钢骨架塑料复合管应用技术综合手册.docx

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1、钢骨架塑料复合管应用技术手册目录一、钢骨架塑料复合管产品特点、规格及应用2二、钢骨架塑料复合管原料性能要求5三、钢骨架塑料复合管主要性能参数6四、钢骨架塑料复合管公称压力计算8五、钢骨架塑料复合管水力计算11六、钢骨架塑料复合管的管道设计14七、钢骨架塑料复合管的管道布置21八、材料验收、存放、搬运和运输23九、钢骨架塑料复合管的管道连接24十、钢骨架塑料复合管的管道敷设26十一、钢骨架塑料复合管的试压与验收29十二、钢骨架塑料复合管工程施工质量保证32十三、钢骨架塑料复合管热膨胀及收缩问题的分析和解决办法33附录一：钢骨架塑料复合管化学稳定性35附录二：燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管抢修规程3

2、9一、 钢骨架塑料复合管产品特点、规格及应用1.1产品特点钢骨架塑料复合管材（件）是一种集钢材与热塑性塑料两种材料优点于一身，有着优良的综合性能的新型复合管材产品。钢塑两种材料以结构复合方式复合。管材是由缠绕并焊接成型的管状钢丝网作为加强骨架镶嵌在热塑性塑料管壁中间构成，管件的加强骨架是用薄钢板均匀冲孔后卷筒焊接制成（如图1.1和图1.2）。管道采取电熔和法兰连接两种方式（如图1.3和图1.4），连接处强度不低于管材本体。 图1.1 金属骨架塑料复合管材截面示意图图1.2 管件结构示意图 图1.3 电熔连接 图1.4 法兰连接钢骨架塑料复合管具有防腐、不结垢、光滑低阻、保温、不结露、耐磨、质轻

3、等塑料管的共同特点，而且其独特的结构还造就了如下特点：（1）抗蠕变性能好，持久机械强度高由于塑料在常温及应力作用下会发生蠕变，在较高持久应力下会发生脆性断裂，因此纯塑料管材的许用应力及承压能力较低。而钢材的机械强度约是高密度聚乙烯塑料的10倍左右，且在聚乙烯使用温度范围内十分稳定，不发生蠕变。将钢骨架与聚乙烯塑料复合后，钢骨架可有效地约束塑料的蠕变，使塑料本身的耐应力水平也大大地提高。因此钢骨架塑料复合管材的许用应力与聚乙烯管材相比有大幅度提高。（2）耐温性能好聚乙烯管材的强度在其使用温度范围内一般随温度提高而降低，温度每提高10其强度约降低10%以上。由于钢骨架复合管强度约2/3是由钢骨架所

4、承担，所以其强度随使用温度的提高而降低的程度低于聚乙烯管材。实验结果表明每提高10，钢骨架塑料复合管强度降低5%以下。（3）刚性、耐冲击性好、尺寸稳定性好，又有适度柔性，刚柔相济。钢的弹性模量通常是高密度聚乙烯弹性模量的200倍左右，由于钢骨架的加强作用使钢骨架塑料复合管的刚性、耐冲击性及尺寸稳定性优于纯塑料管材，同时由于网状钢骨架本身又是一种柔性结构，从而使复合管在轴向也有一定柔性，因此该管材具有刚、柔结合的特点，从而使装卸、运输、安装的适应性及运行的可靠性好。地上安装可节省支座数量，成本低，地下安装可有效承受由于沉降、滑移、车辆等造成的突发性冲击载荷。中小管径可作适当弯曲随地势起伏布置，节

5、省管件。（4）热膨胀系数小由于普通碳钢线膨胀系数为10.612.210-6（1/），聚乙烯管材线膨胀系数为17010-6（1/），钢骨架塑料复合管在网状钢骨架的约束下，复合管材的热膨胀性大大改善，低于常用的塑料管材。通过测试，钢骨架塑料复合管线膨胀系数为35.435.910-6（1/），仅是普通碳钢管材33.4倍。实验结果表明，埋地安装时一般可不用热补偿装置，管材采用蜿蜒状铺设即可起到吸收（或释放）膨胀的作用，从而使安装成本降低。（5）不会发生快速开裂纯塑料管特别是大口径纯塑料管在持久环向应力的作用下，易产生突发外部载荷、局部缺陷、应力集中等造成的快速开裂（瞬间几百米至千米以上），因此目前国际

