此无明确规定，采用原有连接方式不能有效保障安装质量。

聚乙烯管的线膨胀系数为0.2mm/(m·℃)，即每百米管线气温每升降1℃时，纵向伸缩量为±20mm。气温变化带来的伸缩量严重影响到管线接口时允许的间隙波动量，进而对安装质量造成影响。实际作业中，出现过已安装完成的部分管线因伸缩量过大将热熔挤出焊接口的管口拉开缝隙的状况。

传统的HDPE管管接口方式，采用单一的热熔挤出焊、卡箍式、电熔带和热收缩带连接，对作业环境要求较高，包括温度变化、地基基础等，同时管线连接质量存在一定隐患。

另外，柔性管的刚性连接对作业环境和地基基础要求均较高，一般情况下很难达到。

如何针对不利的工作环境影响来确保安全可靠的HDPE管线安装质量，成为困扰工程人员的现有技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于HDPE管线的连接方法和输水系统，通过改变原有HDPE管接口连接方式，克服现有技术中聚乙烯管道安装过程中的各种不利因素，提高安装质量，拓展其适用环境。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于HDPE管线(以下简称“管线”)的连接方法，包括以下步骤：

1)对管线的安装环境进行预处理以形成管沟，并且对管线的待连接的接口进行预处理；

2)在管线的外部进行第一次连接；

3)将已连接的管线回填到所述管沟(3)内；

所述连接方法还特别地包括位于步骤3)之后的步骤4)：在管线的内部对已连接的管线进行第二次连接，其中所述第一次连接和所述第二次连接所使用的工艺彼此不同。

通过采用两种不同的连接方式相结合的接口方式，并经过实践检验，摸索优化接口的安装连接顺序。

特别的优点在于，改变后的连接方式，通过管道回填隐蔽，管线内温度在地下温度影响下基本稳定，有效避免了线性膨胀带来的问题；改变后的连接方式，使得管线既有适度的弯曲回弹性，又保证了连接口的缝隙处理，在松软基础上压实系数到85％即能满足要求；通过试验检验和实践运行，确定该种连接方式可以保证质量，哪怕是在满管液体长时间充盈的苛刻情况下，仍可以做到运行稳定，无泄漏，无变形。

进一步地，在步骤4)中，借助于热熔挤出焊接实现所述第二次连接。焊料例如是PE焊条。当然，其他适合的材料也可以选择作为焊料。

进一步地，在步骤1)中，对待连接的接口进行的预处理包括：预设待连接的两个接口之间的对口间隙。该对口间隙的尺寸与第二次连接中所应用的焊料量相关，因此需要进行预先计算、设置和测量。

进一步地，在步骤4中)，从管线的内部用焊料填充预留的对口间隙，并且同时将对口间隙两侧的接口热熔并与焊料粘合成一体。在该步骤中，首先由于管线当前处于管沟内部，因此在很大程度上给回填在管沟内的管线提供稳定可靠的工作环境，在此工作环境中有利于确保管线内部的热熔挤出焊的理想效果。

进一步地，在步骤2)中，提供用于连接两个接口的热收缩带，通过加热热收缩带实现第一次连接。借助于加热收缩带能够从管线的外部提供初级的连接。这种热收缩带也在石油钢质管道连接后的保护中被广泛采用。

进一步地，在步骤1)中，对待连接的所述接口(2)进行的预处理还包括：对待连接的两个所述接口(2)进行拉毛处理，其中拉毛的范围对应于所述热收缩带(6)的缠绕位置。通过对接口进行适当的拉毛处理，能够是热收缩带在加热过程中尽可能严密地贴靠在接口的周面上，以确保连接效果。

进一步地，在步骤2)中，包括以下子步骤：

2.1)利用热收缩带从管线的外部缠绕待连接的两个接口；

2.2)将接口的端部预加热到至40℃-50℃；

2.3)加热热收缩带，其中碾压热收缩带，使热收缩带紧贴接口的外表面并排出空气；

2.4)在热收缩带收缩完成后，均匀加热已连接的热收缩带直至热收缩带的端部有热熔胶溢出。

在对热收缩带进行加热的过程中，需注意用于加热安装的火焰温度，优选地可以从热收缩带的中间位置向两侧均匀加热，确保收缩时紧贴管材，无气泡。

进一步地，热收缩带允许受热的温度不超过250℃。过高的温度可能会导致热收缩自身损坏，进而影响连接效果。

进一步地，设置能提供稳定作业环境的操作间(7)，使得步骤2)中的至少步骤2.3)-2.4)在操作间中完成。

借助于能提供稳定作业环境的操作间，即使在冬季等环境温度较低情况下、或夏季日夜温差较大情况下，也能够顺利可靠地实现管线的正常安装，同时该种管接口连接方式的改变，能切实保证连接质量，从而满足项目正常进展需求。

