山东省给水用聚乙烯管道工程建设技术导则室外文档格式.docx
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v──水流平均流速
g──重力加速度
Fvk──管内真空压力标准值
Fcr,k──管壁截面失稳的临界压力标准值
Fsv,k──每延长米管道上管顶的竖向土压力标准值
qvk──地面车辆轮压传递到管顶处的竖向压力标准值
──准永久值系数
FS──作用在管道上的堆积荷载
F──最大拖动力
dn──管材的公称外径
di──管道计算内径
r0──管道的平均半径
D0──管材截面的计算直径
en──管材、管件的公称壁厚
──管道在组合作用下的最大竖向变形
Hs1──管顶地下水位以上覆土层高度
Hs2──管顶至地下水位标高土层厚度
Z──可能出现的最高地下水位标高至管底高度
L──管道长度
i──水力坡降
h──局部水头损失
Q──管道内水的流量
ξ──各种管件的局部摩阻系数
a──管内压力波回流的速度;
c──管端固定度;
k──水的体积模量;
f1──管内不同温度下的压力折减系数
Dl──管道变形滞后系数;
Kd──管道变形系数;
γs──管顶回填土重力密度;
γ΄s──地下水位以下回填土的有效密度;
γw──水的重力密度;
EP──管材的弹性模量;
Ed──管侧土的综合变形模量;
IP──管壁的单位长度截面惯性矩
υp──管材泊桑比;
υs──管侧回填土的泊桑比;
Ks──管壁截面环向稳定性抗力系数;
Kf──抗浮稳定性抗力系数。
n──管壁失稳时的折皱波数
△L──由温差产生的纵向变形量
△t──敷设与使用中内外介质温度差
K──管路系统相对密度
V0──管路系统单位体积
Wd──管路系统单位长度重量
Wp──管路输送流体单位长度重量
Wc──单位长度管路所需水泥块重量
γc──混凝土块密度
K1──不同水温水力坡降i值修正系数
K2──相同公称外径不同SDR系列管材的水力坡降i值修正系数
3材料
3.1一般规定
3.1.1聚乙烯给水管材、管件应具有生产厂家的产品质量检验报告和合格证。
3.1.2用于输送饮用水的管材、管件应符合《生活饮用水输配设备及防护材料的安全性评价标准》(GB/T17219-1998)对卫生性能的要求。
3.1.3管材上应标明生产厂名或商标、生产日期、公称外径、“标准尺寸比”或“SDR”、材料等级(PE100,PE80或PE63)、公称压力或PN、采用标准号;
管件上应有明显的商标和规格符号,外包装上应有生产厂名、地址、电话、管件名称、规格;
内包装应有产品质量合格证。
3.1.4管材和管件宜选用同一原料生产的产品。
3.1.5市政给水管道宜选用PE80或PE100等级材料。
3.2管材
3.2.1给水管道工程所采用的管材应符合GB/T13663—2000《给水用聚乙烯管材》国家标准的要求。
3.2.2给水管材的颜色为蓝色或黑色,黑色管材外表面上应有共挤出蓝色色条,色条沿管材纵向至少有三条。
3.2.3管材的内外表面应清洁、光滑,不允许有气泡、明显的划伤、凹陷、杂质、颜色不均等缺陷;
管端面应切割平整,并与管轴线垂直。
3.2.4管材直管长度一般为6m、9m、12m,长度的极限偏差为长度的+0.4%~-0.2%。
管材壁厚偏差应符合国家标准规定,不允许有负偏差。
3.2.5给水用聚乙烯管材分为PE63、PE80和PE100三个等级。
管材规格以公称外径表示,不同等级聚乙烯管材相关尺寸详见附录A。
3.2.6不同等级、不同标准尺寸比(SDR)的管材分别对应不同的公称压力。
不同等级、不同标准尺寸比(SDR)的管材所对应的公称压力应符合表3.2.6的规定。
表3.2.6不同等级、不同标准尺寸比(SDR)的管材所对应的公称压力
PE63
标准尺寸比
SDR33
SDR26
SDR17.6
SDR13.6
SDR11
公称压力,MPa
0.32
0.4
0.6
0.8
1.0
PE80
SDR21
SDR17
1.25
PE100
1.6
3.2.7管材的静液压强度应符合表3.2.7的规定。
表3.2.7管材的静液压强度
序号
项目
环向应力,MPa
要求
试验方法
PE63
PE80
PE100
1
20℃静液压强度(100h)
8.0
9.0
12.4
不破裂
不渗漏
GB/T6111
2
80℃静液压强度(165h)
3.5
4.6
5.5
3
80℃静液压强度(1000h)
3.2
4.0
5.0
3.2.8管材的主要物理性能指标应符合表3.2.8中的要求:
表3.2.8管材物理性能要求
断裂伸长率,%
≥350
GB/T8804.2
纵向回缩率(110℃),%
≤3
