管道工长手册 2.docx
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管道工长手册2
第1节支吊架间距的确定
确定支架间距时，应考虑管子、管子附件、保温结构及管子介质重量对管子造成的应力和应变不得超过允许方位。
如管子内的介质是气体或蒸汽，一般应将水压试验时管内水的重量作为介质重量来考虑。
支、吊架最大允许艰巨主要是由管道所承受的垂直方向荷载来决定的，它应满足强度条件和刚度条件。
根据计算结果取其中的较小值作为最大允许间距。
1、水平直管段支架间距
水平直管段支架间距是以承受均布荷载来计算的。
（1）按强度条件，支架最大允许间距
Lmax=2.24
式中Lmax—支吊架间的最大允许间距（m）;
q—管道单位重力（N/m），包括管子自重和保温结构重量，对水管还包括水重；
[σ]—刚才在工作温度下的基本许用应力（MPa）;
φ—管子环向焊缝系数，碳素钢和低合金钢φ=0.9，高铬钢φ=0.7；
W—管子断面抗弯矩（cm³）。
（2）按刚度条件，支架最大允许间距
Lmax=0.0241
式中E—钢材在设计温度下的弹性模数（MPa）;
I—管子断面惯性矩（cm4）;
Lmax、q同上。
（3）实际应用中，管子的最大允许间距已由规范规定，《采暖与卫生工程施工及验收规范》GBJ242-82规定（已作废，由建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-2002代替），钢管水平安装的支架间距，不得大于表2-3-1的规定。
钢管管道支架的最大间距
公称直径（mm）
15
20
25
32
40
50
70
80
100
125
150
200
250
300
支架的最大间距（m）
保温管
1.5
2
2
2.5
3
3
4
4
4.5
5
6
7
8
8.5
不保温管
2.5
3
3.5
4
4.5
5
6
6
6.5
7
8
9.5
11
12
这个间距同样适用于Pg≦4.0MPa的工业管道，但当Pg＞4.0MPa时，应按支、吊架间距的另一个强度条件公式进行计算。
Lmax=2
（4）管道支架的计算是把水平只管作为连续梁来计算的。
最大挠度发生在端跨的中部，所以端跨间距应缩短1/5.当管道热膨胀量较大，而又采用吊架时，支架间距应适当缩小。
如跨中有重量较大的阀门，该跨的支架间距也应缩小一些。
2、水平90°弯管两端的支吊架间距
水平90°弯管两端支吊架间的管段展开长度，不应大于水平直管段上支吊架最大允许间距的0.73倍。
第二节管道支吊架所承受的负荷
（1）支吊架的荷重计算，必须考虑可能同时作用于该支吊架的下列荷重和作用力；
1、管子重量；2、附件重量；3、保温结构重量；4、管内介质重量；5、弹簧支吊架的预压弹簧所产生的作用力；6、弹簧支吊架转移至刚性支架的转移荷重；7、活动支吊架的摩擦作用力；8、管道热膨胀或冷缩所产生的作用力和力矩；9、管内价值多产生的作用力（排汽管和装有波型或套筒补偿器的管道）。
（2）支吊架的荷重，应根据支吊架的型式和布置情况，计算分配给该支架的工作荷重和结构荷重。
1、工作荷重：
包括管子重量、附件重量、保温结构重量和介质重量。
2、结构荷重：
支吊架结构的计算负荷是将工作荷重乘上修正系数1.5作为结构荷重。
对于气体和蒸汽管道，做水压试验或在检修过程中可能充水的，还应加上水重。
计算出支吊架的结构荷重之后，就可根据学到的材料力学知识，设计支架的结构形式和选定支架材料的尺寸大小。
第三节常用支架的类型
管道支架按其使用要求来分有固定支架、活动支架和弹簧支吊架。
1、固定支架
固定支架用于管道上不允许有任何方向位移的支承点。
其作用是为了均匀分配补偿器间的管道热膨胀，保证管道在该点不移动，固定支架除了支承管道重量外，还要承受管道内压力的轴向反力、热胀冷缩的推力级活动支架的摩擦力等水平作用力。
一般室内不保温管道用的U字螺栓和弧形板组成的固定支架如图2-3-1所示。
单面挡板固定支架适用于推力较小，一般不超过50kN的室外管道，如图2-3-2所示。
双面挡板固定支架适用于管子推力较小，一般不超过200kN的管道，如图2-3-3所示。
二、活动支架
活动支架包括滑动支架、导向支架、滚动支架和吊架。
1、滑动支架
管子热胀冷缩时，能使管子与支架结构间自由滑动的支架，叫做滑动支架。
滑动支架尽管摩擦力较大，但制造简单，应用很广。
室内不保温的DN50mm以下小口径管可用图2-3-4所示的低滑动支架。
保温管道需使用高滑动支架，管子与托座是用电焊焊牢的，托座与支承结构间能自由活动。
管子托座的高度必须大于保温层厚度。
图2-3-5是高滑动支架，（a）,（b）是两种不同的滑托形式
弧形板滑动支架适用于室外不保温管道，加弧形板的目的主要是防止管子直接与支承结构摩擦而减薄管壁，见图2-3-6.
