第八章 管道
第一节 塑料管
塑料管的特点是重量轻、易搬运、内壁光滑、输水阻力小、耐腐蚀、价格较低廉,以及施工安装方便,是节水灌溉工程普遍采用的管材。目前常用塑料管材主要有硬聚氯乙烯管、聚乙烯管等。
一、硬聚氯乙烯管
硬聚氯乙烯管是指按一定的配方比例将聚氯乙烯树脂与各种添加剂均匀混合,加热熔融,塑化后,经挤出、冷却定型而成。按结构形式分为实壁管、双壁波纹管、加筋管三种。按公称压力分为低压不大于0.4MPa和中高压两类。
(一)普通硬聚氯乙烯管(PVC-U)
普通硬聚氯乙烯实壁管横截面为实心圆环结构,其规格系列见表8-1和表8-2。硬聚氯乙烯(PVC-U)管材长度一般为4m、6m,也可由供需双方协商确定。
表8-1 低压实壁管公称压力和规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
注 1.公称壁厚(en)根据设计应力(σs)8.0MPa确定。
2.本表规格尺寸适用于低压输水灌溉工程用管。
表8-2 中高压实壁管公称压力和规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
注 1.公称壁厚(en)根据设计应力(σs)12.5MPa确定。
2.本表规格尺寸适用于中、高压输水灌溉用管。
(二)硬聚氯乙烯(PVC-U)双壁波纹管
硬聚氯乙烯(PVC-U)双壁波纹管是一种内壁光滑,外壁呈波纹状的结构壁管材。双壁波纹管适用于工作压力不大于0.2MPa的输水工程,双壁波纹管规格尺寸见表8-3。
表8-3 硬聚氯乙烯(PVC-U)双壁波纹管规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
续表
注 硬聚氯乙烯双壁波纹管的连接方式为密封圈承插式连接。
目前生产硬聚氯乙烯双壁波纹管材的厂家较少、规格不全,选用时须了解厂家所生产规格。
(三)硬聚氯乙烯(PVC-U)加筋管
硬聚氯乙烯(PVC-U)加筋管适用于工作压力不小于0.2MPa的输水工程。加筋管规格尺寸见表8-4。
表8-4 硬聚氯乙烯(PVC-U)加筋管规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
(四)其他硬聚氯乙烯管
随着管道输水灌溉技术发展,近年来出现了一些新型的硬聚氯乙烯管材,如:通过添加水泥生产的水泥硬聚氯乙烯管材,改善了管材抗老化性能,提高了强度;缠绕环向钢筋生产的加筋硬聚氯乙烯管材,提高了大口径管材的强度、减小了壁厚、降低了造价。
二、聚乙烯管
聚乙烯(PE)管因材质柔软、重量轻,抗冻胀能力强,常应用于节水灌溉工程,尤其广泛适用于高寒地区和管沟开挖难以控制的山丘区。农业灌溉常用聚乙烯(PE)管按树脂级别分为低密度聚乙烯(LDPE、LLDPE或两者混合)和PE63级、PE80级三类。
(一)低密度聚乙烯管
低密度聚乙烯又称为高压聚乙烯,相应管材又称为高压聚乙烯管。低密度聚乙烯管的公称压力和规格尺寸见表8-5。
表8-5 低密度聚乙烯管公称压力和规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
续表
(二)PE63级聚乙烯管
PE63级聚乙烯管规格尺寸见表8-6。
表8-6 PE63级管公称压力和规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
(三)PE80级聚乙烯管
公称压力和规格尺寸见表8-7。
表8-7 PE80级管公称压力和规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
(四)加筋聚乙烯(PE)管
加筋聚乙烯(PE)管以聚乙烯树脂为主要原料,挤出成型过程中,在管壁内按均匀连续螺旋形设置受力线材,复合制成的一种新型管材。加筋聚乙烯管应用PE63级及以上级别树脂,受力线材为碳素弹簧钢丝。
灌溉用加筋聚乙烯(PE)管工作压力为:0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa。其规格尺寸见表8-8。
表8-8 加筋聚乙烯管规格尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
