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异径HDPE管穿插法修复在线旧管道-
一、前言
高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,以后简称HDPE)塑料管具有极好的化学稳定性、超低的摩擦阻力系数、优异的耐磨性能和良好的抗冲击性能以及适应温度范围较宽、承压能力好、耐老化等突出的优点，因此在管道工业界越来越得到广大使用者的高度重视。
对腐蚀严重或泄露的旧铁管和钢管，内衬HDPE构成结构性复合管，可达到恢复管线功能、延长使用寿命的目的。性能优异的HDPE管能大幅度地提高在线旧管道的承压能力、耐腐蚀性能和输送能力，而其成本仅为钢管的40%左右。因此，内衬HDPE管来修复在线旧管道，具有明显的经济效益和社会效益。尤其是在城市不可开挖地段对不能以新汰旧的管线进行重建的情况下，效益更为显著。
为此，我公司与石油大学、青岛化工设计院、青岛市煤气公司有关研究人员，对穿插HDPE管修复在线旧管道技术进行了研究，开发出异径HDPE管缩径穿插自动复原贴合技术和高温压制复合法兰接口技术，取得了三项国家发明专利，开创了管道防腐或修复技术的又一新领域。该技术为国内首创，可成功地解决供气、供水、输油、排污及酸碱输送管道的防腐在线旧管道的修复问题。
二、原理与方法
1．异径HDPE管缩径穿插自动贴合技术
异径HDPE管缩径穿插自动贴合技术的原理如图1所示。
该技术设计使用热塑性HDPE管，它具有变形后能自动恢复原始物理形状的特性。选用的内衬HDPE管的外径比待修复主管道的内径略大一些。穿插时，让连接好的HDPE管首先通过专门设计的滚轮缩径机。从缩径机出来的HDPE管的直径将缩小10%左右，小于待修复主管道的内径。直径比主管道内径小的HDPE管，在一定的牵引力和一定的速度下很容易拉入主管道。拉力撤消以后，聚乙烯管慢慢恢复到原来的直径，数小时后内管与外管紧紧结合在一起。
实验表明，HDPE管从缩径机出来时，直径稍微有些增大，而后在一定的拉伸力作用下，直径使稳定在所设计的数值，直到拉力被撤消。在整个穿插过程中直径的变化规律如图2所示。
对于一定的收缩比，所需的拉伸力与HDPE管的屈服强度和横截面积成正比关系：
F＝ΚσyA
式中：F-拉伸力，千牛；
K-系数，取值与HDPE管的直径和收缩比有关；
σy—HDPE的屈服强度，千牛/厘米2；
A—HDPE管的横截面积，厘米2。
在穿插过程中，为确保HDPE管不被拉断，最大拉伸力不能超过材料屈服强度的二分之一。据此由公式可以计算出对应于一定直径和收缩比的HDPE管的最大允许壁厚。
2．高温压制复合法兰接口技术
管道的连接设计使用在管端高温压制聚乙烯与钢法兰紧密结合的复合法兰的连接方法，如图3所示。
首先，将多余的HDPE管按预定的长度切下，聚乙烯隔热加固垫安装在伸出的HDPE管上，再加一个限流金属环。然后，用专门设计的复合法兰高温压制装置，将伸出的HDPE管加热到压缩成型所需的温度，压缩HDPE管形成聚乙烯与钢法兰紧密结合的复合法兰，用以连接相邻的两段管道。
这种管道连接方法通过衬管与主管法兰端面拟合，可在衬管与主管之间和两管段之间形成有效的密封，具有很高的承压能力。
[1] [2] [3]