中水管线内衬修复方案
发布时间：2021-10-21
中水管线内衬修复方案
一、概况
1.1 公司概况
(原名南京)是国有大型企业,
中水管线，管线管径为DN300mm--DN350mm，需要修复管线全长约2000m，管线经过多年运行，因管道材质及腐蚀问题，近年来管线多处泄漏，已不能满足正常生产及安全运行。为保证该管线正常生产及安全运行，拟采用等径内衬修复在线管道技术，对该中水管线进行修复改造，以实现中水管线在线全程内衬修复。
二、编制依据及执行标准：
施工组织设计编制依据及执行标准：
2.1 给水管线平面图及现场勘测记录
2.2 有关国家、行业标准和规范，相关技术文件等
2.3《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97)
2.4国家行业标准《埋地聚乙烯给水管道技术规程》（CJJ101-2004）
三、管道压U法内衬管道修复技术：
我公司采用管道压U法内衬管道修复技术和多种先进的管道清洗、防腐修复技术及配套专用设备。根据现场条件，采用建投宝硕生产的高密度聚乙烯(HDPE)，6mm壁厚管道压U法修复管道。
管道内衬HDPE管道技术是使用一种外径比原管道内径稍大的HDPE管道，通过专用Ｕ形缩径设备，截面被压变成双层Ｕ形，从而使衬管截面缩小约40%
。经牵引机将管道拉入清洗除瘤好的主管道内.
当管道完全进入主管道后，借助压力和温度使内衬管管径回弹膨胀，内衬管外壁过盈贴附于主管道内壁，形成牢固的管中管，达到防腐和提高原管道承压能力、延长使用寿命的目的。
3.3技术特点：
该技术具有如下特点：
3.3.1 HDPE管具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性，不易结垢。由于HDPE分子无极性，故化学稳定性好，一般使用环境中的煤气、天然气、水（污水）、原油（成品油）、酸、碱等因素都不会对HDPE管造成损害，也不会滋生细菌、微生物、藻类等，常温下除少数强氧化剂外大多数化学介质对其不起腐蚀作用。
3.3.2 HDPE具有优异的耐磨性能。在同等条件下，HDPE管与钢管的耐磨实验结果表明：同壁厚HDPE管的耐磨能力为钢管的四倍。
3.3.3 HDPE管摩阻系数小，可降低能耗，管线不会因内衬HDPE管直径变小而影响输送能力。相反，输量还会有所增加。HDPE管内表面粗糙度只有0.01mm，磨阻系数极小，并在使用年限内不会随时间而改变。
3.3.4 衬有HDPE管的管道可以增强管线的复合强度，提高原管线的承压、耐压能力。
3.3.5 施工速度快，穿插1Km约需1小时（不含管线改造、清洗除馏、恢复时间）。
3.3.6 综合成本低，使用寿命长，一般可达到20～50年以上。
3.4配套技术：
3.4.1管线物理清洗技术：
公司十余年管道PIG方法清洗经验及所拥有的先进的高压水射流及物理清洗设备及技术，可有效清洗各类管线焊熘、污垢、氧化皮、泥沙及其他异物，为管道内衬HDPE管的成功提供了可靠的保障。
3.4.2 HDPE管的焊接技术：先进的HDPE管热熔焊、可有效地将HDPE管连接在一起，且焊缝的强度高于HDPE管本身的强度。
3.4.3 法兰及无法兰焊接连接技术：
采用特殊接头技术，可使修复后的管段之间实现复合法兰连接。另外可根据业主需要制作法兰，这样就使穿插HDPE管后的钢管连接技术有了质的突破。
3.4.4管道压U技术：
HDPE管道经压U后，能顺利拉入被修管道中。这些技术的有机结合使HDPE管穿插技术提高到一个新水平。
3.4.5管道内窥检测技术：
该系统具有牵引、摄像、探测、无线遥控、防水功能、直观地检测到管线内的腐蚀泄漏情况及修复后管线内部技术状况。
四、施工总部署：
4.1组织机构
公司成立“中水管线内衬修复工程项目部”
人员组成如下：
项目部经理：
项目工程师：
项目部成员：
第一组：
第二组：
施工项目部职责：向公司负责，全面负责此项工程的全过程组织协调，认真严格履行工程合同，为建设单位提供优质服务，确保该工程高速、优质、安全及按期建成投产。
施工项目成员的职责：在项目经理的领导下，处理现场协调、工期进度控制、技术、质量安全、计划、统计、材料供应等方面的问题，确保工程施工顺利进行。
清洗部：负责管线的全线清洗及分段清洗除馏，负责操作坑警示标志及临边防护，负责环保工作。
穿插部：负责高密度聚乙烯(HDPE)管的试穿插及整段穿插：负责管线内窥探测。
高密度聚乙烯(HDPE)管焊接部：负责高密度聚乙烯(HDPE)管的转场、焊接，负责高密度聚乙烯(HDPE)管的试压；该部分二个机组。