2、导向支架
导向支架是为了使管子在支架上滑动时不致偏移管子轴线而设置的。
通常的作法是在滑动支架的滑托两侧各焊接一片短角钢（图2-3-7）。
3、滚动支架
滚动支架是为了减少管子在热胀冷缩时对制作的摩擦推力，使用滚柱或溶珠加在滑托与支架之间，变支架的滑动摩擦为滚动摩擦，见图2-3-8.
4、吊架
吊架不仅承受管子重量，还允许管道在热胀时沿管子轴线移动，图2-3-9为一般的吊架，其中（a）适用于DN50以下的管道，（b）适用于DN50mm以上的管道。
三、弹簧支吊架
在管道有垂直位移的地方，应设弹簧支吊架。
当同时具有水平位移时，弹簧托架应加装滚柱或滚珠盘。
弹簧支吊架的结构及在管道上的安装形式见图2-3-10和图2-3-11.
四、管卡和钩钉
图2-3-12所示的管卡，一般用作DN50mm以下立管的固定。
而钩钉只用于DN25mm以下的给水支管上。
第四节支架选择和安装要求
（1）支吊架的设置和选型应能正确地支吊管道，符合管道补偿热位移和设备推力的要求，防止管道振动。
（2）确定支吊架间距时，不得超过最大允许间距，并应考虑管道荷重合理分布，支吊架位置宜靠近三通、阀门等集中荷重处。
支吊架布置还应能满足疏放水要求。
（3）支吊架应支承在可靠的建筑物上，支吊结构应具有足够的强度和刚度。
支吊架固定在建筑物上时，不得影响结构安全。
（4）支吊架的装设，不应影响设备检修及其他管道的安装和扩建。
（5）支吊架安装时，位置应正确，必须符合设计管线的标高和坡度，埋设应平整可靠牢固；与管道接触应紧密，固定应牢靠；滑动支架应灵活，滑托与导向槽两侧间应留有3-5mm间隙，滑托的安装应向热膨胀的反方向移动等于管道伸长量的一般的距离。
（6）吊架安装时，无热胀管道吊杆应垂直安装；有热胀的管道吊杆应向膨胀反方向倾斜0.5△，此时，能活动偏移的吊杆长度一般为20△，最少不得小于10△（△为水平方向位移的矢量和）。
两根热膨胀方向相反的管道，不能使用同一吊架。
（7）沿墙敷设的管径小于50mm的立管和32mm以下的支管，可采用管卡，立管卡可装在离地面1.5-1.8m高处，每层高不超过4m者可装一个管卡，厂房或楼层较高的建筑物，应根据其高度适当增加管卡数；在同一楼层内，立管管卡应尽量装在同一标高上。
（8）弹簧支吊架安装前需对弹簧进行预压缩，压缩量按设计规定。
弹簧支架预压缩的目的，是为了使管道运行受热膨胀时，弹簧支架所承受的负荷正好等于设计时它所应承受的管道荷重。
因此预先把弹簧压缩一个相当长度，让它在冷态状态下对设备或其它支架有一个附加的力，而在正式运行的时候，弹簧随着管道的膨胀而被拉长或者更加压缩。
此时的弹簧正好按设计情况受力，不致因各个支架的受力情况不均匀而造成损坏。
第五节常用管道支架的安装方法
1、直接埋入墙内
当墙上有预留孔（洞）或墙为砖砌时，就采用此方法，在支架需埋入的位置划好线后打洞，然后用混凝土砂浆灌实。
砂浆配比：
水泥：
黄砂=1：
2，加入适量水，不准填入木块。
2、预埋件上焊接
预埋件根据原来设计图纸在土建现浇时就预留进去，预埋时要固定好，要确保尺寸的正确性。
