CN107676569B - 热力管道原位内衬修复的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的热力管道原位内衬修复的施工方法，涉及热力管道的修复方法，其主要分为管道清理和软管胀贴两个步骤，本发明适用于热力管道旧管网的改造项目，尤其适用于高温高压管路的修复和改造，其利用现有窨井口，实现100%免开挖施工，一次成型，不分次施工；其利用牵引拖入的方法将该内衬软管拖入待修复管道内，同时利用空气压使该软管膨胀并紧贴在旧管道内，通过150～170℃高温蒸汽循环加热，在3～5小时内，使软管充分固化成型，在旧管道内即形成一层厚度8～10mm强度高、耐高温、耐腐蚀、耐压力的内衬玻璃钢管，而且无毒无害，能保持长期水质卫生，同时其接头少、无需维修，使用寿命可达50年。

Description

热力管道原位内衬修复的施工方法

技术领域

本发明涉及热力管道的修复方法，尤其是一种热力管道原位内衬修复的施工方法。

背景技术

热力管道对温度和压力的要求较高，长期使用后，管道局部腐蚀老化，其抗压耐温性能逐渐衰减，这就需要对热力管道进行更换或修复，而大部分的修复维修需要对道路进行隔离和挖掘。随着城市车辆保有量的不断攀升，热力管路的维修对于交通的影响也逐渐增大，这就给施工方带来很大的压力，一方面需要完成热力管路的维修任务，一方面还要加快施工速度，但在很多情况下，交通繁忙，临近管道、构筑物、建筑物等，不具备开挖条件或各部协调繁杂、施工周期长、施工成本高。

发明内容

本发明对于上述现有技术的不足，提供了一种热力管道原位内衬修复的施工方法，其步骤如下：

a、管道清理：将预修复管道的两端截流割断，清除管道内的沉积物、腐锈等，使管道内壁清洁；

b、软管胀贴：

（1）内衬的选材：选取符合要求的高分子复合软管、其轴向拉伸率小于 2%、耐温为180～200℃、耐压为30Mpa、纵向抗拉强度大于5MPa，厚度为8～10mm；

（2）软管拉入施工：将预作为内衬的软管从待修管道的断口拉入管道，拉力小于3吨、拉入速度小于5m/min、软管拉出修复管段两端的长度各600~1000mm；

（3）胀管固化：软管的一端连接充气管、另一端接排气管，向软管内通入高温高压气体，气体温度150℃、压力0.1～0.3Mpa，持续加热2.5h后自然降温，软管充分固化，与修复管段的内壁紧密贴合、成为修复管段的内衬复合层；

（4）端口处理：将修复管段的端口内300mm位置切除多余的内衬层料头、并将管口端面进行密封处理，即可恢复供热运行。

作为本发明的进一步改进，a步骤的操作步骤如下：

（1）有限空间内有毒有害气体检测：

彻底排除井室内的有毒、有刺激气味和易燃易爆气体，同时保证空气含氧量大于21%；

（2）管道截流、排水、断管：

关闭管道上下游阀门，排出管道内积水，割除井室内的设备；

（3）道内清理：

利用牵拉清管球，清理管道内壁，球体的直径盈量3~5%，继续清洁管道内壁，至管道内壁光滑。

作为本发明的进一步改进，b步骤中的（4）、其密封处理的操作步骤如下：（1）将管口端面打磨平整；（2）在端面处嵌入钢圈，并用密封胶在钢圈与内衬之间做加强处理；（3）将钢圈的外缘与原钢管焊接。