4.4保证工程的技术措施：
4.4.1 采用先进的内衬高密度聚乙烯(HDPE)管技术和其它配套技术
4.4.1.1 管道物理清洗技术
4.4.1.2高密度聚乙烯(HDPE)管的焊接技术
4.4.1.3法兰连接技术
4.4.1.4管道机器人内窥检测技术
4.4.1.5压U内衬高密度聚乙烯(HDPE)管技术
4.4.2 施工管理组织保证
公司为保质保量按期完成本项目的施工任务，组建有DN300-- DN350管线内衬施工经验、技术素质和管理水平高的专业施工队伍。
4.4.3 人员保证
4.4.3.1项目经理1人，由有内衬施工经验的人员担任。
4.4.3.2专业技术管理人员2人，具有助理工程师职称以上，有丰富施工经验。
4.4.3.3技术工人16人，具有特种作业操作资格（电工、电气焊工、PE管焊接工、设备操作工）证书。
4.4.4 计划保证
根据本工程特点制定科学合理的施工进度计划，作为工程施工的指导性文件，并根据工程的实际进度情况及时调整，以确保工程按期完成。
4.4.5 制度保证
建立施工进度奖惩制度，调动和激励员工积极性，在保质保量的前提下，确保进度计划的执行。
4.4.6 后勤保证
本项目配备专职的综合管理员负责后勤保障工作，为施工人员做好后勤保障工作，以确保工程的顺利进行。
五、施工方案
5.3 施工分段、设备摆放、操作坑开挖
操作坑开挖前应做好开挖位置的详细探测，开挖过程中，做好地下管线、电缆、光缆及附近建筑物的保护，为防止土方塌方，要做好降水及必要的支撑工作。交通路及路口地带，挖出的土方要按业主要求堆放即外运到指定地点。操作坑开挖完成后按规定设置围栏、警示标志，操作坑尺寸根据管径及管线埋深确定.
线清洗、除馏
直接采用牵引PIG方法进行分段清洗、除馏，清洗分两个步骤来完成。
目的：清除污物、管内接口处焊馏、毛刺，达到HDPE管安全穿插条件。避免划伤HDPE管。
5.4. 1用机器人对管内进行穿绳并内窥检查确定是否除馏、通径。
5.4. 2如果需要先后以5T、 20T牵引机为牵引动力，对管内进行除馏、通径。按照机器人内窥检查情况，确定除馏、通径组合器尺寸，进行分级除馏、通径。
5.4．3用通径器对管段进行除馏、通径，采用牵引法进行除馏 、通径。
5.4.4通径器通径后，用PE管进行试穿插工作，检查通径、除馏效果及穿插阻力，穿插试验段划痕深度不大于PE管壁厚的15%，穿插阻力不大于30T/Km
，则通径、除馏合格，可进行HDPE管穿插工作。
5.5 HDPE管热熔焊接：
此工序作业和清洗除馏工序同步进行。依据施工作业指导书要求，技术人员编制热熔焊接工艺指导书，对焊接组人员进行技术交底。焊接组负责人指定专人做好焊接纪录。焊接过程中要严格执行工艺参数，严禁随意更改，焊接场所要注意防尘、防风、防雨。每段管线焊接完成进行气密性试压，试验压力0.1Mpa，管线稳压30分钟，无泄漏为合格。
5.5.1 焊接方法及其选择
聚乙烯管道发展至今，其常用的连接方法主要有两种，即：热熔对接连接、电熔连接。在此项工程中采用热熔对接连接。
5.5.2 热熔对接连接的原理
热熔对接连接的原理：聚乙烯管道是利用聚乙烯树脂经挤出成型而得到的。如果在一定的压力和温度下，聚乙烯树脂分子可相互连接成更长的分子链，从而使管材连接成为一体。
5.5.3 热熔对接连接工艺规程
（1）概要
1．本指导书适用于该工程用聚乙烯 PE300-350级管材、管件之间的连接。
2．操作人员应遵循该工艺规程和焊接工艺参数。
（2）使用设备
|
序号 |
设备名称 |
规格型号 |
适用管材规格 |
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1 |
热熔对接焊机 |
SHD-200/300/400/500/600/800 |
Ф200～Ф800 |
（3） 焊接参数
1．熔接温度
我公司采用HDPE300-350的聚乙烯给水管材、管件，其合适的熔接温度应在210±10℃。
2．焊接过程的操作压力和时间
将加热板放入两管端之间，加压到p1，加热时间为 t1 。其目的使初始熔融的物料在压力的作用下全部挤出，直到管材两端面每一点均和加热板紧密接触为止，保证下一步加热时，两管端能均匀吸热。
（4）设备操作工艺规程
1．焊接准备
焊接准备是焊接前必须进行的步骤，操作人员必须予以充分的重视。
A. 设备应置于平整、干燥、并有足够操作空间的场地，否则，应采取相应的措施。
B. 检查整个机具各个部位的紧固件有无脱落或松动，并予以必要处理。
