给排水工程承插式柔性接口钢管的口型及加工

周巍峰  李鸿勇

（烟台豪德博尔机械设备有限公司  264000）

摘  要:所谓的柔性接口是指在管道承插口的止封口。上放入橡胶密封圈，然后施力将管端插入，形成一个能适应一定范围内的水压和位移的封闭管道的连接接口。管与管的连接处采用密封圈进行密封，并且轴向可以实现一定角度的偏转。在给排水工程中已有大量的应用案例并且有显著的优势，但该类管道的标准及加工是制约承插式柔性钢管管道发展的问题之一。

关键词:柔性接口钢管密封结构管口加工3PE防腐

0 引言

目前大口径输水管道多采用焊接的连接方式，管沟沟底空间狭小，钢管的管径大、径厚比大，管口刚性低、椭圆度大，所以现场对口焊接施工比较困难，容易出现错边现象，并且焊接过程中会破坏防腐层。施工过程受现场条件及人为主观因素的的影响，不可避免的会造成焊缝质量缺陷，进而导致管口连接处的强度降低。当地形、压力、载荷、温度等产生变化时，极易造成管道爆裂。因此，采用现场对口焊接工艺的传统钢管存在施工难度高，作业效率低，成本高，质量缺陷隐患大，抗震性差，管道使用安全和使用寿命得不到保障等缺点。

1 钢管承插连接的优势

承插式连接早期多采用预应力混凝土管和球墨铸铁管，这类管材安装方便，应用成熟，但是存在壁厚大、耐压强度低、韧性和塑性差等缺点，钢管则具有强度高、韧性好、能承受较高的内、外压等优点。钢管承插式柔性接口连接是消除管道的温度应力和地基不均匀沉降引起的纵向应力的先进管道连接技术，能有效提高钢管结构安全可靠性。承插式柔性接口钢管具有成型精度高、止水性好、防震性能优、安装便捷、施工简单、不破坏防腐涂层等特点，在给水排水工程中应用，其经济效果好，对于输水管网的运行质量和运行安全具有十分重要的作用。

2 承插接口的型式

目前我公司设备可以加工的承插接口的几种型式:型单胶圈接口，D型双胶圈接口，以及我们自主研发的自锚式双胶圈接口，以上三种为柔性接口，橡胶密封圈的性能符合GB/T21873给排水管道及污水管道用接口密封圈的材料规范要求，其中T型单胶圈密封的型式试验已经完成。另外，附带介绍一-种球形承插式焊接密封的刚性接口。

2.1 单胶圈密封结构

其胶圈是通过承口定位进入密封区，当胶圈承受管道内压时，越向外端位移，其压缩比越大的胶圈轴向自紧、径向紧密密封的结构装置。我们参照的是GB/I13295-2008水及燃气管道用球墨铸铁管的国家标准，密封圈与球墨铸铁管完全通用。

根据国知局知识产权维权保护中心给出的定论，因球墨铸铁管的标准及相关数据在2008年就已经公布，该管口型式在公开之日起在知识产权领域就定义为现有技术并且不区分管材，所以该密封型式不存在专利的权属问题。

2.2 双胶圈密封结构

在钢管插口套入两条胶圈，其胶圈是采用滑进形式进入密封区，形成轴向自紧、径向密封的柔性连接钢管接口。我们以6B/1968200页应力钢筒混凝土管的相关标准和参数为依据进行开发，双胶圈更加安全可靠，并且相对其它承插密封型式最大的优势是现场施工过程中承插口连接起来就可以打压进行密封测试，提高了施工效率。

2.3 自锚式双胶圈密封结构

该结构是我们自主研发的一种管口密封型式，在双密封的基础上增加了具有防脱作用的钢圈，有效解决了承口和插口脱离的风险，增加了承插口之间连接的可靠性和安全性。

2.4 球形承插式焊接密封结构

该结构为刚性接口，承口和插口与管体为圆弧过渡，插口的外径比承口的内径略小，且插口的圆弧端部可伸入承口的内壁形成搭接，并可沿承口内壁轴向摆动0~5度角。该结构增加了管口的刚性，同一口径可以选择壁厚低一级的钢管，现场对口焊接简便，实用性很强。

