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对接头焊缝的质量要求见表6-15。
表6-15
接头焊缝内部质量标准
项目
等级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
裂纹
不允许
未熔合
双面或加垫单
面焊未焊透
单面焊未焊透
深度≤10%τ,最大≤2mm,
长度≤夹渣总长
深度≤15%τ,最大≤2mm,
深度≤20%τ,最大≤3mm,
气
孔
和
点
夹
渣
厚2~5mm
点数0~2
点数2~4
点数3~6
点数4~6
厚5~10mm
点数2~3
点数2~6
点数6~9
点数8~12
厚10~12mm
点数3~4
点数6~8
点数9~12
点数12~16
厚20~50mm
点数12~18
点数16~24
厚50~100mm
点数18~24
点数24~32
厚100~200mm
点数19~24
点数24~36
点数32~48
单个条状夹渣
τ/3,但最小可为4mm,
最大≤20mm
2τ/3,但最小可为6mm,
最大≤30mm
τ,但最小可为8mm,
最大≤40mm
条状夹渣总长
在12τ长度内≤τ或在任何长
度内≤单个条状夹渣长度
在6τ长度内≤τ或在任何长
在4τ长度内≤τ或在任何长
条状夹渣间距
6,间距小于6L时,夹渣
总长≤单个条状夹渣长度
3,间距小于3L时,夹渣
2,间距小于2L时,夹渣
注1.L为相邻两夹渣中较长者;
t为母材厚度。
2.表中规定单面焊未焊透的长度,指设计焊缝系数大于70%者,若小于或等于70%时,则长度不限。
1.3
法兰连接
法兰连接时应保持平行,其偏差不大于法兰外径的1.5/1000,且不大于2mm,不得用强紧螺栓的方法消除歪斜。
法兰连接应保持同轴,其螺桂孔中心偏差一般不超过孔径的5%,并保证螺栓自由穿入。
垫片安装时一般可根据需要,分别涂以石墨粉、二硫化铝抽脂、石墨机油等涂料。
当大口径的垫片需要拼接时,应采用斜口搭接或迷宫形式,不得平口对接。
2.铸铁管连接方法
铸铁管穿过铁路、公路、城市道路或与电缆交又处应设套管。
置于套管内的铸铁管应采用柔性接口,以增强抗震能力。
铸铁异径管不宜直接与管件连接,其间必须先装一段铸铁直管,其长度不得小于1m。
铸铁管接口形式有刚性接口和柔性接口,见图6-13。
图6-13
承插式铸铁管接口连接形式
1—承口,2—插口:
3—铅或膨胀水泥砂浆:
4—胶圈或油麻:
5—水泥,6—浸油麻丝
2.1
刚性接口
刚性接口是往插口缝隙中填打油麻和填料,过去常用青铅,现在大都用石棉水泥,石棉水泥的黏合力很强,能达到17kgf·
cm-2。
刚性接口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。
(1)内侧填料 内侧填料放置于管口里侧,保证管口严密,不漏水,并起扩圆作用和防止水泥等滑入管内。
因此,材料应柔软、有弹性和挡水性。
常用的材料有油麻、橡胶圈等。
①油麻
麻的质量应保证长期与水接触而不易腐烂,纤维柔韧,经填实锤击不易断裂。
线麻的抗拉应力达1.1~1.5MPa,浸水后抗拉应力还可增加。
麻的弹性、抗弯曲性都较好。
因此,麻是一种良好的接口挡水材料,通常采用的有抽麻和线麻。
线麻应在填塞前在石油沥青溶液中(5%的石油沥青和95%的汽油)浸透,进行防腐处理,晾干后使用。
麻使用前应消毒。
接口时,拧紧的麻辫直径约为1.5倍的缝隙宽度,以保证接口填塞严密。
麻在管内充水后,体积膨胀使接口填塞更紧密,同时纤维间的孔隙越小,水分子毛细管的附着力越大,从而防止压力水的渗透。
油麻被打实后,可承受0.2~0.3MPa的水压力而不致滑水。
油麻具有很多优点,但管内长时间承受水压后,油将从麻中脱出而自管壁与石棉水泥间渗出,从而减弱管壁与石棉水泥间的黏着力。
此外油麻为进口黄麻制成,货源紧张而且打麻操作费力。