进一步地，对口间隙为4-9mm。

进一步地，在步骤1)中，对所述待连接的所述接口(2)进行的预处理还包括：确定错边量，其中错边量小于等于0.2t，t为构成管线的管材的壁厚。在加热连接时，由于连接部位变形、连接偏差等因素造成错位、不平，即为错边，错边的尺寸、幅度即为错边量。错边后接口在使用的时候可能会出现局部应力集中，如果错边侧法兰有负载，错边处容易出现裂纹，甚至断裂。因此需要根据管线的材质预先确定能允许的最大错边量。

进一步地，管线是钢带增强HDPE管线。

当然，上述连接方式也适用于其他类型的HDPE管线。HDPE管线的接口连接方式的改变，可以降低给排水管线对管基的要求，地基基础达到一定压实系数即可，一定程度上减少了相应投资和地基基础处理难度，尤其是在松软地基或沙质环境中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种输水系统，包括利用前述的任意一种连接方法彼此连接的多个HDPE管线。

进一步地，输水系统还包括检查井，借助所述检查井能实现所述连接方法中的第二次连接。输水系统、例如排水系统通常在50米左右就设置有一个检查井，管线内具备通风等基础条件，工作人员在通过检查井进入HDPE管线内部后，可以在管线内部温度基本稳定的环境下便捷地进行对于HDPE管线内部的第二次连接。

由于构成这种输水系统的多个HDPE管线的连接方式受外部环境影响较小，并且可以在保证连接质量的前提下有效提供安装进度，因此拓展了管线安装以及整个输送系统的适用环境，在冬季作业环境下该作用尤为明显。举例而言，这种输水系统可以例如给水或排水系统广泛地应用在自然环境较为恶劣的新疆、西藏等地区。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的用于HDPE管线的连接方法的流程图，

图2a和2b分别示出了图1中两种连接方式的示意图，

图3示出了图2a中的接口部分的示意图，

图4是根据本发明的输水系统的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、HDPE管线(以下称为“管线”)；2、接口；3、管沟；4、对口间隙；5、焊料；6、热收缩带；7、操作间；10、输水系统；11、检查井。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“头、尾”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

本发明实施例提供了一种用于HDPE管线的连接方法以及一种通过该连接方法构成的输水系统。

本发明通过对HDPE管线分别进行两次不同的连接的独特设计，有效地有效克服了外部环境和管线自身特性带来的影响，提高了管线安装质量和管线适用环境。

下面，具体对定位套结构的结构进行说明：

如图1所示，本发明的用于HDPE管线的连接方法的一个实施例流程图；图4是根据本发明的输水系统的示意图，其中该输水系统10由按照图1示出的方法彼此结合在一起的多个HDPE管线构成。为了清楚起见，可以将图1和4结合起来一起说明。

根据图1，本发明所提出的连接方法的步骤1)是对管线自身和安装环境进行预处理。

在本实施例中，管线的安装准备优选地主要包括开挖管沟3、地基夯实处理、对口间隙4(在图2a和3中示出)确认、连接附近拉毛处理和接口2的位置作业坑处理。

步骤2)，对热收缩带进行加热安装。加热时，需注意火焰温度，可从中间位置向两侧均匀加热，确保收缩时紧贴管材，无气泡。

步骤3)，对已连接的管线1进行回填隐蔽。

此时，实现了现有技术中的仅采用热收缩带连接的管线1。在零下20度左右外部气温下，对当前仅进行初步连接的管线1的接口2处进行弯曲变形试验，在接口2处弯曲度达到20mm/m时，虽然能进行有效回弹，但在接口2处仍出现不希望的错位误现象。

针对该问题，根据本发明的连接方法特别地包括第四步：在管线1内部，对接口2处预留的对口间隙4进行热熔挤出焊。该作业要在管线1的内部温度基本稳定后进行，同时须确保作业环境安全前提下，方能进入管线1的内部作业。

例如在图4中优选示出地，在整个输水系统10中设置有多个检查井11(在此仅示意性地示出两个)。由于存在检查井11，管线1内具备通风等基础条件。技术人员例如可以通过该检查井11沿虚线箭头所示方向进入管线1的内容，对管线1的接口2进行第二次连接。

此外，为保证热收缩带6的收缩效果，根据本发明，还在步骤2)中设置遮盖并包围待连接的接口2的操作间7、例如挡风棚。为了简明起见，在图4中仅仅示意性示出2个操作间7，然而其数量并不限于该实例，可以根据应用环境合理设置更多的操作间。

在冬季施工时，这种操作间7还可以优选地是移动式保温棚，由此一方面能提高作业温度使技术人员更为舒适地进行连接操作，另一方面还能提供气流相对稳定的作业环境。

在图2a中示出了图1中步骤2)中利用热收缩带6连接两个管线1的示意图。

优选地，如图2a所示，本发明的实施例中，热收缩带6尽可能在缠绕两个接口2时，应尽可能完全覆盖并且最好不超出设置在接口2上的拉毛范围。

对热收缩带6加热前，要先对两个接口2的端部预加热至40℃-50℃；加热收缩带6时，可采用光洁的滚筒轻轻对其进行碾压，使其紧贴接口2的外表面排出空气；热收缩带6收缩完成后，用微火全面均匀加热(使热熔胶充分熔化)至热收缩带6的端部有热熔胶溢出。加热过程，热收缩套允许受热温度不得超过250℃。