3 加工设备概况

目前现有的两种加工方法是旋转辊压成型和液压扩胀--次成型，我们设备采取的是第二种加工工艺，通过内模和外膜的挤压成型，并且不需要中频加热，在一套主机设备上通过更换模具即可实现以上四种不同型式的钢管接口加工。

生产线由承口加工主机、插口加工主机、中位调整装置、扩口辅助装置、液压系统、电控系统组成。

3.1 艺流程

（1）经过检验合格的钢管吊装到上料台架。

（2）检查钢管两端，同时将两端口的内外焊筋进行打磨磨平。

（3）打磨后的钢管传动到中位调整装置，将钢管调整到居中位置。

（4）调整好中位的钢管传动到承口主机，托辊将钢管升起，后部夹紧装置将钢管推压在扩口装置上。

（5）承口压制完成后，将钢管返回到中间位置，然后传动到插口位置。

（6）插口托辊将钢管升起，夹紧装置将钢管推压到插口装置上，插口装置对钢管进行压制，压制完成后，将钢管返回到中间位置。

（7）压制完成后的钢管传动到成品区待检。

3.2 加工范围

满足GB9711、API5L等制管标准的ERW管/螺旋缝埋弧焊管/直缝埋弧焊管，DN200-DN1600，壁厚4-16mm，长度12m，通过更换模具实现不同型式和规格的管口加工。

3.3 性能特点

（1）液压扩胀的加工形式，无需加热，通过内外模具的挤压一次性成型，每小时可加工10根管，生产效率很高并且管口的成型精度有保障。

（2）设备颠覆传统的立式结构改用卧式，安装无需做地面基础，对厂房的高度无特殊要求。

（3）结构紧凑，移动方便，可根据项目需求随时将设备转运至工程施工地区，极大的降低了管道的运输成本。

（4）自动化程度高，操作屏幕设定好管径和壁厚，除扩口前的焊筋打磨和扩口后的检验，中间过程无需人为干预，降低了人工使用成本。

4 3PE防腐

目前钢管防腐方式有，液态油漆、环氧粉末、PE粉末和3PE等多种方式。常规的3PE防腐仅能对外形规则，圆度较好的钢管进行外部防腐，对于管口进行了承斯加工的钢管不能进行传动，也无法进行防腐。针对3PE生产线存在的这个问题，我们对钢管传动进行改进。保证生产线可以平稳的进行扩制后的承插钢管传动，从而可以完成承插钢管在3PE生产线的内外防腐，解决了承插钢管不能做3PE防腐的行业痛点，提高了承插钢管的防腐效率，增加了承插钢管的适用范围。

5 结语

我国供水管网运行老化，管材使用落后，平均漏损率达17.66%，部分城市高达30%以上。随着城市输水的发展,输水管道的管径越来越大、输水距离越来越长，输水管线经过的地域地址条件愈加复杂。因此，我们必须科学合理的选择输水管材，大力改造供水官网系统，使用高性能的防腐和密封材料，提高供水管网运行质量和安全，降低管网漏损率。作为承插式管道加工设备的制造厂家，我们将致力于解决设备及管口加工存在的技术短板问题，为推动管材加工的规范和行业发展贡献自己的力量。

参考文献:

[1]《给排水工程承插式柔性接口钢管管道技术规程》 T/CECS492-2017

[2]《橡肢密封件给、排水管道及污水管道用接口密封圈材料规范》GB/T21873

[3]《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332

[4]《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB 50268

[5]《城镇给水排水技术规范》 GB 50788

[6]《给水排水工程埋地钢管道结构设计规程 》CECS141:2002

[7]《低压流体输送用焊接钢管》GB/T 3091

[8]《普通流体输送管道用埋弧焊钢管》SY/T5037

[9] 《给水涂塑复合钢管 》CJ/T120