谈钢铁工业供水管道不停水移位改造

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摘要：研究分析供水管道移位抬高的基本设计方案，为此后钢铁工业区域供水管道的改造工作提供更多借鉴依据。确定供水管道的材料与种类，结合钢管弹性变形的基本特征，指出管道支架可移位抬高的最大变形量，在保证不停水的基础上，明确改造方案，并进行验证。通过方案设计完成了供水管道的改造工作，消除了安全隐患。生产用水管道的不停水移位操作，不会影响主设备的正常运行，保证了改造的科学性与合理性，可以在同类项目中得到推广与应用。

关键词：供水管道；不停水；移位抬高；改造实践

引言

供水管道输水的基本原则便是保质保量、安全畅通，在此基础上合理节约空间与成本，将部分供水管道架设于其他管道支架上。而随着使用时间的延长，管道支架会出现老化问题，此时需要重新建设支架，并合理移位脱离部分管道。但采用停水移位方法会导致主线设备停产，且影响人们的正常生活，造成较大的经济损失。对此，相关工作人员应在此基础上设计不停水移位抬高方案［1］。本文便以此为背景，分析了供水管道不停水移位抬高的改造实践，通过实际案例分析，指出了方案的可行性，保证了改造要求。

1供水管道材料种类及选择

1.1供水管道材料种类

供水管道材料种类包括：（1）主材，基本的供水管道材料包括球墨铸铁管、钢管、普通铸铁管、水泥压力管、石棉水泥管、PVC－U管、PE管以及PAP铝塑复合管等类型；（2）附件，包括止回阀、流量调节阀、减压阀、水表、消防栓以及水龙头等。

1.2供水管道材料选择

1.2.1主材在选择主材时，应进行质量比较，尽量降低使用成本。相较于钢管、传统铸铁管、镀锌管等，塑料管具备更大的优势，其阻力较小、内部光滑且具备良好的密封性，可以耐腐蚀。但塑料管的刚性与硬度较差，耐低温能力较差，防变形与稳定能力不足［2］。因此管径为DN200mm及以下的供水管道可以选择塑料管。PE管具备良好的可焊接性，抗裂性能较强，正常条件下的使用寿命较长，且可以解决饮水二次污染问题，抗冲击强度较高，可以直接焊接而不使用管件，适用于DN200mm及以下的供水管道。球墨铸铁管具备较强的韧性与强度，耐腐蚀性能好，重量较轻，使用寿命长，可以承受较大的路面荷载力，加之其采用柔性接口，安装流程简单，适用于DN300～1200mm的供水管道。预应力钢筒混凝土管具备较强的耐腐性，抗压与抗拉能力较强，且维护方便，适用于DN1200mm以上的供水管道［3］。

1.2.2管件在选择管件时，施工人员应充分结合实际的施工条件，管件材质、表面光洁度以及尺寸精度比直管差，接口处极易发生漏水问题，因此应保证主材与配件的配套性，比如主材采用球墨铸铁管时，配件也应采用球墨铸铁配件，其次可以考虑使用钢件［4］。在选择管道接口时应保证密封性，并消除温差引起的管材线性伸缩问题，保证良好的经济性。

1.2.3管道阀门选择管道阀门时应尽量减小影响范围，布置数量少确保调度灵活。一般情况下，应尽量选择操作力矩小、密封性能良好的阀门，保证传动机构的精度，做好防腐工作，最大程度降低故障的发生几率。闸阀、蝶阀、球阀、止回阀、排气阀等均属于供水管道中的常用阀门，对于DN300mm以下的供水管道，应尽量选择软密封闸阀，利用橡胶充分包裹，避免出现渗漏问题。同时，还应保证零件制造精度，任何部门可以达到互换的效果，可以不停水更换填料。对于DN200mm以下的供水管道，属于室外小孔径，建议采用直接埋地闸阀。DN300mm以上的大口径阀门时，应尽量选择蝶阀，其重量较强且阻力小，可以提升泵转效率。且安装时无需使用螺栓固定，结构简单，密封性良好［5］。排气阀应尽量选择复合式高速进排气阀，保证供水管道在充水时可以高速排气，并在管道运行时自动排出水中的空气，且当管道出现负压问题时，可以自动高速进气。在选择止回阀时，应将其作为停水、停泵防止水倒流的设备，最大程度地缩短停水时间。一般情况下，管道应选择无磨损球形止回阀，其具备良好的密封性，可以立式安装，也可以平式安装，在加快关闭速度的基础上，保证了止回水的灵敏度，延长使用寿命。

2管道弹性移位的参数计算方法

钢管受自身重力与外力的影响，很容易发生弹性弯曲变形问题，在此基础上改变管道的走向，适应高程变化的过程被称为弹性敷设。在标准范围内，管道出现的弹性敷设弯曲不会影响管道的正常使用。但弹性敷设管道曲率半径应满足标准要求，不得小于钢管外径的1000倍。在计算管道弹性移位参数时，应假设曲率半径所在圆与弯曲形状重合，管道弹性弯曲变形量较小［6］。支架可变性抬高的最大值即为两个支架间的长度与管道偏离最大处。

