CN109099252B - 预制保温折角管件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
预制保温折角管件及其制备方法，属于城镇供热直埋热水管道工程技术领域，把供热工程中的10~25度范围内的供热直埋热水管道折角定型化成工厂生产的系列产品。所述预制保温折角管件包括芯管、外套管、连接板、保温层、保护层，芯管与外套管之间通过连接板连接，外套管外设一层保温层，保温层外设一层保护层。预制保温折角管件的制作工艺方法是先将焊接折角是10~25度的芯管加热到30~60℃，在30~60℃恒温状态下将连接板均布焊接在芯管外壁，然后将连接板与外套管焊接。本发明降低了管道折角的腐蚀、折角的应力破坏、折角屈曲的风险，显著提高了折角运行的安全性。本发明解决了供热直埋热水管道折角处理的难题。
Description
技术领域
本发明属于城镇供热直埋热水管道工程技术领域，具体涉及在工厂预制保温折角管件。
背景技术
折角是供热直埋热水管道在施工过程中最易出现安全问题的管段，但因为管线躲避障碍物以及随高程敷设而改变方向，又不可避免。折角的不连续性会在其焊缝处出现应力集中，从而产生很高的局部峰值应力，导致管道局部破坏。工程实践反复证明折角是事故频发点，占到直埋供热热水管道事故的27.59％。国内外现有技术都局限于利用有限元法探究折角的应力分布规律和最大应力值，没有涉及把折角加工成系列定型产品，通过优化产品结构，提高折角抵抗峰值应力的能力，以降低折角处的应力值，使其满足应力验算等方面的要求，提高折角的疲劳寿命。
目前工程折角处理方法有如下几种：
1)通过串联可以当做直管段处理的小角度折角来替代大折角。
2)用弹性弯曲的管道代替大折角
3)串联Z形补偿弯管，取代大折角。
4)串联∏形补偿弯管，取代大折角。
5)串联2个L形补偿弯管，取代大折角。
6)串联L形补偿弯管和Z形补偿弯管，取代大折角。
7)采用固定墩或补偿器保护。
综上所述，采用串联小角度折角来替代大折角的方案，小折角的数量增加，同时增加了施工难度，折角属于供热管网中的薄弱环节之一，也降低了管道的安全性；采用弹性弯曲的管道代替大折角的方案，需要足够的施工空间，通常施工现场无法满足弹性弯曲管道的布置，会占用其他管线的位置，影响其他相邻管线的布置。串联Z形或∏形或L形或它们之间组合的补偿弯管的布置需要充足的施工空间，通常供热管道沿途一定相伴有3～7种其他市政管线，地下其他市政管线的位置不容侵占，因而绝大多数情况下这种方案无法实施，即使可以实施，也会增加工程造价，延长工程周期。
采用固定墩或补偿器保护的方法，增加了固定墩或补偿器检查小室，不仅增加工程造价、延长工程周期还增加补偿器漏水的概率，降低了管网的安全性。并占用一定的地下空间，施工难度大，甚至不具备施工条件。
发明内容
本发明是根据现有折角处理技术不足之处，提供一种折角处理的产品，一种工厂定型生产的折角系列产品——预制保温折角管件。预制保温折角管件，产品质量高、疲劳寿命长、运行安全可靠。
本发明的技术方案：预制保温折角管件，其特征是用于供热工程中10～25度供热直埋热水管道折角的连接；所述预制保温折角管件在工厂制作完成；预制保温折角管件包括芯管、外套管、连接板、保温层、保护层，芯管与外套管之间通过连接板连接，外套管外设一层保温层，保温层外设一层保护层。
预制保温折角管件的制作工艺是首先焊接芯管，芯管折角是10～25度；将芯管加热到30～60℃，在30～60℃恒温状态下将4块～12块连接板均布焊接在芯管外壁，然后将连接板和外套管焊接。
将斜切介质外管的内壁与连接板焊接；最后将变径管的大口径与斜切介质外管焊接并将变径管的小口径与芯管焊接。
外套管包括斜切介质外管、变径管。
所述斜切介质外管与芯管同心且相同材质，与芯管净距h≥20mm；比芯管壁厚大2～3mm；外径＝(芯管外径+2h+2s)mm；斜切介质外管的轴线长度等于斜切介质外管的外径，且不小于400mm。
变径管：与芯管同心且相同材质；变径管小口径内径与芯管外径相等，变径管大口径外径与斜切介质外管外径相等；变径管壁厚与斜切介质外管壁厚相同；变径管长度与斜切介质外管轴线长度相等。
芯管轴线长度为斜切介质外管轴线长度+变径管长度+400mm。
折角管件预制时，先将芯管预热到30～60℃，再与其它构件焊接。