作为本发明的进一步改进，所述的软管由单层或多层聚酯纤维毡制成，聚酯纤维毡的两侧均设有耐高温树脂层，耐高温树脂层的两侧均苯乙烯层。

作为本发明的进一步改进，高温高压气体为蒸汽与空气的混合气体。

本发明适用于热力管道旧管网的改造项目，适用于高温高压管路的修复和改造，其利用现有窨井口，实现100%免开挖施工，一次成型，不分次施工；其利用牵引拖入的方法将该内衬软管拖入待修复管道内，同时利用空气压使该软管膨胀并紧贴在旧管道内，通过150～170 ℃高温蒸汽循环加热，在3～5小时内，使软管充分固化成型，在旧管道内即形成一层厚度8～10mm强度高、耐高温、耐腐蚀、耐压力的内衬玻璃钢管；其使用的软管横向纵向抗拉强度不小于5Mpa，固化后的软管耐腐蚀性强，机械强度大，可耐压30Mpa，温度适应性强：使用温度范围：-70～200℃，冰冻介质下管道不裂，流体阻力小，粗糙系数0.0084，热膨胀系数为：0.10～0.12mm/m（每温度差），与碳钢管的热膨胀系数基本相当，可以充分利用原有的补偿器和固定装置，导热率是碳钢管的0.5%，极大程度降低热损耗，能够充分的保证供热效果，而且无毒无害，能保持长期水质卫生，同时其接头少、无需维修，使用寿命可达50年。

附图说明

图1为本发明所使用的自制软管的性能指标及测试标准。

具体实施方式

本发明热力管道原位内衬修复的施工方法，其具体操作方法如下：

a、有限空间内有毒有害气体检测：

施工人员进入检查井前先对管道内有毒有害气体如：氯气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等进行测定，当有毒有害气体达到安全标准时人员方可下井作业；当有毒有害气体高于安全标准时，不得安排人员下井作业；人员下井作业时，必须采取强制通风措施，保证空气含氧量达到21%以上，人员必须系上安全绳，井口至少有一人监护，否则人员不得下井作业；

b、管道截流、排水、断管：

施工前，预先关闭管道上下游阀门，通过泄水阀排出管道内积水，割除井室内的的阀门、补偿器、管节及其他设备设备，为清管、内衬做好充分准备；

c、管道内清理：

（1）卷扬机固定在待清管道的检查井上方垂直牵拉，两端使用5~10吨（依据内衬软管重量、摩擦力而定）卷扬机；

（2）下井作业前须检测检查井内有毒有害气体，达到安全标准后方可下井作业；

（3）穿绳，首先采用穿线器把一根D6钢丝绳带进管中，然后用细钢丝绳把卷扬机上的D18~20钢丝绳再带进管中；

（4）安装清管器，清管器安装要牢固锁紧；运用末端的卷扬机多次牵引清管，至管内清洁无杂物；清管球过盈量:3~5%；

（5）清管后须采用影像仪清管质量，达到内衬标准后进行下道工序的施工，不合格的重新进行清管，直到达到要求；

d、影像仪检测：

（1）采用影像仪内窥检测进行管道检测和评估以相邻两座检查井之间的管段为单位；

（2）检测前对设备进行全面的检查，并在地面试用，确保设备能够正常工作；

（3）在仪器进入井内进行检查前，先拍摄看板，看板上用清晰端正的字体写明本次检测管道的地点、管道材质、编号、管径、时间、负责人员姓名等信息；

（4）控制影像仪检测器前进速度小于 6m/min；

e、原管道的预处理：

内衬管拉入管道前，根据旧管道影像仪检测视频，评估管道损坏等情况，如果管道渗漏影响内衬施工质量，并保留相关影像资料；

通过管道修复前的清管球清理，清除掉管道内的杂质、突出焊渣、毛刺；

f、软管胀贴：

（1）软管拉入：用牵引机从井口将软管拉入管道，过程应保持流畅匀速，起重机、上下游井口的牵引机要默契配合，随时观察物料的拉入情况，拉入速度不大于5m/min。拉入软管过程中，不得磨损或划伤软管；