GB/T6671.2
氧化诱导时间(200℃),min
≥20
GB/T17391
4
耐侯性1)
(管材累计接受≥3.5GJ/m2老化能量后)
80℃静液压强度(165h),试验条件同表3.2.7
≥10
注:
1)仅适用于蓝色管材。
3.3管件
3.3.1管件按照连接方式分为三类:
熔接连接管件、机械连接管件、法兰连接管件。
熔接管件分为电熔管件和插口管件。
3.3.2管件聚乙烯部分的颜色应为黑色或蓝色;
管件内外表面应清洁、光滑,不应有缩孔(坑)、明显的划伤、杂质、颜色不均和其它表面缺陷。
3.3.3电熔连接管件承口尺寸及偏差应符合图3.3.3和表3.3.3的规定。
图3.3.3电熔管件承口示意图
L1──管材或插口管件的插入深度。
在有限位挡块的情况下,它为端口到限位档块的距离,在没有限位挡块的情况下,它不大于管件总长的一半。
L2──承口内部的熔区长度,即熔融区的标称长度;
L3──管件口部与熔接区域开始处之间的距离,即管件承口口部非加热长度,其中L3≥5mm;
D1──距口部端面L3+0.5L2处测量的熔融区的平均内径;
D2──管件的最小通径。
表3.3.3电熔管件承口尺寸及偏差mm
管件公称直径
dn
插入深度L1
熔区长度
L2,min
L1,min
L1,max
电流调节
电压调节
20
25
41
10
32
44
40
49
50
28
55
63
23
31
11
75
35
70
12
90
79
13
110
53
82
15
125
58
87
16
140
38
62
92
18
160
42
68
98
180
46
74
105
21
200
80
112
225
88
120
26
250
73
95
129
33
280
81
104
139
315
89
115
150
39
355
99
127
164
400
179
47
450
122
155
195
51
500
135
170
212
56
560
147
188
235
61
630
161
209
255
67
注:
1)此处公称直径dn指与管件相连的管材的公称外径;
2)管件公称压力越大,熔区长度越长,以满足本部分的性能要求;
3)制造商应说明D1和L1的最大及最小实际值以便确定是否影响装夹及连接装配。
3.3.4在电熔管件焊接区域中部的平均内径D1不应小于dn,电熔管件承口端的最大不圆度不应超过0.015dn。
3.3.5插口管件插口端尺寸及偏差应符合图3.3.5和表3.3.5的规定。
图3.3.5管件插口端的示意图
D1──熔接段的平均外径,在距离端口不大于L2的、平行于该端口平面的任一截面处测量;
测量时不包括焊接形成的卷边;
E──任一点测量的管件主体壁厚,E应大于或等于管件同一端E1;
E1──距离插入端口不超过L1处任一点测量的熔接面的壁厚;
L1──熔接段的回切长度,即热熔对接或重新熔接所必须的初始深度。
此段长度允许通过熔接一段壁厚等于E1的管段来实现;
L2──熔接段的的管状长度,即熔接端的初始长度。
3.3.6聚乙烯法兰接头的尺寸
聚乙烯法兰接头的尺寸应符合图3.3.6及表3.3.6的规定。
图3.3.6聚乙烯法兰接头
表3.3.5管件插口端尺寸mm
公称外径
焊接端
平均外径
电熔熔接
对接熔接
不圆度
最小通径
回切长度
管状长度
常规管状长度1)
特别管状长度2)
D1,min
D1,max
max
D2
20.0
20.3
0.3
-
25.0
25.3
32.0
32.3
0.5
40.0
40.4
50.0
50.4
63.0
63.4
0.9
1.5
5
75.0
75.5
1.2
59
6
19
90.0
90.6
1.4
71
1.8
22
110.0
110.6
1.7
2.2
8
125.0
125.6
1.9
2.5
140.0
140.8
2.1
111
2.8
160.0
161.0
2.4
180.0
181.2
2.7
143
3.6
45
200.0
201.3
3.0
159
225.0
226.4
3.4
4.5
250.0
251.5
3.8
199
60
130
280.0
281.7
4.2
223
9.8
315.0
316.9
4.8
251
11.1
355.0
357.2
5.4
283
165
12.5
400.0
402.4
6.0
319
14.0
450.0
452.7
6.8
359
100
15.6
500.0
503.0
7.5
399
215
17.5
560.0
563.4
8.4
447
19.6
630.0
633.8
9.5
503
22.1
1)优先采用;