6、上对管材塑料的抗快速开裂性能提出了很高的要求。由于钢网的存在使塑料的变形及应力均不会达到其产生快速开裂的临界点，因此从理论上讲钢骨架复合管不存在快速开裂，实际试验也证明了这一点。（6）钢、塑两种材料复合均匀可靠。目前市场上的钢塑复合管由于钢、塑之间的复合是连续规范的界面。长期使用在交变应力的作用下易脱层，导致连接处泄漏，内部出现瓶颈状收缩，堵塞介质流动。与其相比，钢骨架塑料复合管是网状结构，钢网与塑料互相交织浑然一体，复合表面积大而不规则，两种材料互相约束力大而均匀，应力集中小，不会发生脱层现象。（7）双面防腐钢骨架复合在塑料之中，管材内外表面具有相同的防腐性能，耐磨，内壁光滑，输送阻力小，不

7、结垢，不结腊，节能效果明显，用于地埋及有腐蚀性环境条件下十分经济方便。（8）自示踪性好由于钢骨架的存在，使埋入地下的钢骨架塑料复合管可以用通常的磁性探测的办法寻找定位，避免由于其它挖掘工程而造成的破坏。而这种破坏是纯塑料管及其它非金属管发生最多的破坏。（9）产品结构性能调整方便灵活可以通过改变钢线直径、强度、网格间距、塑料层厚度、塑料种类来调整产品的结构与性能，以满足不同的耐压、耐温、防腐要求。（10）制造成本低、性能价格比高、市场竞争力强材料成本是管材制造成本的主体，钢材价格是塑料价格的1/3左右，而钢骨架塑料复合管的钢丝与塑料的用量比在1.2:1左右，所以较大直径钢骨架塑料复合管的制造成本

8、低于功能与其相同的塑料管材，从而具有更强的市场竞争力。上述特点决定了钢骨架塑料复合管优越的安全可靠性和经济性，其不仅能满足目前普通塑料管适用范围内的要求，而且可以更大程度地适用于各种工业领域，取代不锈钢等金属防腐管材。1.2产品规格及参数1.2.1管材系列表1.1 管材系列公称内径Dn（mm）65100150200250300350400500公称璧厚e（mm）991212.512.512.5151516公称压力（MPa）工业2.51.62.01.61.251.61.01.61.01.61.01.61.01.6燃气1.00.80.80.70.80.50.80.440.80.440.80.440

9、.80.440.8给水2.51.61.61.61.01.61.01.61.01.61.01.61.01.6工业增强型4.04.03.23.23.23.22.52.02.0注：公称压力是管材在预期寿命50年，输送20且相对管材塑料具有化学稳定性的介质时允许使用的最大压力，若实际使用压力高于公称压力，应调整钢骨架的强度，使产品爆破压力使用压力3（输送介质是水）或爆破压力使用压力3.01.6(输送介质是燃气)，若介质温度高于20时，公称压力应进行修正。输送液化石油气（气态）时最大工作压力为0.1MPa ；输送液化石油气混空气时最大工作压力为0.2MPa；输送人工煤气时最大工作压力为5KPa。1.2.

10、2管配件系列各种规格配件包括11.25弯头、22.5弯头、45弯头、90弯头、三通、异径管件、电熔套筒，活套法兰，法兰盲板等。1.2.2.1 电熔管件：表1.2电熔管件系列 规格产品Dn65Dn100Dn150Dn200Dn250Dn300Dn350Dn400Dn500电熔套筒三通11.250弯头22.50弯头450弯头900弯头1.2.2.2 法兰管件：表1.3 法兰管件系列 规格产品Dn65Dn100Dn150Dn200Dn250Dn300Dn350Dn400Dn500三通11.250弯头22.50弯头450弯头900弯头1.2.2.3异径管件：表1.4 异径管件系列规 格Dn100-65

11、Dn150-100Dn200-150Dn250-200Dn300-200Dn300-250Dn350-300Dn400-300Dn400-350Dn500-4001.2.2.4鞍型抽头：表1.5鞍型抽头系列规 格DN150/63DN200/63DN250/63DN300/631.3产品的适用范围（1） 油田：油田集输油管、污水管、原油、成品油输送管，油井注入聚合物管、卤水处理管等。特别适用于高含硫的油、气、水等介质输送.（2） 市政建筑：市政给排水、天然气和煤气输送。（3） 船舶：船上污水管、给排水管、压舱水管等生活管系和结构管系。（4） 煤矿：水煤浆、煤层气、粉煤灰管线。（5） 矿山：矿浆输

12、送管、工程用井管、泵送用管（6） 其他：冶金、有色、电力、饮食等行业用管。二、 钢骨架塑料复合管原料性能要求2.1钢骨架塑料复合管用骨架钢丝技术性能要求（1） 材质：Q235A（GB700-80）；（2） 退火状态：抗拉强度550650N/mm2；（3） 表面镀铜，镀层均匀，不脱落，无漏镀，镀层厚度13；（4） 钢丝表面应光滑平整，不得有任何凸凹，刃伤等缺陷及油污、灰垢等污染；（5） 钢丝直径公差：0.05mm。2.2钢骨架塑料复合管所用塑料性能要求钢骨架塑料复合管用于承压管材，例如，燃气管、排污管、给水管、输油管和工业用管，生产钢骨架塑料复合管塑料采用高密度或中密度聚乙烯管道专用塑料，其性能