支架与预埋件（板）焊接时其焊缝应该饱满，不允许有假焊。
3、采用射钉或膨胀螺栓固定
射钉固定一般在薄型钢结构及载荷较小场合时使用。
膨胀螺栓固定是现在较为普遍采用的方法。
它适用于混凝土场合，当在砖墙场合使用时要尤其谨慎，且不宜负重载荷。
4、抱柱子固定
当管道沿着柱子敷设时可采用此方法。
其结构一般为型钢和双头螺栓（用圆钢加工）相互固定。
塑料管道安装工艺
1、切割
塑料管的切断一般可用钢锯或木工锯人工切割，板材可以用木工锯人工切割，也可以用锯木材的电动圆盘锯或带锯进行切割，塑料的切割较其他一些材料方便、省力。
2、坡口
管材可以用锉刀人工锉坡口，也可以用破口机或手床加工坡口，然后用粗锉刀锉磨坡口表面。
板材坡口可用木工刨于人工刨削或刨床刨削，然后用粗锉刀锉磨表面。
3、弯管
塑料管的弯头一般采用热弯、活接头连接成型弯头、承插式连接成型弯头等。
大口径的塑料管弯头采用虾米弯头。
热聚氯乙烯塑料管热弯，用无缝的管子制作，弯曲半径为管道公称通径的3.5-4倍。
弯管制作应预先根据弯管的外径和弯曲半径制作弯管胎膜，胎膜可用木材制作，也可用钢制作。
管内须填充无杂质的干砂，但是弯制塑料管用的砂。
不论管径大小，一律必须用细砂，捣实管内的细砂，应当使用木槌。
管子的加热可在电加热箱或蒸汽加热箱内进行，加热温度在130-150℃之间，加热长度应稍大于弯管的弧长。
加热时，应使加热箱的温度达到需要温度之后，再将要加热的管子放入热箱内，管子下面垫以帆布，以免塑料管与加热箱的金属加热物直接接触，加热时间根据管径大小而定，可参照表2-6-25.如连续煨弯，可以利用热砂，加热时间可以适当缩短。
为了使被加热的管子各部分受热均匀，应每隔5min将管子转动一次。
为防止热量损失，加热器与加热管之间必须用石棉布堵塞起来。
管子加热到要求的时间后，迅速从加热箱内取出，放入弯管的胎膜内，然后用水冷却，成型后从胎膜内取出，立即倒出管内砂子，并继续用水冷却。
表2-6-25
管子直径（mm）
≤65
80
100
150
200
加热时间（min）
15-20
20-25
30-35
45-60
60-75
由于弯管在冷却后有回缩现象，所以在弯曲时应当使弯曲角度比要求的角度大2°左右。
4、塑料管的胀口
在硬聚氯乙烯塑料管采用承插连接时，必须预先将管子的一端扩胀为承口。
扩胀前，将管子须加工承口的一端加工成45°的内坡口，将作为插口的一段加工成45°外坡口，如图2-6-20所示，管子胀口的加热，通常采用甘油直接加热，也可以用整齐间接加热，加热长度（即承口部分的长度）为管子直径的1-1.5倍。
加热时，先将甘油锅内的甘油加热至140-150℃（锅底放一层约30mm厚的砂，防止管端直接与金属锅底接触而烧焦），并将管子经常转动，使受热均匀。
直径小于100mm的管子，加热时间约为2-3min，直径大于100mm的管子，加热时间约为3-4min.
蒸汽间接加热是把管子的加热端放入蒸汽加热箱内，加热温度为130-150℃，加热时间为5min.