3工程实例分析

3.1工程概述

本次不停水供水管道移位抬高项目位于大型钢铁企业部分工业区域内，供水管道型号为DN500mm，分支两路。分别为工业净水与生活用水，其中生活用水管道设置于A区域内，工业净水管道设置于B区域内，架设于煤气管道支架，保证两个支架的间隔距离为11m。随着使用期限的延长，煤气管道支架开始出现老化问题，甚至开裂，严重影响了正常使用。对此，应移位供水管道300m距离，并在管道下方重新设定支架。在安装支架过程中，可以停水移位生活用水管道，但无法脱水移位部分生产用水的管道。

3.2改造方案

管道移位期间，工业净水管道的移位抬高不可在停水状态下进行，结合塑性变形与钢管变形因素，工作人员应在结合管道施工经验的基础上，做好管道错位的矫正工作，及时更新阀门，并打斜铁加固，结合供水管道弹性敷设理念，明确供水管道在不停水情况下进行移位抬高的设计方案。根据钢管敷设规范，工作人员应计算支架处最大变形量。在移位抬高过程中，会逐渐减小管道变形量，因此应根据单个煤气支架移位抬高数据计算最大变形量。移位管道支架相邻侧架的长度设计为22m，以此设定待抬高管道的最短长度，确定移位抬高前与移位抬高后供水管道最大偏离值，并在支架可变性抬高中作为最大抬高值［7］。随着曲率半径的减小，供水管道弯曲量不断增大，最大变形量也随之增加，通过引用专业公式计算管道支架可提升的最大变形量，可知为148mm，但整个计算过程中并未包括管道径向拉伸量。但抬高期间，若不断开供水管道，则会在移架时产生拉伸应力。不停水在线运行过程中，供水管道还会受到水压等因素的影响。通过实际计算，在本次供水管道移位抬高实例中，当抬高量在20～30mm范围时，则可以脱离煤气支架，与临界值存在一定的富余量。

3.3实施及效益估算

通过上述移位抬高方案的制定，理论层面，抬高量与临界值存在一定富余，但管道移位时还会受到管道水压、拉伸应力等因素的影响，且无法定量描述，施工人员只可以根据经验进行分析。为了保证工业净水管道不停水移位抬高的可行性与可靠性，施工人员在实验时先在生活用水管道进行，发现可以在停水期间进行移位。结合实际情况设定管道的改造方案，之后将支架设立于煤气支架两侧，保证6～8m的间距范围，利用千斤顶缓慢抬高制作托架，发现原支架上管道存在脱离问题［8］。当抬高千斤顶30mm时，煤气支架管道随之抬高，距离大约为18～22mm，但两侧原支架的管道并未随之抬高，整体变形程度较小。在此改造工程中，根据此种方法移位抬高所有点位，且在生活用水管道试验中并未发现任何问题，半个月后工业净水管道也顺利实现不停水移位抬高。验收时观察供水管道支架开裂程度、弯曲度等因素，结果发现，在本次抬高改造过程中，主线设备保持正常运行，顺利完成了供水管道的整改工作，保证了安全性，估算可减少200万元以上的停产损失费用，经济效益良好。

4结束语

本文指出了用水管道在更换设备支架或移位时存在不方便停水的问题，据此指出了不停水移位抬高的设计方案和优化改造方法，明确了不停水移位抬高的具体流程。发现不停水改造可以为企业节约生产费用，消除安全隐患，值得在此后工程中进一步推广使用。

参考文献：

［1］初彦廷，侯蕊．带压开孔封堵技术及其在石油化工企业的应用［J］．中国石油和化工标准与质量，2011，31（4）：238．

［2］李作琨，肖军，孙维，等．管路带压开孔封堵新技术在海洋石油平台上的应用［J］．中国修船，2005（3）：38－41．

［3］赵宁，肖冠军，张兵强，等．带压开孔、封堵技术在阿赛线工程中的应用［J］．当代化工，2013（5）：635－638．

［4］周家宾．带压开孔与封堵技术在大孔径高炉煤气管道上的应用［J］．冶金动力，2013（11）：23－25．

［5］李国栋．带压开孔、封堵技术在热力管道抢修中的应用［J］．建筑技术开发，2010（12）：71－72．

［6］侯丽君，高永民，廖聪．不停水带压开孔及封堵技术在供水管道施工中的应用［J］．四川水力发电，2018，37（6）：149－150．

［7］肖莉．供水管道不停水加装闸门技术专家评审会在青岛召开［J］．建设科技，2012（1）：151．

［8］吴国智，孙明刚．浅析供水管道检漏及维修技术［J］．区域治理，2019（1）：267．

作者：尹建萍 单位：山西焦煤西山煤电公用事业分公