填麻深度应符合表6-16规定。
铅接口填麻深度允许偏差5mm,石棉水泥及膨胀水泥砂浆接口的填麻深度也不应小于表中的规定。
表6-16
刚性接口填料的规定
内层填料
外层填料
材料
填打深度
材料
油麻辫
约占承口总深度的1/3,不得超过承口水线里
缘;
当采用铅接口时,应距承口水线里缘5mm
石棉水泥
约占承口深度的2/3,表面平整一致,凹入端
面2mm
橡胶圈
填打至插口小台或距插口端10mm
石棉水泥
填打至橡胶圈,表面平整一致,凹入端
②橡胶圈
目前除油麻外还经常采用橡胶圈。
橡胶圈的弹性、挡水性都比麻好,也是一种良好的阻水材料,但价格较高。
胶圈通常采用丁苯合成橡胶或天然橡胶制成圆形截面(O形圈),用模具做成整圈或采用热粘法及化学法粘接而成。
胶圈的内环径一般为插口外径的0.85~0.87倍,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。
因此必须严格挑选管口质量合格的管道。
胶圈截面直径的选择,以胶圈填入接口后截面直径的压缩率来控制,按式(6-1)为宜。
胶圈的填塞应尽量采用胶圈推入器,使胶圈在装口时推入接口内。
(2)外侧填料 外侧填料要保证接口有一定强度,并能承受冲击和少量弯曲,可采用石棉水泥、膨胀水泥、铅和铅缄等。
①石棉水泥
目前经常采用石棉水泥作为接口材料。
麻—石棉水泥或橡胶圈-石棉泥接口能承受1~1.2MPa的水压力。
但是石棉水泥为刚性接口,承受弯曲应力和温度应力性能较差,接口经养护硬化后才能通水承压,操作劳动强度大。
石棉一般采用柔性较好的、纤维有一定长度的软-4级或软-5级石棉绒。
如果用石棉粉,则应掺有20%~30%石棉纤维。
水泥应不低于425#,地下水较多处可用火山灰水泥。
石棉纤维对水泥颗粒有极强的吸附能力。
水泥中掺加石棉纤维捉高了接口材料的抗拉强度和抗振性,同时石棉纤维可阻止水泥在硬化过程中收缩,提高与管壁黏着力和接口的密实性。
石棉和水泥一般采用3:
7(重量比)为最佳配比。
根据拉力试验结果,当石棉:
水泥=3:
17时,石棉水泥具有最佳抗拉应力。
有时也可采用2:
8。
加水量为石棉水泥总量的10%~20%,一般只为10%,气温较高或风较大时,应适当增加。
石棉水泥的力学性质如下:
相对密度2.4~2.7,抗拉强度10~25MPa,抗弯强度14~40MPa,抗压强度60~100MPa,与管口黏结力1.7MPa。
石棉水泥接口抗振性差,因此在填塞和养护期间应避免受振。
为保证石棉水泥接口的密实,石棉水泥应分层填入,分层击实。
一般管径75~450mm为四填八打,管径500~700mm为四填十打,管径800~1200mm为五填十六打。
②膨胀水泥砂浆
也称为自应力水泥接口,采用的接口材料为:
麻—膨胀水泥砂浆、胶圈—膨胀水泥砂浆。
因为石棉水泥在硬化过程收缩且操作费力,也可采用膨胀水泥砂浆代替石棉水泥。
这种接口也为刚性接口。
膨胀水泥砂浆不必打口,填塞密实即可,操作省力。
此外,膨胀水泥砂浆作为填料与管壁的黏结力也比石棉水泥好。
膨胀水泥能够在水化过程中体积膨胀。
膨胀的结果,一是密度减小,体积增大,提高了水密性和管壁的连接;
另一是产生微小的封闭性气孔,使水不易渗漏。
接口用膨胀性填料一般由硅酸盐水泥、矾土水泥和石膏组成。
硅酸盐水泥为强度的组成部分,矾土水泥和石膏为膨胀的组成部分。
膨胀性填料组成中,普通水泥采用425#以上苦通硅酸盐水泥或矿渣硅盐水泥。
最好采用工厂制好的成品,如果自制膨胀水泥可按如下配比(重量比)进行;
(500#)425#硅酸盐水泥:
(400#)325#矾土水泥;
二水石膏=36:
7:
7或1:
0.2:
0.2。
自制膨胀水泥不管用何种配比都必须经过技术鉴定,合格后方可使用。
膨胀水泥的存放期不应超过6个月,若储存时间过长,应检查其性能。
简单的方法是特膨肤水泥砂浆灌入普通玻璃瓶中,若能把瓶胀裂则可用。