（2）连接充气设备：将空气管、蒸汽管都连接在进气装置上，装置的出口与物料的入口端的充气装置通过充气管连接，软管的尾部通过排气管与尾部气体接收装置连接，各连接口密封完好，连接气管通气顺畅。软管入口端装有控制和显示压缩空气压力的装置，充气前应检查软管各连接处的密封性，软管末端宜安装调压排汽阀；

（3）安装排水管：利用软管穿入材料内，将蒸汽冷凝积水排除，保证整体材料固化的顺利完成；

（4）充气胀贴：软管充气胀贴后根据现场配料采样的固化实验数据，结合实际的材料、环境等因素，制定温度和时间的控制方案。根据温度与压力的数据采集，通过对蒸汽与空气混合装置阀门的调节完成物料的整体固化过程，在固化过程中严格保持入口温度与出口温度差在一定的允许值内，内部温差过大时，改变气体的流量，保证热量在材料衬里中更好的传输；

（5）软管冷却：固化完成后，关闭蒸汽锅炉，使内衬层慢慢冷却，管内温度慢慢降低到常温；

（6）端口处理：首先，拆除管口的充气装置；然后切割内衬层端头；再脱除软管的内层苯乙烯层；最后端口做好密封处理；

其中，密封处理的操作步骤如下：

①、内衬软管充分固化，温度缓缓降至常温后，使用角向磨光机沿原钢管端口切割，裁除内衬玻璃钢管的密封端头，拆除进汽、排汽管路装置；

②、使用角向磨光机切割除去钢管两端内口纵向300mm（焊接热影响区）范围之内的玻璃钢，切割前先量尺划线，切割时宜分多块切割，力度均匀，深度一致，环向切割缝整齐，不得割伤原钢管母材；

③、使用角向磨光机磨光片打磨处理玻璃钢内衬管端口200mm范围内，使之光滑无毛刺、厚度均匀、坡度一致，便于安装耐高温密封圈、特制密封加固钢圈等；

④、将耐高温密封圈套在加工好的钢圈前端凹槽处，再将钢圈均匀用力打入玻璃钢管道端口内，嵌入后用耐高温密封胶加强密封处理，钢圈外端与原钢管焊接处理（焊接工艺参照设计或施工规范）；

（7）内衬质量检测：内衬完毕后，进行壁厚测量、修复后的影像仪检测、管道试压等，所有资料（包括影像资料）存档备案。

上述软管的制作方法为：

a、软管浸液的配制：将耐高温特种树脂10000～11000份、高温固化剂40～60份、固化促进剂20～40份、强化剂40～60份、改良剂150~200份、消泡剂30~50份，混合均匀，混合温度18℃以下、搅拌速度不超过60次/分钟、搅拌时间至少30分钟、制成软管浸液；其中，耐高温特种树脂为有机硅水性树脂、水性环氧树脂或水性聚氨酯树脂的一种或者几种的任意比例组合，高温固化剂为三氟化硼或三乙烯四胺的一种或者两种的任意比例组合，固化促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑或1-苄基-2-甲基咪唑的一种或者几种的任意比例组合，强化剂为六次亚甲基四胺，改良剂为聚乙烯亚胺聚合物、聚氨酯聚合物、聚丙烯酸酯共聚物或聚酯共聚物的一种或者几种的任意比例组合，消泡剂为六偏磷酸钠、甲基硅油、硅氧烷或磷酸三丁酯的一种或者几种的任意比例组合，以上均为重量份数；

b、软管的缝制：根据待修复管路的需要，将聚酯纤维毡缝制呈管状，接合缝为平缝，搭接部分大于1000mm，间隔300mm进行加密环缝，制成基础软管，若聚酯纤维毡为多层结构，只需将单层聚酯纤维毡以平缝相互缝合即可；

c、软管的浸渍：将软管在温度低于18℃的条件下浸于软管浸液中，浸渍均匀后，将软管抽真空处理，制成浸渍软管；

d、软管的强化：在浸渍软管的内外层均粘贴高强涂层或膜，优选苯乙烯层，即制成软管。

施工时，应根据软管材料横向伸长率，确定软管的外径与被修复管道的内径之间的修正关系；软管的施工制作长度必须同时满足修复管段两检查井中心距离；内衬管与旧管道一起组成复合管道使用，具体内衬材料根据设计要求施工；内衬管壁厚根据旧管道损坏情况的严重程度，以及地下水的渗漏情况，必要时需要加厚。

