几种常见的管道的密封及衔接形式.docx

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几种常见的管道的密封及衔接形式

几种常见的管道的密封与衔接形式

卢智诚

（琼州学院化学系572000）

摘要：

管道衔接是按照设计的要求，将管子连接成一个严密的系统，满足使用要求。

管道材质不同，具体衔接方法、衔接工艺不同；管道的用途不同，其衔接方法、要求不同。

管道的衔接方法有：

螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、卡套连接、粘接等。

关键词：

管道密封衔接聚乙烯焊接

Abstract：

Pipelineinaccordancewiththedesignrequirementsofconvergencewillbelinkedintoatighttubesystem,tomeettheapplicationrequirements.Differentpipematerials,concreteconvergencemethods,convergenceprocessesaredifferent;pipelinefordifferentpurposes,theirconvergencemethod,differentdemands.Pipelineconvergencemethod:

threadedconnection,flangeconnection,weldingconnections,socketconnections,cardsetsofconnections,bondingandsoon.

Keyword：

pipelinesealconnectpolyteneweld

1.管道球阀密封原理及泄漏分析

1.1.管道球阀密封原理：

在G系列K型阀门上游，密封座圈正向受力面积A2大于反作用力面积A1，总的密封负荷为X1与加载弹簧的力之和，在这个合力的作用下，密封紧紧贴合在球体上，从而达到无气泡泄漏的目的。

  在G系列K型阀门下游，如果阀体压力为P，密封座圈正向受力面积A4仍然大于反力受力面积A3，则密封负荷为X2与加载弹簧的力之和。

这说明，在下游侧，阀体压力高于管道压力时仍然可以使密封紧紧贴合在球体上，实现无泄漏密封。

1.2.球阀的泄漏原因分析及处理措施：

通过对不同厂家固定式管道球阀的结构原理分析研究，发现其密封原理都相同，均利用了“活塞效应”原理，只是密封结构不同。

尽管原理相同，但产品质量各不相同。

上述各厂家都是在国外阀门制造行业中享有一定声誉，在相关市场中占有一席之地的阀门制造商。

根据近几年各用户的反馈信息，进口阀门可靠性还是显著高于国产阀门（当然价格也昂贵），主要原因是各制造商对阀门零部件的选材不同，机械加工水平不同。

  阀门在应用中存在的问题主要表现为不同程度、不同形式的泄漏，根据密封结构原理和安装施工质量分析，造成阀门泄漏的原因有以下几个方面。

1.2.1.阀门安装施工质量是主要原因：

在安装施工中不注意阀门密封面和密封座圈的保护，密封面受到磨损；安装完工后，对管道及阀腔吹扫不干净、不彻底，在操作中有焊渣或沙砾卡于球体与密封座圈之间，导致密封失败。