接口填料所用的膨胀水泥的线膨胀系数应控制在1%~2%,以免管口胀裂。
膨胀水泥砂浆的配合比(重量比)一般采用膨胀水泥;
砂:
水=1:
1:
0.3。
其中所用的砂为洁净的中砂,最大粒径不大于1.2mm,含泥量不大于2%。
膨胀水泥砂浆,配比操作要求准确。
操作时先将膨胀水泥与砂组配配好,进行干拌要十分均匀,外观颜色一致,然后在使用地点尉近加水拌和,随用随拌,一次拌和量不宜过多。
膨胀水泥的初凝期约半小时,所以砂浆应在半小时内用完。
当气温较高或风较大时,用水量可酌量增加,但最大水灰比不宜超过0.35。
膨胀水泥的膨胀作用主要是在再结晶过程中产生。
为了延缓早期膨胀,应减少水灰比,通常采用0.2~0.3。
水灰比降低,则会增大砂浆的稠度,使拌和不易均匀,因此为保证搅拌质量,有时可掺入塑化剂。
同样的加水量,温度越低,则稠度越大。
为提高砂浆的和易性,操作时的气温应较高些。
当操作温度较低时,采用喷灯等工具对管口加热,或采用热水拌和砂浆,但水温不应超过35℃。
为廷缓初疑时间,使接口填料的膨胀在填塞后于管口内发生,可适当掺加浓度0.2%~0.5%缓凝剂(酒石酸溶液),其捶量应根据试验确定。
矾土水泥水化作用,硫酸铝钙的再结晶过程需要大量的水,因此接口必须采取湿养护,并经常洒水,使接口保持湿润状态不少于3天。
砂浆初凝后,管内即可灌水,使水泥充分膨胀。
③铅接口
铅接口应用很早,铅的成本高,来源少,现在已较少使用。
但由于铅接口具有柔性,有较好的抗振、抗弯性能,止水性能好,容易维修,接口完毕后可立即通水等优点,因此目前在特殊情况下,铅接口还时有采用,如多用于水厂和中间加压站出厂水管的关键部位、桥下过河、穿越铁路、地基易产生不均匀沉降、管路转弯等处以及管径在DN600以上的管道抢修时.此外,管道接口渗漏时,由于铅的柔性,不必剔口,只需将铅重新紧密敲击即可堵漏,所以它也是管道抢修常用的接口方法。
铅接口采用的填料为;
麻-铅或胶圈-麻-铅。
接口使用的材料,麻、胶圈的规格要求同石棉水泥接口。
所用的铅要求其纯度在90%以上,一般为质地柔软的青铅(规格为6#铅,YB
82—62)。
铅是在熔化后灌入接口内的。
熔铅时应严防水清落入铅锅内;
铅熔化温度在320℃左右。
可根据熔铅的液面颜色判别铅熔液温度,如呈白色则沮度还低,呈紫红色时,是灌口的最佳温度。
也可用铁棍插入熔液中再迅速提出,如没有铅附带出来,则表示温度适宜,即可使用。
温度低不能灌成整体。
灌铅的管口必须很干燥,否则会发生铅爆。
灌铅前应在接口处安设卡箍,使铅在浇灌时,不会溢出。
常用的卡箍有棉绳、帆布等。
接口填料一般采用麻-铅接口,填麻深度以距铅槽里边缘5mm为准,填麻圈数一般比水泥接口增加1~2圈。
铅接口采用胶圈时,填打胶田后,必须再填1~2圈麻,以填至承口铅槽线里边缘为准,即所谓胶圈—麻—铅接口,以免熔铅将胶圈烫坏。
铅接口的工作程序为;
每一个铅口应一次灌完。
熔化的铅在浇灌完毕后就凝固了,由于铅在凝固时的微小收缩,需用铅錾子贴铅口击打5道,直至铅口打实,不易再打进去,表面产生油黑光泽为止。
铅面凹进承口面1~2mm,最后用錾子把多余的铅打下,找平,并可在铅表面涂抹沥青,以防腐蚀。
当管缝较小时,不得已可将冷铅条填入,锤打紧密,但抗水压程度较低,管壁易因锤击面开裂。
现在备有铅绒,是把铅拉成很细很柔软的丝状细毛绒,比铅条好用。
铅接口施工操作中,熔铅、运铅、灌铅时应特别注意安全,防止熔铅灼伤事故。
2.2
柔性接口
目前为了增强铸铁管道的抗振性,普遍采用柔性接口。
柔性接口有时也称T形接口。
柔性接口是在承插管壁之间填上圆形、楔形或梯唇形胶圈。
现在国际上统称的T形接口就是由其商业名称Tyton演变而来。
柔性接口允许转角见表6-17。
表6-17
柔性接口允许转角
口径/mm
中国大连铸造厂
美国AWWAC600-87
日本久保留田球铁管