2)用于工厂内预制管件。
表3.3.6聚乙烯法兰接头的尺寸mm
法兰接头插口端
公称外径,dn
D1
min
27
78
102
138
158
132
175
268
232
320
285
291
370
335
430
373
482
427
585
514
530
685
615
642
710
800
737
905
840
900
1005
944
1000
1110
1047
1)插口的外径应符合相关的产品标准。
3.3.7与聚乙烯法兰头配套使用的钢制活套法兰盘连接尺寸应符合《钢制管法兰、法兰盖及垫片》(GB9112~9131-1988)的规定。
3.3.8聚乙烯管件的静液压强度应符合表3.3.8的规定。
表3.3.8管材的静液压强度
10.0
3.3.9管件的主要物理性能指标应符合表3.3.9中的要求。
表3.3.9聚乙烯管件的主要物理性能指标
特性
试验条件
熔体质量流动速率(MFR)
加工后MFR值变化小于±
20%
190℃,5kg,10min
GB/T3682-2000
热稳定性
(氧化诱导时间)
≥20min
200℃
试样数3
GB/T17391-1998
3.3.10管道系统当采用机械式连接管件连接时,机械式连接管件的使用寿命应满足管道系统要求。
管件公称压力或承压能力不应小于管材的压力等级。
当机械式连接管件与管材进行组合件静液压试验时,应符合表3.3.8规定。
3.4材料的装卸、运输及存放
3.4.1管材、管件装卸时,应小心轻放,不得受强烈撞击,不得抛、摔、滚、拖。
管材可使用吊网、叉车或非金属吊索装卸,但不能使用可能刮伤管材表面的链、钩、钢丝等工具。
装卸时应有防止管材划伤的保护措施。
3.4.2管材运输时,应放置在平底车上;
直管和盘管均应捆扎、固定,避免相互碰撞以及在运输过程中滑落;
管件运输时,应按箱逐层叠放整齐,并固定牢靠。
管材、管件运输途中,应有遮盖物,避免暴晒和雨淋,避免接触油类、酸、碱、盐等化学物质。
3.4.3管材应水平堆放在平整的支撑物或地面上,应将不同直径和不同壁厚的管材分别堆放,受条件限制不能实现时,应将较大直径和较大壁厚的管材放在底部,并做好标记。
堆放高度不宜超过1.5m,当管材捆扎成1m×
1m的方捆,并且两侧加支撑保护时,堆放高度可适当提高,但不宜超过3m。
堆放处不应有可能损伤材料、设备的尖凸物。
3.4.4管件宜批量或单一包装,存放在通风良好,温度不超过40℃的库房或简易棚内,距热源不得小于1.0m,不得接触油类、酸、碱、盐等化学物质。
管件应逐层叠放整齐,确保不倒塌,堆放高度不宜超过2.0m。
4管道水力计算
4.0.1聚乙烯管的水力坡度可按下式计算:
(4.0.1)
式中i──水力坡度,m/m
Q──管道内水的流量,m3/s
di──管道计算内径,m
不同温度和不同SDR值时,各种规格的管道在不同流量时的沿程水头损失可按附录B进行修正。
4.0.2管道局部阻力水头损失可按以下公式计算:
(4.0.2)
式中h──局部水头损失,m
v──水流平均速度,m/s
g──重力加速度,9.81m/s2
各种管件的局部摩阻系数可要求生产厂提供相应数据,几种常见的聚乙烯管件的摩阻系数通常应按表4.0.2取值。
表4.0.2聚乙烯各种给水管件的摩阻系数
管件类型
ξ值
900弯头
450弯头
22.50弯头
900三通(主流管方向)
900三通(分支管方向)
1.00
0.40
0.20
0.35
1.20
平板阀门:
开
1/4关
1/2关
3/4关
蝶阀:
0.12
24.0
在计算资料不足的情况下,管道局部水头损失可按管网沿程水头损失百分数计算:
1市政给水管网为8~12%;
2住宅小区给水管网为12~18%。
4.0.3水锤压力可按下式进行水锤压力计算:
(4.0.3-1)
式中△P──水锤压力增值,米水柱
△V──管内水的平均流速变化值,m/s
a──管内压力波回流的速度,m/s
压力波回流的速度按下式计算:
(4.0.3-2)
式中γw──水的重力密度,取10kN/m3
k──水的体积模量,20℃时为2200MPa
c──管端固定度,可取值0.75~1.0
EP──PE管材的弹性模量,可取800MPa(3min,20℃)
5管道结构计算
5.1一般规定
5.1.1聚乙烯给水管应按柔性管进行计算,设计使用寿命按50年计算。
5.1.2结构设计应进行下列计算:
1在内压作用下管截面的强度计算;
2在外压作用下的竖向变形计算;
3管道运行中出现真空压力时对管壁截面的稳定性验算;
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