聚酯纤维毡必须符合：与热固性树脂有良好的相容性；有良好的耐酸碱性；有足够的抗拉伸性、抗弯曲性能，有足够的柔性以确保能承受安装压力，有良好的耐热性，能够承受树脂固化温度；热固化性树脂材料必须符合：固化后须达到设计强度；具有良好的耐200℃高温、耐久性、耐腐蚀、抗拉伸、抗裂性；与软管有良好的相容性。

软管制作、树脂浸渍场地必须在平整、清洁环境内，并且具备防尘、防火、防日光照射的设施条件；热固化性树脂、固化剂计量设备必须干净、精确、完好；搅拌设备设计科学合理，须确保搅拌均匀，搅拌时无空气进入树脂；树脂浸渍碾压使用特制压辊碾压，重量应在150kg以上、操作方便，须确保碾压材料厚度均一、无褶皱；蒸汽锅炉的性能安全良好，安装故障自动报警系统，额定温度170℃，额定气压0.7Mpa；软管必须按设计的管径（以原管道内径为基准，盈余量小于1％）和长度（原管道两端各增加1000mm）制作。

软管制作厚度必须符合软衬管设计厚度的要求，单层或多层聚酯纤维毡叠加缝制的软管厚度，允许比设计厚度增加不大于30%，不得比设计厚度减少5%；单层或多层聚酯纤维毡叠加缝制的软管，接合缝必须是平缝，搭接（搭接至少1000mm）部位加密（加密环缝，缝道间隔300mm，加密针缝）缝制补强处理；多层聚酯纤维毡叠加缝制的接合缝必须错开，不得有接合缝重叠；软管的内外层必须粘贴一层与树脂相容的且强度大于0.7MPa的高强涂层或膜（即苯乙烯层）；软管端部缝制必须能承受0.7Mpa，不得渗漏。

软管的浸渍树脂每道工序流程须在清洁环境内完成，不宜露天作业，避免日光、强光源长时间射照；浸渍树脂时温度应保持在18℃以下。若室内温度高于18℃，允许在软管上覆盖冰块降温；浸渍树脂的搅拌、传送、碾压等设备必须齐全、完好，达到浸渍树脂的技术指标要求，确保浸渍树脂的质量；浸渍树脂完成后，切开的高强膜，宜采用高强膜热风机均匀粘贴牢固（搭接宽度50~100mm）；热固性树脂、固化剂等用量必须按设计要求精确称量，考虑到树脂的聚合作用及渗入待修复管道缝隙和连接部位的可能性，应增加5%~10%树脂的余量。

浸渍液的组成：以10mm厚内衬管为例：耐高温特种树脂10Kg/m²、高温固化剂4％、固化促进剂2％、强化剂4％、改良剂15~20％、消泡剂3~5％。

制备浸渍液时，热固性树脂与固化剂等混合搅拌必须严格控制搅拌速度（不超过60次/分钟）和时间（至少30分钟），确保搅拌均匀，并避免空气进入树脂，浸渍均匀后，再次对软管进行抽真空处理，避免影响软衬管质量。