日本久保田球铁管
滑入式T形橡胶圈
滑入式T形橡胶圈
柔性机械式接口
300
400
500
800
1000
5°
4°
3°
—
2°
30′
20′
10′
1°
50′
(1)滑入式接口 球墨铸铁管(简称球铁管)均采用柔性接口。
近年来滑入式柔性接口球墨铸铁管,见图6-14。
在国内外输配水工程上广泛采用,其接口为滑人式T形接口,操作简便、快速,工具配套,适用于DN80~2000mm的输配水管道。
T形滑入式球铁管安装程序为:
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。
图6-14
滑入式柔性接口安装示意
(2)机械式(压兰式)接口 近年来已在我国引进采用了机械式接口球墨铸铁管,如在北京从密云水库至怀柔水库的输水管线(DN2
600mm)施工中,大量使用了机械式(日本久保田K型)接口的球铁管等特点。
机械接口比承插连接接口具有接口严密、柔性好、抵抗外界震动及扰动的能力强、施工方便等特点。
接口形式有N型与S型等。
①N型接口
管道一端为带有法兰盘的承口,另一端为插口,在承插口的环形间隙中填人塑料支撑圈与一密封胶圈,用螺栓将压兰与承口法兰连接紧固,压紧胶圈而使接口严密。
见图6-15。
②S型接口
S型接口与N型接口的不同处是S型接口插口端有一凹槽,槽内放一钢制支撑圈,使连接的管道保持同心度及均匀的接口间隙,并可防止管道拔出。
接口环形间隙中多一道隔离胶圈,可阻挡燃气侵蚀密封胶圈,故有良好可靠的严密性,而且在维修时可不停气而更换密封胶圈。
见图6-16。
图6-15
N型机械接口铸铁管接口连接
1—承口;
2—插口:
3—塑料直撑圈:
4—密封
胶圈;
5—压兰;
6—螺母;
7—螺栓
图6-16
S型机械接口铸秩管接口连接
2—插口,3—钢制支撑圈,4—隔离胶圈;
5—密封胶圈;
6—压兰:
7—螺母;
8—螺栓
机械式接口球墨铸铁管安装工艺流程如下;
下管(承口端的标志置于最上方)一清理插口、压兰和橡胶圈→压兰和橡胶圈定位→清理承口→涂润滑剂→对口→临时紧固→螺桂全方位紧固→检查螺栓扭矩 (3)法兰接口 法兰接口所用的环形橡胶垫圈,应质地均匀,厚薄一致,未老化,无皱纹,采用非整体垫片时,应粘接良好,拼缝平整,其规格见表6-18。
表6-18
法兰接口所用的环形橡胶垫圈的规格
橡胶垫圈
规格
允许偏差
厚度
内径
外径
≤600mm为3~4mm,≥700mm为5~6mm
等于法兰内径
与法兰密封面外缘相齐
≤1500mm为+3mm,≥200mm为+5mm
不超过螺栓孔
法兰的试验压力应大于管道水压试验压力。
法兰面应平整,无裂纹,密封面上不得有斑疤、砂眼及辐射状沟纹。
螺孔位置应准确,相对两法兰螺栓孔必须相对称,见图6-17(b)。
法兰密封面应与管径轴线垂直,允许偏差DN≤300mm时为1mm,DN>300mm时为2mm。
图6-17
法兰接口
1—螺母,2—法兰:
3—橡胶垫
法兰加工后的厚度偏差不大于1.5mm,安装螺母部位应平整。
螺栓螺母应丝号一致,丝扣不乱,螺栓长度合适。
调整相对两法兰面,使之平行,对正,并与轴线垂直,其偏差C—C1不大于法兰外径的1.5/1000,且不大于2mm。
(4)活箍接口(人字柔口) 人字柔口有铸铁和钢制的两种。
此种接口是套管式柔性接口的一种,安装时要与管口配合好,并应做到位置适中,不偏移;
不倾斜;
胶圈位置正确,受力均匀;
活箍防腐均匀,不脱落。
2.3
塑料管连接方法
硬聚氯乙烯给水管道可以采用橡胶圈接口、粘接接口、法兰连接等形式。
最常用的是橡胶圈和粘接连接,橡胶圈接口适用于管径为63~315mm的管道连接;
粘接接口只适用管外径小于160mm管道的连接;
法兰连接一般用于硬聚氯乙烯管与铸铁管等其他管材阀件等的连接.高密度聚乙烯塑料管可采用热熔连接。
聚乙烯管道质量轻,每根管的长度比金属管长,而且柔软,搬运与向管沟中下管方便,宜在沟上进行连接。