C. 检查整机电器线路有无损坏，并予以必要处理。
D. 检查液压箱内液压油是否充足。
E. 确认电源与机具输入要求相匹配。
F. 将与管材规格一致的卡瓦装入机架。
G. 准备足够的支撑物，以保证待焊接管材可与机架中心线处于同一高度，并能方便移动。
H. 将焊机各部件按照要求插装连接好并检查无误。
I. 设定加热板温度至200～220℃。
J. 接通焊机电源，打开加热板、铣刀和油泵开关并试运行，检查各自工作是否正常。
2．焊接
在焊接过程中，操作人员一般应参照焊接工艺卡各项参数进行操作。但必要时，应根据天气、环境温度等变化对其作适当调整。
A. 核对欲焊接的管材规格、压力等级是否正确，检查其表面是否有磕、碰、划伤，如伤痕深度超过管材壁厚的10%，应予以局部切除后方可使用。
B. 用干净的布清除两管端的油污或异物。
C. 将欲焊接的管材置于机架卡瓦内，使两端伸出的长度相当（在不影响铣削和加热的情况下应尽可能短），管材机架以外的部分用支撑物托起，使管材轴线与机架中心线处于同一高度，然后用卡瓦紧固好。
D. 置入铣刀，先打开铣刀电源开关，然后在合拢管材两端，并加以适当的压力，直到两端均有连续的切屑出现后，撤掉压力，略等片刻，再退开活动架，关掉铣刀电源。切屑厚度应为0.5mm左右，通过调节铣刀片的高度可调节切屑厚度。
E. 取出铣刀，合拢两管端，检查两端对齐情况。管材两端的错位量不应超过壁厚的10%，通过调整管材直线度和松紧卡瓦可予以改善；管材两端面间的间隙也不应超过壁厚的10%，否则应再次铣削，直到满足上述要求。
F. 将加热板表面的灰尘和残留物清除干净（应特别注意不能划伤加热板表面的不粘层），检查加热板温度是否达到设定值。
G. 加热板温度达到设定值后，放入机架，施加规定的压力，直到两边最小卷边达到规定值（0.1×管材壁厚+0.5）mm。
H. 将压力减小到接触压力，继续加热规定的时间。
I. 时间达到后，退开活动架，迅速取出加热板，然后合拢两管端，其时间间隔应尽可能短，最长不应超过切换时间。
J. 将压力上升至规定值熔接压力，保压自然冷却。冷却规定的时间后，卸压，松开卡瓦，取出连接完成的管材。
（5） 热熔连接焊接接头外观检验要求
热熔连接完成后，应进行外观质量检验，不符合要求的应进行返工，直到检验合格为止。复合法兰连接螺栓连接用力均匀，对称拧紧，管材管件连接时应尽可能的对正法兰连接应平行同心
（6）注意事项
A. 因HDPE管在穿插过程中要承受较大的拉伸力，而且内衬HDPE管又是薄壁管，所以在热熔焊对接连接时，一定要校正两对应连接管的同轴度，防止偏心，导致接触面过小，不能形成均匀的卷边，影响焊接强度。
B. 焊接完毕时一定要在保压状态下自然冷却，直至冷却到环境温度。切忌人为强制冷却以免造成焊缝应力集中。
C. 如遇大风和雨天，焊接必须在防风、防雨棚中进行，以免影响焊接质量。
D. 如果环境湿度较大，在焊接前应对焊口进行干燥处理。
E. 在HDPE管穿插之前，要用专用工具刮平外部焊缝卷边，以减小穿插阻力，同时保证HDPE管与钢管内壁达到紧密贴合。
管线焊接完成进行气密性试压，由于管线分段多，每一段PE管进行气密性试压浪费时间，可以把几段连接后进行整体试压再分割，具体分几段试压可根据现场地形确定。试验压力0.1Mpa，管线稳压30分钟，无泄漏为合格。
5.6 HDPE管内穿插
5．6.1试验段穿插
在正式穿插前，先用一段长度为6米的试样HDPE管段进行试穿插，主要目的是：（1）检查待修复主管的通径；（2）确定摩擦阻力的大小；（3）检查试样衬管的表面损伤情况，确定待修管道的内表面状况。若试穿插遇阻或者表面损伤严重，须对待修主管做进一步的处理
5.6.2管线的分段穿插
穿插作业在HDPE管焊接完成，试压合格后及清洗、试穿插合格后进行。穿插前分别调试缩径机、牵引机至最佳状态。
HDPE管经缩径机缓慢拖入管道，缩径机的进给速度略小于牵引速度。机械式牵引机牵引速度控制在15~18米/分钟，液压式牵引机的牵引速度控制在3~8米/分钟。
牵引机和管线的固定问题，要采取牢固、简洁方便的固定方法，把牵引机和管线连接在一起。
5.7 接头连接
管线连接采用复合法兰连接，每段HDPE管穿插后，借助压力和温度使内衬管管径回弹膨胀，内衬管外壁过盈贴附于主管道内壁，形成牢固的管中管，然后对于HDPE管余量进行处理、焊接PE复合法兰。
5.7.2阀门连接
阀门处的改造采用复合法兰连接方式，在预先挖好的阀门改造坑处断开已穿插好的HDPE管，电熔焊好复合法兰，连接好阀门后用钢护套进行防腐处理。