管端加热后，立即从甘油锅内或加热箱内取出，将另一根同样规格已加工成外坡口的管端（也就是作为插口的管端）插入已加热变软的管端，使其扩大为承口，成型后再将插入的管端拔出。
也可以用金属制的扩口模具进行扩胀，扩胀时金属模具必须预热到80-100℃。
5、塑料管的连接形式
硬聚氯乙烯管的连接方式有：
焊接对接连接、胀口承插式焊接、焊环松套法兰连接、塑料平焊法兰连接，卷边松套法兰连接及丝口连接，一些成型管线头经常用丝口活接头方法连接。
（1）承插连接与套管连接，硬聚氯乙烯管采用承插连接时，首先将管子已加工好的承口内壁及插口外壁用酒精或丙酮擦洗干净，然后进行粘结，粘结用20%的过氯乙烯树脂（溶于丙酮溶液中）粘结剂，均匀地涂于承口及插口的连接面，然后将插口端插入承口内，要使承口接头插足，承插口间应当紧密结合，间隙不得大于0.3mm，最后用塑料焊条将接口处焊接起来。
粘合强度随温度的升高而增加，随时间的延长而挺高，随间隙的减小而增强。
这种结构耐压力高，结构可靠，施工方便，但不可拆卸（图2-6-21）。
套管连接时，先将管子采用对焊连接，焊后把焊缝铲平，再加上一套管，套管两端再焊接在接管上，也可用粘结剂先将套管与接卡粘结，然后再接管焊接，这种结构可靠，施工方便，但不可拆卸（图2-6-22）。
表2-6-26为硬聚氯乙烯管承插连接和套管连接长度参照表。
硬聚氯乙烯管承插连接和套管连接长度参照表表2-6-26
公称直径（mm）
25
32
40
50
65
80
100
125
150
200
承插连接L
45
55
70
85
95
105
120
140
165
215
套管连接L
56
72
94
124
146
172
220
272
330
346
（2）法兰连接：
硬聚氯乙烯塑料管采用法兰连接形式，结构简单，可以拆卸，但耐压不高，可用于常压或压力不高的管道上的连接，常用的有卷边松套法兰，平焊法兰等。
平焊法兰连接是将硬聚氯乙烯塑料法兰平焊在管子端部，然后用金属螺栓连接，法兰用硬聚氯乙烯板材车制，法兰内径的两面都车成45°坡口，两面都应与管子焊接，法兰密封面上多余的焊条。
塑料平焊法兰必须采用大平面，用的垫片要不满整个法兰面，不然拧紧螺栓时易将法兰拧碎，见图2-6-23.硬聚氯乙烯管采用卷边松套法兰时，必须预先在管口翻出卷边肩。
管口翻边前的加热，通常在甘油加热锅内进行，加热温度与时间与管口扩胀的加热温度及加热时间相同。
管端加热后，套上钢法兰，再将管子固定在翻边器上，然后将预热至80-100℃的翻边内胎膜推入加热变软的管口，使管口翻成垂直于管子轴线的卷边肩，成型后退出翻边胎膜，并用水冷却，翻边的肩部不得有裂缝和皱折等缺陷。
6、塑料管安装的一般要求
硬聚氯乙烯塑料管强度较低，并且脆性较大，为了减少损坏，应当在同一车间内其他材质的管道基本安装完毕后，在安装塑料管道。
硬聚氯乙烯塑料管道的线膨胀系数大，因此不能靠近输送高温介质的管道敷设，也不能安装于其他大于60℃的热源附近对硬聚氯乙烯塑料管道的热胀补偿，一般采用方形补偿器，大直径的卷焊管道，可以采用波形补偿器。
输送液体介质的硬聚氯乙烯塑料管道，在30℃以下运行时支架间距不大于表2-6-27所列数据。
在40℃左右运行时，应敷设在连接的基座或者托撑角钢上。
表2-6-27
公称通径（mm）
15
20
25-40
50-100
125-200
支架间距（m）
1.0
1.2
1.5
1.8
2.0
在常温下运行时，输送气体介质的硬聚氯乙烯塑料管道，支架间距可适当增大，阀件与管件应当设置单独的支架，使塑料管道不承受外加的负荷。
塑料管及管路附件与支架接触处，应垫3mm厚的塑料垫片。
公称直径不超过100mm的无缝硬聚氯乙烯塑料管，应尽量采用热弯弯头。
在不能采用热弯弯头的情况下，可以采用焊接弯头。
卷板直缝硬聚氯乙烯管，一般采用焊接弯头。