在图2b中示出了步骤4)中从管线1的内容对管线进行第二次连接的示意图。

优选地，本发明的实施例中，第二次连接使用的是热熔挤出焊接工艺，该工艺是利用分子热运动的基本原理，例如通过挤出焊枪将用作焊料5的PE焊条加热熔化(使焊条从固态变成了粘流体)并挤出。同时焊枪上配置的热风枪加热管线1的待焊面，经外力作用，接缝两端的PE材料相互粘合，使彼此间得到了很好的扩散和相互缠绕，将两个仅仅从外部初步连接的管线1进一步可靠地连接，从而达到焊接的效果，如图2b所示。

在图3中示出了图2a所示的第一次连接之后管线内部的示意图，其中以示出了图1中步骤1)中预先确定的两个待连接的接口2之间的对口间隙4，其具有宽度b。

优选地，在带有示意性尺寸的图3中，对口间隙4的宽度b为4-9mm，错边量小于等于0.2t(t为管线1的管材壁厚)。该对口间隙4根据图2a所示在外部被热收缩带完全覆盖，并且图中宽度为a的焊缝在图2b中示出的步骤中将被焊料(在此未示出)填充。

经过现场闭水试验，在对采用根据本发明所提出的连接方式完成的管线进行闭水试验时，24小时内的泄漏量为零。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.通过两种用于连接HDPE管线接口的方式的有效结合，克服了外部环境因素和管线自身特性带来的影响。

2.在完成管线外部连接后进行隐蔽回填，发挥了地下稳定温度的作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于HDPE管线的连接方法，包括以下步骤：

1)对HDPE管线(1)的安装环境进行预处理以形成管沟(3)，并且对所述HDPE管线(1)的待连接的接口(2)进行预处理；

2)在所述HDPE管线(1)的外部进行第一次连接；

3)将已连接的所述HDPE管线(1)回填到所述管沟(3)内；

其特征在于，所述连接方法还包括位于步骤3)之后的步骤4)：在所述HDPE管线(1)的内部对已连接的所述HDPE管线(1)进行第二次连接，其中所述第一次连接和所述第二次连接所使用的工艺彼此不同。

2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，在步骤4)中，借助于热熔挤出焊接实现所述第二次连接。

3.根据权利要求2所述的连接方法，其特征在于，在步骤1)中，对待连接的所述接口(2)进行的预处理包括：预设待连接的两个所述接口(2)之间的对口间隙(4)。

4.根据权利要求3所述的连接方法，其特征在于，在步骤4中)，从所述HDPE管线(1)的内部用焊料(5)填充预留的所述对口间隙(4)，并且同时将所述对口间隙(4)两侧的所述接口(2)热熔并与所述焊料(5)粘合成一体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的连接方法，其特征在于，在步骤2)中，提供用于连接两个所述接口(2)的热收缩带(6)，通过加热所述热收缩带(6)实现所述第一次连接。

6.根据权利要求5所述的连接方法，其特征在于，在步骤1)中，对待连接的所述接口(2)进行的预处理还包括：对待连接的两个所述接口(2)进行拉毛处理，其中拉毛的范围对应于所述热收缩带(6)的缠绕位置。

7.根据权利要求6所述的连接方法，其特征在于，在步骤2)中，包括以下子步骤：

2.1)利用所述热收缩带(6)从所述HDPE管线(1)的外部缠绕待连接的两个所述接口(2)；

2.2)将所述接口(2)的端部预加热到至40℃-50℃；

2.3)加热所述热收缩带(6)，其中碾压所述热收缩带(6)，使所述热收缩带(6)紧贴所述接口(2)的外表面并排出空气；

2.4)在所述热收缩带(6)收缩完成后，均匀加热已连接的所述热收缩带(6)直至所述热收缩带(6)的端部有热熔胶溢出。

8.根据权利要求7所述的连接方法，其特征在于，在步骤2.3)中，所述热收缩带(6)允许受热的温度不超过250℃。

9.根据权利要求7所述的连接方法，其特征在于，设置能提供稳定作业环境的操作间(7)，使得步骤2)中的至少步骤2.3)-2.4)在所述操作间(7)中完成。

10.根据权利要求3或4所述的连接方法，其特征在于，所述对口间隙(4)为4-9mm。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的连接方法，其特征在于，在步骤1)中，对所述待连接的所述接口(2)进行的预处理还包括：确定错边量，其中所述错边量小于等于0.2t，t为构成所述HDPE管线(1)的管材的壁厚。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的连接方法，其特征在于，所述HDPE管线(1)是钢带增强HDPE管线。

13.一种输水系统，包括多个HDPE管线(1)，其特征在于，多个所述HDPE管线(1)利用根据权利要求1至12中任一项所述的连接方法彼此连接。

14.根据权利要求13所述的输水系统，其特征在于，所述输水系统(10)还包括检查井(11)，借助所述检查井(11)能实现所述连接方法中的第二次连接。