续表
聚乙烯管长度一般为6m、9m、12m,也可由供需双方商定;盘管盘架直径不应小于管材外径的18倍,盘管展开长度由供需双方商定。盘管技术规格与参数见表8-9。
表8-9 盘管技术规格与参数参考值
三、硬塑料管材连接方式与配套管件
硬塑料管的连接方式有扩口承插式、套管式、组合锁紧式、螺纹式、法兰式、热熔焊接式等。同一连接方式中有多种连接方法,不同的连接方法的适用条件、适用范围及选用的连接件亦不同。因此,管道连接方式选择时,应根据管材的种类、规格、管道设计压力、施工环境、连接方法的适用范围、操作人员技术水平等因素综合考虑。
(一)扩口承插式
扩口承插式连接是应用最广泛的一种管道连接方式,主要有扩口加密封圈承插连接和溶剂黏合式承插连接等。
同径管道连接一般不需要连接件,只是在分流、转弯、变径等情况时才使用管件。塑料管件一般带有承口,采用溶剂黏合或加密封圈承插连接即可,见图8-1、图8-2 。
图8-1 溶剂黏合式承插连接管件示意图
图8-2 加密封圈承插连接管件示意图
图8-3 套管式连接管件示意图
1—塑料管;2—PVC固定套管;3—承接口端;4—PVC螺帽;5—平密封垫
对于双壁波纹管,可选用溶剂黏合式承插管件,连接时用专用橡胶圈密封,亦可加胶黏结。
(二)套管式
对于无扩口直管的连接,常采用套管连接,即用一专用接头将两节管连接在一起。接头与管连接后成为一整体,不易拆卸,接头成本较低,套管式连接管件见图8-3。
(三)组合锁紧式
组合式锁紧连接多用于聚乙烯等管以及设计工作压力较高的聚氯乙烯管。组合式锁紧连接见图8-4,通过紧锁箍将管连接以承受较高压力。组合锁紧式直通、三通、变径和弯头等管件主要用于管径不大于63mm的低密度聚乙烯管材。
图8-4 组合式锁紧连接示意图
图8-5 法兰连接
1—塑料管;2—活套法兰盘;3—法兰垫环;4—垫片
对于管径大于63mm的管件,一般为法兰连接,见图8-5。
(四)塑料管件规格系列
目前灌溉工程使用的管件多为塑料管件,主要包括溶剂黏结型和弹性密封圈连接型。在灌溉系统设计压力不大于0.32MPa时,可选用建筑排水用管件;在灌溉系统设计压力不大于1.0MPa时,可选用建筑给水用管件。标准塑料管件类型与公称直径见表8-10,基本尺寸见表8-11和表8-12。
表8-10 标准塑料管件类型与公称直径(GB/T 23241—2009) 单位:mm
表8-11 溶剂黏结型承口基本尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
表8-12 弹性密封圈连接型承口基本尺寸(GB/T 23241—2009) 单位:mm
四、软质管
在低压喷微灌系统中,为了降低一次性投资,或为了田间移动、存储管理方便,常选用轻便柔软易于盘卷的软质管。软管按其材质可分为薄膜塑料软管、涂塑软管、双壁加线塑料软管、涂胶软管、橡胶管、橡塑管等,聚乙烯塑料软管和涂塑软管最为常用。
(一)聚乙烯塑料软管
聚乙烯塑料软管也称聚乙烯薄膜塑料软管,在节水灌溉系统中常用线性低密度聚乙烯塑料软管(LLDPE塑料软管),部分产品规格见表8-13。
LLDPE塑料软管力学性能指标一般要求:
(1)拉伸强度(纵、横向)不小于20MPa。
(2)断裂伸长率不小于600%。
(3)直角撕裂强度(纵、横向)不小于10MPa。
(4)折边横拉强度不小于20MPa 。
表8-13 LLDPE塑料软管规格(GB/T 23241—2009)
注 表中壁厚供参考,不同厂家生产的同一折径的管材壁厚不尽一致。
(二)涂塑软管
涂塑软管是用锦纶纱、维纶纱或其他强度较高的材料织成管坯,内外壁或内壁涂敷聚氯乙烯(PVC)或其他塑料制成。根据管坯材料的不同,涂塑软管分为锦纶塑料软管、维纶塑料软管等种类。涂塑软管具有质地强、耐酸碱、抗腐蚀、管身柔软、管壁较厚等特点,使用寿命可达3~4年。管材规格见表8-14,产品应表面光滑平整,没有断线、抽筋、松筋、内外糟、脱胶、气孔和涂层夹杂质等缺陷;壁厚均匀,其厚薄比不得超过43。必要时还应根据表8-15耐压试验要求进行压力试验。
表8-14 涂塑软管规格(GB/T 23241—2009)
注 摘自GB 9476—88。
表8-15 涂塑软管的耐压试验压力(GB/T 23241—2009) 单位:MPa