图6-18
橡胶圈承接口
2.3.1
橡胶圈连接
橡胶圈承接口见图6-18。
将橡胶圈正确安装在承口的橡胶圈沟槽区中,不得装反转或扭曲,为了安装方便可先用水浸湿胶圈,但不得在橡胶圈上涂润滑剂安装,防止在接口时将橡胶圈推出。
橡胶圈连接的管材在施工中被切断时,须在插口端另行坡口,并应划出插入长度标线,然后再进行连接。
最小插入长度应符合表6-19的规定。
表6-19
橡胶圈接口管道最小插入长度
公称外径/mm
110
125
140
160
180
200
225
280
315
插入长度/m
75
78
81
86
90
94
100
112
113
2.3.2
粘接连接
承插式粘接接口适用于UPVC管,不适用于高密度聚乙烯塑料管,连接形式如图6-19所示。
溶剂粘接是塑料管道连接使用最普遍的方法。
管道粘接的优点是:
连接强度高,严密不渗漏,不需要专用工具,施工迅速。
主要缺点是:
管道和管件连接后不能改变和拆除,未完全固化前不能移动、不能检验,且渗漏时不易修理。
图6-19
UPVC管承插连接
管道粘接工艺如下。
粘接连接的管道在安装中被切断时,须将插口端倒角,锉成坡口后再进行连接。
粘接剂最好由瞥材商配套提供.常用粘接剂配方与用量见表6-20、表6-21。
表6-20
常用粘接剂配方
编号
成分与配比
基本性能
1
共聚树脂110、过氧化甲乙酮3、环烷酸钴1、307不饱和聚酯(50%的丙酮
溶液0.5
)
有良好的耐水性和耐油性,剪
切强度达7~8MPa
2
过氯乙烯110、二氯乙烷400~900
剪切强度达10MPa
3
过氯乙烯100、二氯乙烷500~590、偶联剂KH-5701.1~1.5
剪切强度达14.8~15.2MPa
4
过氯乙烯100、二氯乙烷300、四氢呋喃200、偶联剂KH-550
1.5
5
过氯乙烯100、二氯乙烷110、聚乙烯醇缩丁醛25
6
聚氧乙烯100、四氢呋喃100、甲乙酮200、邻苯二甲酸二辛酸2有机锡
1.5、甲基异丁基醛2.5
7
硅橡胶内加固化剂、C6H6NHCH2Si、(OC2H5)3和(C2H5)2、
NCH2Si(OC2H5)3
剪切强度达1.2~1.6MPa
表6-21
粘接剂标准用量
锯管长度应根据实测井结合各连接件的尺寸逐层确定;
锯管工具宜选用细齿锯、割刀和割管机等机具。
断口应平整并垂直于轴线,断面处不得有任何变形:
插口处可用中号板锉锉成15°
~30°
坡口。
坡口厚度宜为管壁厚度的1/3~1/2,长度一般不小于3mm。
坡口完成后应将残屑清除干净. 管材或管件在黏合前应用棉纱或干布将承口内侧和插口外侧擦拭干净,使被粘接面保持清洁,无尘砂与水迹。
当表面沾有抽污时,须用棉纱蘸丙酮等清洁剂擦净。
配管时应将管材与管件承口试插一次,在其表面划出标记,管端插入承口的深度不得小于表6-22的规定。
表6-22
粘接接口管道插入承口深度
用油刷蘸胶黏剂涂刷被粘接插口外侧及粘接承口内侧时,应轴向涂刷。
不要扭转、动作迅速、涂抹均匀、且涂刷的胶黏剂应适量,不得漏涂或涂抹过厚。
冬季施工时尤须注意,应先涂承口,后涂插口。
承插口涂刷胶黏剂后,应立即找正方向将管道插入承口,使其准直,再加挤压。
应使管端插入深度符合所划标记,并保证承插接口的直度和接口位置正确,还应保持一段时间不动,见表6-23。
为防止接口滑脱,预制管段节点间误差应不大于5mm。
表6-23
粘接接合最少保持时间
<63
63~160
保持时间/s
>30
>60
承插接口插接完毕后,应将挤出的胶黏剂用棉纱或干布蘸清洁剂擦拭干净。
根据胶黏剂的性能和气候条件静置至接口固化为止。
固化时间可参考表6-24。
表6-24
静置固化时间
2.3.3
热熔连接
高密度聚乙烯塑料连接可分为可
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