焊接弯头的弯曲半径应不小于公称通径的1.5倍，90°焊接弯头的节数应不小于3节。
45°焊接弯头的节数应不小于2节。
管子如果产生了弯曲，必须调直后才能使用。
硬聚氯乙烯塑料管的调直方法，是把弯曲的管子放在调直凳上，在管内通入蒸汽，使管子变软，在自重的作用下被调直。
塑料管材或板材在进行热加工时，应当一次成型，不宜再次加热，以防塑料老化变质。
硬聚氯乙烯的三通有成型三通和焊接三通两种，焊接三通可用钢锯或木锯锯成，异径管一般用板材卷制。
铸铁管检验
（1）铸铁管应有制造厂的名称和商标，制造日期及工作压力符号等标记。
（2）铸铁管、管件应进行外观检查，每批抽10%检查其表面状况，涂漆质量及尺寸偏差。
（3）内外表面应整洁，不得有裂缝、冷隔、瘪陷和错位等缺陷，其他要求如下：
①承插部分不得有粘砂及凸起，其他部分不得有大于2mm厚的粘砂及5mm高的凸起；
②承口的根部不得有凹陷，其他部分的局部凹陷不得大于5mm;
③机械加工部位的轻微孔穴不大于1/3厚度，且不大于5mm；
④间断沟陷、局部重皮及疤痕的深度不大于5%壁厚加2mm，环状重皮及划伤的深度不大于5%壁厚加1mm。
（3）铸铁管内外表面的漆层应完整光洁，附着牢固。
（4）铸铁管、管件的尺寸允许偏差应符合表2-12-4的要求
表2-12-4尺寸允许偏差
承插口环隙（E）
承插口深度（H）
管子平直度（mm/m）
Dg≤800
±E/3
±0.05H
Dg＜200
3
Dg200-450
2
Dg＞800
±（E/3+1）
Dg＞450
1.5
（5）法兰与管子或管件的中心线应垂直，两端法兰应平行。
法兰面应有凸台及密封沟。
铸铁管及管件，如无制造厂的水压试验资料时，使用前须每批抽10%作水压试验，试压应按冶金部颁标准《连续铸铁直管及管件》（YB427-64）、《铸铁直管及管件》（YB428-64）规定进行。
如有不合格，则应逐根检查。
承插式铸铁管连接施工方法
一、青铅接口
由于青铅接口其刚性及防震性能较好，在穿越铁路、公路、河谷及其他振动较大的地方，以及需检修与抢修处经常采用。
另外，室外煤气输送管线中也常被采用。
青铅接口施工前，承口内同样填打麻丝，深度一般打实后约1/2深，油麻打实后插口表面用卡箍及粘泥密封，或用油麻湿粘泥糊紧实。
不论采用何种方法，在其插口上面留一小缺口作罐铅液用。
铅一般为99%纯度，将铅放在铁通内加热至紫红色溶液，除去表面渣物即可浇灌。
灌浇前夜的承口内要绝对干燥无水滴，以免爆炸，如条件限制不能完全干燥时则可向内预浇少量机油。
罐铅时应缓慢进行，使空气能逸出。
罐铅整个过程应一次完成，因此铅液要有足够余量。
灌完后使其冷凝后将封条拆除，然后用扁凿沿管口铲凿一周，然后用专用凿打实。
一般先打下后打上，直打到坚实，表面光滑，承口内凹下2-3mm为止。
铅用量可参照表2-14-9
表2-14-9铅接口尺寸及材料用量表
管径（mm）
承口深（mm）
填铅深（mm）
填麻深（mm）
油麻（Kg）
青铅（Kg）
75
90
52
38
0.16
2.518
100
95
52
43
0.151
3.107
125
95
52
43
0.18
3.703
150
100
52
48
0.239
4.343
200
100
52
48
0.307
5.557
250
105
55
50
0.422
7.745
300
105
55
50
0.499
9.14
350
110
55
55
0.61
10.55
400
110
55
55
0.665
11.95
450
115
60
55
0.827
13.34
500
115
60
55
0.916
18.05
600
120
60
60
1.211
21.48
二、石棉水泥接口
石棉水泥接口至今仍被广泛采用。
石棉水泥接口的材料质量要求为：
水泥标号应不低于标号425号，石棉绒应大于四级。