浸渍软管的贮运应避免日光或强光源照射；贮运树脂浸渍软管必须在树脂固化前运到软衬管安装现场并安装完毕。

施工完成后，需要达到如下标准：

一、软管标准：

1、多层软管各层的接缝应错开，接缝连接应牢固；

2、软管的横向与纵向抗拉强度不得低于5MPa；

3、聚酯纤维毡增强的纤维软管应至少包含两层夹层，软管的内表面应为聚酯纤维毡加苯乙烯内膜组成，外表面应为多层或多层抗苯乙烯或不透光的薄膜；

4、软管固话后的初始结构性能应符合下列规定：

（1）壁厚检验应按现行管家标准《塑料管道系统塑料部件尺寸的测定》GB/T 8806的有关规定执行，厚度应符合设计要求；

（2）含聚酯纤维毡的原位固化法内衬管的短期力学性能要求和测试方法应符合下表规定，且内衬管的长期力学性能应根据设计要求进行测试（如图1），且不应小于初始性能的50%；

5、原位固化法内衬管应进行耐化学腐蚀试验，试验方法应按现行管家标准《塑料耐液体化学试剂性能的测定》GB/T 11547有关规定执行，并应符合下列规定：

（1）耐化学性的检测浸泡时间宜为28d，试验温度宜为23℃；

（2）样品浸泡完成后，应分别检测试样的弯曲强度和弯曲模量，检测结果不应小于样品初始弯曲强度和弯曲模量的80%；

6、修复更新后的管道内应符合供热管道运行要求。

二、工程合格验收标准如下：

1、内衬管表面应光洁、平整，无局部划伤、裂纹、磨损、空洞、起泡、干斑、褶皱、拉伸变形和软弱带等影响管道结构使用功能的损伤和缺陷；

2、内衬管应与原管道贴附紧密，管内无明显凸起、凹陷、错台、空鼓等现象；内衬应完整、搭接平顺、牢固。

三、管道功能性试验：

内衬管安装完成、内衬管冷却到周围土体温度后，应进行管道严密性检验。

Claims (4)

1.热力管道原位内衬修复的施工方法，其步骤如下：

a、管道清理：将预修复管道的两端与管程离断，清除管道内的腐锈、沉积物，使管道内部清洁；

b、软管胀贴固化：

（1）内衬的选材：选取符合要求的高分子复合软管、其轴向拉伸率小于 2%、耐温为180～200℃、耐压为30Mpa、纵向抗拉强度大于5Mpa、厚度为8～10mm；

（2）软管拉入施工：将预作为内衬的软管从待修管道的断口拉入管道，拉力小于3吨、拉入速度小于5m/min、软管拉出修复管段两端的长度各600~1000mm；

（3）胀管固化：软管的一端连接充气管、另一端接排气管，向软管内通入高温高压气体，气体温度150℃、压力0.1～0.3Mpa，持续加热2.5h后自然降温，软管充分固化，与修复管段的内壁紧密贴合、成为修复管段的内衬复合层；

（4）端口处理：将修复管段的端口内300mm位置切除多余的内衬层料头、并将管口端面进行密封处理，即可恢复供热运行；

所述的软管由单层或多层聚酯纤维毡制成，聚酯纤维毡的内外两侧均设有耐高温树脂层，耐高温树脂层的内外两侧均苯乙烯层。

2.如权利要求1所述的热力管道原位内衬修复的施工方法，其特征在于a步骤的操作步骤如下：

（1）、有限空间内有毒有害气体检测：彻底排除井室内的有毒、有刺激气味和易燃易爆气体，同时保证空气含氧量大于21%；

（2）、管道截流、排水、断管：关闭管道上下游阀门，排出管道内积水，割除井室内的设备；

（3）、道内清理：利用牵拉清管球，清理管道内壁，球体的直径盈量3~5%，继续清洁管道内壁，至管道内壁光滑。

3.如权利要求1所述的热力管道原位内衬修复的施工方法，其特征在于b步骤中的（4）、其密封处理的操作步骤如下：①将管口端面打磨平整；②在端面处嵌入钢圈，并用密封胶在钢圈与内衬之间做加强处理；③将钢圈的外缘与原钢管焊接。

4.如权利要求1所述的热力管道原位内衬修复的施工方法，其特征在于所述的高温高压气体为蒸汽与空气的混合气体。