本发明与现有技术相比，预制保温折角管件在工厂批量生产，便于内外介质管壁厚、管壁缺陷、椭圆度、折角度数、管件材质等的质量检验、质量控制；便于所有焊缝采用先进的机器人焊接技术保证焊缝焊接质量，降低热影响区的应力；便于对管件加载实验和采用有限元分析软件进行数值模拟，准确预测预制保温折角管件抵抗峰值应力的疲劳寿命；预制保温折角管件的保温层在工厂预制防腐保温绝缘效果好、拒绝了氧腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀。
本发明降低了管道折角的腐蚀、折角的应力破坏、折角屈曲的风险，显著提高了折角运行的安全性。本发明解决了供热直埋热水管道折角处理的难题，降低了施工难度和工程造价。
本发明采用双层结构、内层预热外层冷安装改善了普通折角的受力特点，增加了管件抵抗峰值应力的能力，延长了折角管件的疲劳寿命，降低了折角破坏的风险，提高了直埋供热管道运行的安全性，社会效益显著。
本发明避免了现有技术中在10～25度范围内的供热热水直埋管道折角：需要折角两边布置补偿器或者两边设置固定墩保护；需要改变管道路线，侵占其他市政管线的位置；在其他市政管道存在时，需要通过改变路线来满足折角的布置要求。
本发明预制保温管道折角管件的推广应用，显著减少了折角布置的工程量，极大的降低了工程造价，复杂的折角问题瞬间解决，有效缩短施工周期，具有无法估量的经济效益。
附图说明
图1是本发明中预制保温折角管件的结构示意图。
图中：1为斜切介质外管，2为变径管，3为芯管，4为连接板，5为保温层，6为保护层，β为供热直埋热水管道定位中所形成的折角，参见《直埋供热管道工程设计》(第二版)中国建筑工业出版社(出版日期2014年12月)第八章折角技术处理P90-93。
具体实施方式
实施例：斜切介质外管1和变径管2构成外套管。
图1所示，本实施例变径管2个，斜切介质外管2个，4块连接板。
芯管3中部有折角，在芯管3折角位置等距离焊接至少4块连接板4，连接板4与芯管3垂直且与芯管3焊接；在连接板4外面焊接斜切介质外管1，斜切介质外管1与变径管2一端焊接，变径管2另一端与芯管3焊接，折角管件外表面增加保温层5，保温层5外表面增加保护层6。
本实施例制作工艺：首先焊接芯管3，芯管折角是10～25度；其次将芯管3加热到预热温度(30～60℃)，在30～60℃恒温条件下完成4块连接板与芯管的焊接，
然后将斜切介质外管的内壁与连接板焊接；最后将变径管的大口径与斜切介质外管焊接，将变径管的小口径与芯管焊接。预制保温折角管件系列规格见表1。
表1预制保温折角管件折角系列规格(mm)
Claims (9)
1.预制保温折角管件，其特征是用于供热直埋管道工程中的10~25度折角管道的连接；所述预制保温折角管件在工厂制作完成；所述预制保温折角管件包括芯管、外套管、连接板、保温层、保护层，芯管与外套管之间通过连接板连接，所述连接板至少有4块，4块连接板在芯管折角位置环绕芯管等距离分布设置，4块连接板垂直于芯管并沿芯管轴向与芯管焊接，外套管外设一层保温层，保温层外设一层保护层；芯管公称直径100mm~1400mm；芯管公称壁厚5mm~20mm，预制保温折角管件的制作是先将焊接折角是10~25度的芯管加热到30~60℃，在30~60℃恒温下将连接板均布焊接在芯管外壁，然后将连接板与外套管焊接。
2.根据权利要求1所述预制保温折角管件，其特征是所述外套管由斜切介质外管和变径管组成。
3.根据权利要求2所述预制保温折角管件，其特征是所述斜切介质外管与芯管同心且相同材质，斜切介质外管的外径=芯管外径+2h+2s，h是斜切介质外管内壁与芯管外壁之间的距离，s是斜切介质外管壁厚。
4.根据权利要求2所述预制保温折角管件，其特征是所述斜切介质外管的轴线长度等于斜切介质外管的外径，且不小于400mm。
5.根据权利要求2所述预制保温折角管件，其特征是所述斜切介质外管壁厚比芯管壁厚大2~3mm。
6.根据权利要求2所述预制保温折角管件，其特征是所述斜切介质外管内壁与芯管外壁之间的距离h≥20mm。
7.根据权利要求2所述预制保温折角管件，其特征是所述变径管与芯管同心且相同材质；变径管小口径内径与芯管外径相等，变径管大口径外径与斜切介质外管外径相等；变径管的壁厚与斜切介质外管壁厚相等。
8.根据权利要求2所述预制保温折角管件，其特征是变径管的长度与斜切介质外管轴线长度相等。
9.根据权利要求1所述预制保温折角管件，其特征是芯管轴线长度=斜切介质外管轴线长度+变径管长度+400mm。
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