出现这种情况，紧急时应在上游密封面及时注射适量的密封剂，缓解泄漏，但不能彻底解决问题，必要时应更换阀门密封面和密封座圈。

1.2.2.阀门机械加工、密封圈材质和装配质量原因：

阀门结构虽然简单，但它是一个对机械加工质量要求较高的产品，其加工质量直接影响密封性能。

密封座圈与圈座的装配间隙和各个环面面积要经过精确计算，表面粗糙度要合适。

另外，软密封圈材料的选取也非常重要，不仅要考虑耐腐蚀和耐磨性，还应考虑其弹性和刚度。

如果太软会影响自洁能力，太硬则容易断裂。

1.2.3.根据应用场合和工况合理选型。

不同密封性能和密封结构的阀门使用场合不同，只有在不同的场合选用不同的阀门，才能获得理想的应用效果。

以西气东输管道为例，应尽可能地选择具有双向密封功能的固定式管道球阀（强制密封的轨道球阀除外，因为其价格更贵）。

这样，一旦上游密封损坏，下游密封仍可起作用。

如果要求绝对可靠，应选择强制密封的轨道球阀。

1.2.4.不同密封结构的阀门，应用不同的操作、维护和保养方法：

对于不存在泄漏的阀门，可以在每次操作前后或每6个月在阀杆和密封剂注射口少量地加注一些润滑脂，只有在已经发生泄漏或不能完全密封的情况下才注射适量的密封剂。

因为密封剂的粘度很大，如果平常对未泄漏阀门也加注密封剂，就会影响球面自洁效果，往往适得其反，将一些小的沙砾等污物带入密封之间造成泄漏。

对于具有双向密封功能的阀门，如果现场安全条件许可，应将阀腔中的压力泄放为零，有利于更好地保证密封。

2.聚乙烯管道衔接技术

2.1.概述：

聚乙烯管在输送燃气、给水时要求承受一定的压力，且要求至少50年的寿命，并且保证绝对的安全性，PE管道系统衔接技术的优劣，直接关系到管道的运行效果和使用寿命。

因此对衔接技术的要求就非常严格。

2.2聚乙烯管道衔接技术的发展情况：

2.2.1.九十年代电熔衔接技术的发展主要体现在：

（1）管件的材质紧跟管材材质的发展，国际上已有多家电熔管件制造商开发生产PE100材料的管件。

（2）电熔管件的结构经过不断的发展，改进，走向成熟。

具有宽的熔接区，较长的插入深度和冷却区。

GeorgFisher公司1997年推出了它的模块化设计的电熔鞍形管件和过渡管件系统，实现了由一些基本元件在车间和施工现场组合成所需管件，减少库存，方便应用。

（3）电熔衔接设备已进入第三代（多功能），可以现场进行熔接质量控制，并且确保设备和安装的可追溯性。

（4）电熔管件的自动识别系统可使电能按照一定方式自动输与电熔管件，在九十年代后期，实现了标准化。

有三种类型：

数字识别系统，机电识别系统和自调节系统。

目前大多数电熔管件采用的是数字识别系统，熔接参数以及其它信息以代码的形式记录在条形码、磁卡等数据载体上，熔接控制器从上述载体中读出参数后自动控制熔接。

（5）近年电熔管件成型技术最主要的进展是成型的自动化。

2.2.2.热熔衔接的发展：

热熔对接设备的发展方向是全自动化，不仅可消除人为因素，并且可实现可追溯性。

英国燃气公司首先进行研制，主要是针对大口径管子，因为传统机器用于直径大于D315mm的管子时已出现问题。

德国、英国、法国、美国、比利时等均已开发半自动化、全自动化设备。

对聚乙烯管道热熔对接工艺的研究一直在进行。

目前一些主要国家（如英国、德国、比利时、芬兰等）聚乙烯管道热熔对接的工艺参数不尽相同，而且由于材料的不断发展，对工艺变化的要求也是必然的。

采用比较广泛的熔接工艺是德国焊接协会（DVS）发布的。

比利时根特大学对DVS的熔接工艺改变了两个参数：

温度由215℃提高到225℃；加热压力降低了50%。

并认为压力有进一步降低的可行性。

瑞典排污塑料管质量委员会根据实际经验的研究认为，冷却时间应进一步延长，特别是对厚壁管材。

1993年，英国水研究中心提出一种“双压”连接法用于壁厚大于20mm聚乙烯管的连接。

该方法与通常的焊接程序的主要差别在熔接阶段的冷却压力降低。

美国天然气研究所开发了用于连接和修理聚乙烯天然气输配管线的新方法。

该方法使用了一个称为“SmartHeat”的自调、恒温加热的新技术。

该技术具有能较好地控制温度，连接件和装配费用低的优点。

2.3.聚乙烯衔接方式：

PE管不能采用溶解性粘合剂与管件连接，它的最佳衔接方式是熔焊连接，焊接技术的发展经历了一定的过程，早期聚乙烯焊接方式有热熔对接连接、热熔承插连接和鞍形焊接。

由于热熔承插连接存在一定的缺点，通过对衔接技术的不断研究，近来发展了一种新的连接方式—电热熔连接。

相应地，采用的施工机具是电热熔焊机和热熔对接焊机，焊接设备应符合ISO12176-1或ISO12176-2的要求。

其次就是与金属管道连接时采用钢塑过渡接头连接。

2.4.聚乙烯管道熔接原理：

聚乙烯管道焊接原理是聚乙烯一般在190℃~240℃之间的围被熔化（不同原料牌号的熔化温度一般也不相同），此时若将管材（或管件）两熔化的部分充分接触，并施加适当的压力（电熔焊接的压力来源于焊接过程中聚乙烯自身的热膨胀），冷却后便可牢固地融为一体。