石棉水泥接口材料比为石棉：
水泥为3：
7（重量比），两者搅拌均匀后加水，水量为10%-15%（总重量）。
一般它的干湿度用手捏成团，扔在地上能散为宜。
石棉水泥加水混和后一般不能超过1h，施工时尽量做到随用随拌。
石棉水泥接口填打前可用油麻或橡胶圈先填打结实，然后填入石棉水泥。
每填一次需打实2-3遍，最外层填实打实表面呈铁青光滑为止。
接口完成后习惯上用粘泥糊上养护，在有水侵场合则先用油麻封住后再用粘泥糊上养护以防冲落。
完成后的接口要根据当地的其后进行养护，如天热则需经常浇水，如冬天则应做好防冻工作。
石棉水泥接口做好后一般需养护24h后方可试压。
石棉水泥接口深度及材料用量见表2-14-10
表2-14-10石棉水泥接口尺寸及材料用量表
管径（mm）
承口深（mm）
填灰深（mm）
填麻深（mm）
油麻（Kg）
石棉（Kg）
水泥（Kg）
75
90
57
33
0.0896
0.17
0.4
100
95
62
33
0.11
0.244
0.62
125
95
62
33
0.132
0.268
0.62
150
100
67
33
0.154
0.336
0.78
200
100
67
33
0.198
0.429
1
250
105
70
35
0.274
0.596
1.39
300
105
70
35
0.324
0.704
1.64
350
110
75
35
0.373
0.863
2.01
400
110
75
35
0.406
0.944
2.2
450
115
77
38
0.455
1.118
2.61
500
115
77
38
0.65
1.329
3.1
600
120
78
42
0.773
1.676
3.91
700
125
83
42
0.895
2.05
4.73
800
130
88
42
1.019
2.457
5.73
900
135
90
45
1.249
2.811
6.56
1000
140
95
45
1.452
3.635
8.48
1100
145
100
45
1.593
4.173
9.74
1200
150
105
45
1.734
4.74
11.06
3、自应力水泥（膨胀水泥）接口
接口用的自应力水泥为300号，黄砂为最大粒径不超过2.5mm的纯净细砂。
其配比为砂：
水泥：
水=1：
1：
0.28-0.32（重量比）。
拌好后的砂浆应在2h内用完。
若冬季施工时，其水温应大于80℃。
为鉴定自应力水泥的质量，可按比例混合后装入小玻璃瓶内，正常情况下24h内玻璃瓶被胀裂即为合格。
自应力水泥接口做好后关键在于养护，接口必须保持湿润不少于3d.
自应力水泥接口的管道一般宜盖土养护，能确保其质量。
铸铁管
铸铁管多用于给水、排水和煤气等管道工程，按其制造方法不同可分为：
（1）砂型离心承插直管；
（2）联系铸铁直管；（3）砂型铸铁管。
按其铸铁管所用的材质不同可分为：
（1）灰口铸铁管；
（2）球墨铸铁管；（3）高硅铸铁管。
1、砂型离心铸铁直管
砂型离心铸铁管其材质为灰口铸铁，按其壁厚分为P，G两级。
选用时应根据工作压力、埋设深度及其工作条件进行验算。
砂型离心铸铁直管的试验水压力及力学性能见表4-6-22，规格见图4-6-1及表4-6-23，壁厚、重量见表4-6-24.
表4-6-22砂型离心铸铁直管试验水压力及力学性能
水压试验
管环抗弯强度
直管级别
公称直径（mm）
试验压力（MPa）
公称直径（mm）
管环抗弯强度（MPa）
P
≤450
2.0
≤300
350-700
≥800
≮340
≮280
≮240
≥500
1.5
G
≤450
2.5
≥500
2.0
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