由于是聚乙烯材料之间的本体熔接，因此接头处的强度与管材的本身的强度相同。

聚乙烯管道焊接原理是聚乙烯一般在190℃~240℃之间的围被熔化（不同原料牌号的熔化温度一般也不相同），此时若将管材（或管件）两熔化的部分充分接触，并施加适当的压力（电熔焊接的压力来源于焊接过程中聚乙烯自身的热膨胀），冷却后便可牢固地融为一体。

由于是聚乙烯材料之间的本体熔接，因此接头处的强度与管材的本身的强度相同。

2.5.连接注意事项：

PE管道连接时应注意如下事项：

2.5.1．操作人员上岗前，应经过专门培训，经考试和技术评定合格后，方可上岗操作。

2.5.2．管道连接前应对管材、管件进行外观检查，符合产品标准要求方可使用。

2.5.3．在寒冷气候（-5℃以下）和大风环境下进行连接操作时，应采取保护措施或调整施工工艺。

2.5.4．每次连接完成后，应进行外观质量检验，不符合要求的必须切开返工，返工后重新进行接头外观质量检查。

2.6.PE管道衔接技术：

2.6.1.热熔连接和电熔连接方式的优缺点比较如下：

（1）电熔连接：

 1）需要有专用的电熔焊机。

2）可用于不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。

3）适用于所有规格尺寸的管材。

  4）设备投资低，维修费用低。

5）连接操作简单易掌握。

6）不易受环境、人为因素影响。

（2）热熔连接：

  1）需要有专用的热熔焊机。

   2）适用于同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。

性能相似，不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接，需实验验证。

3）一般适用于公称直径大于63mm的管材。

   4）设备投资高。

   5）操作人员需进行专门培训，具有一定的经验。

6）连接费用低。

7）易受环境、人为因素影响。

2.7.对接焊：

  对接焊常用于较大直径管的连接，一般大于D63mm，将一定温度的加热板放在对好的两管或管件之间加热一定的时间，抽掉热板，将要焊的两端在一定压力下迅速对接在一起并保压一定时间冷却，即可形成一个强度高于管材本体强度的接口。

选择的压力要使接触面处产生所要求的力，不管摩擦压力损失。

当对接焊机带有液压源时，力通常被表示为施加的油缸压力。

对于这样的机器，要提供一个专门的对照表，以给出实际的接触面处压力与压力计指示压力的关系。

2.7.1.管道对接焊程序：

  下面概述了在规定的对接焊周期和温度下，制作对接焊接头所必须的操作过程：

（1）尽可能减少拖动阻力，例如使用管材滚动。

（2）在对接焊机上夹紧管材或管件的插口端。

  （3）清洁插口端。

  （4）检查对接焊机是否与管材直径和规定的对接周期匹配。

  （5）移动可动夹具，将管材端部靠在铣刀上刨平。

靠近压力应满足以使铣刀两侧能产生稳定的薄片。

当管材端面或管件端面平整并互相平行时，刨平工作就算完成了。

  （6）降低压力，保持铣刀转动以避免管材和管件起毛刺，向后移动夹具并移走铣刀。

  （7）使对接焊机上的管材或管件互相接触并检查对其情况。

管材或管件的插口端应尽可能对齐，不超过连接程序中规定的最大偏移量即管材壁厚的10%，不足1mm的按1mm计。

  （8）刨平后管材和管件端面之间的间隙应尽可能小，不应超过连接程序中规定的最大间隙，具体为：

   1）dn＜2250.3mm

   2）225≤dn＜4000.5mm

   3）400≤dn1mm

（9）测量由于对接焊机的摩擦损失和向前移动可动夹具的拖动阻力所产生的额外阻力，并将这个压力加到要求的对接焊压力上。

  （10）如果有必要，