13、指标如下：密度 0.93g/cm3（基础树脂）熔流率（熔融指数） 0.40.6g/10min（190，5 Kg）挥发分含量 350mg/kg 炭黑含量 2.02.5%热稳定性（200） 20min慢速裂纹扩展 165h长期静液压强度 8MPa2.3钢骨架塑料复合管管件骨架性能要求2.3.1低碳钢板 钢骨架原料采用20钢或合金钢板。2.3.2表面镀层 钢骨架表面需镀防锈层，镀层表面平整光滑、不脱落、无漏镀、不得有油污、灰垢等污物。三、钢骨架塑料复合管主要性能参数钢骨架塑料复合管是一种承压管材，由于它独特的结构决定了钢骨架塑料复合管具有集钢材和热塑性塑料两种材料优点于一身，同时也决定了钢骨架塑料复

14、合管具有卓越的性能特点。（1）受压开裂稳定性取长度为10010mm的管材样品进行试验，样品置于液压机板间进行缓慢下压，1015S压至管材直径的50%，管材应无裂纹（2）纵向尺寸收缩（110，保持1h）按热塑性塑料管材纵向回缩率的测定GBT6671的规定进行测定为0.4%（3）短期静液压强度试验按流体输送用热塑性塑料管材 耐内压试验方法GB6111的规定进行测定。20，1h，压力为：公称压力2 无破坏80，165h，压力为：公称压力20.71 无破坏（4）耐候性试验按塑料自然气候暴露试验方法GBT3681规定方法，管材积累接受3.5GJ/m2老化能量后，仍能满足上述（3）项性能要求。（5） 不圆

15、度 按塑料管材尺寸测量方法GB/T8806测量，管材不圆度应不大于5%（6）公称压力修正系数若输送的液体介质温度高于20时，公称压力应进行修正。其修正系数如表3.1：表3.1输送水公称压力温度修正系数温度t（）0t2020t3030t4040t5050t6060t7070t80公称压力修正系数10.950.900.860.810.700.60若输送的燃气介质温度高于20时，公称压力应进行修正。其修正系数如表3.2：表3.2输送燃气公称压力温度修正系数温度t()-20t00t2020t2525t3030t3535t40公称压力修正系数0.910.930.870.80.74（7）线膨胀系数 管材线

16、膨胀系数35.435.910-6（1/）（8）管材允许弯曲半径表3.3 管材允许弯曲半径规格(内径 d)65150200300350400500允许弯曲半径R，mm80d100d110d120d注：管段上有接头时，R不应小于200d。（9）表3.4架空敷设支架间距 规格506080100125150200250300350400500支架间距（m）3.03.54.04.24.55.05.45.76.06.06.06.0（10）管材爆破压力管材爆破压力公称压力3（11）表3.5管材环刚度规格150200250300400500环刚度（KPa）47.5221.2616.059.287.325.52

17、（12）钢骨架塑料复合管输送介质温度不宜超过80（13）管材表面电阻为1013 体电阻率为1016 介电强度为700KV/（14）管材20时热导率0.43W（mk）-1（15）管材介电常数2.33（16）介电损耗:50Hz时610-4 103Hz时810-4104Hz时710-4105Hz时610-4（17）管道当量粗糙度：0.010（18）海澄威廉系数：140 (19) 管材耐磨性在水速78m/s及水温3035的条件下，用直径为50mm的HDPE管和钢管进行试验（水中混有15%的砂子）表明HDPE管1600小时后腐蚀量为4mm，而同样磨量对钢管来说不到1000小时。（20）化学稳定性见附录一

18、。四、钢骨架塑料复合管公称压力计算遵照钢骨架塑料复合管的应力分布规律，在公称压力下，管壁处于弹性变形范围内，按中径公式，下式成立，见图4.1：图4.1 钢骨架塑料复合管应力分布图 上式其实是常见中径公式的演变，只是将复合管壁厚与应力的乘积分解成纬线钢丝与塑料各自应力与壁厚的乘积两部分。还由于a是未知数，1也较值小，两项对计算结果影响不大，可忽略不计。所以： 对于直管： 计算中，因所占比重很小，为了计算方便可忽略不计。将、以及代入上式得：计算公称压力PCN对于输送燃气的FG管，考虑燃气组分对塑料可能产生的影响及燃气的危险性，根据国际标准，其公称压力的确定应在上式计算的基础上再除以1.6。此系数1

19、.6是基于塑料在额定设计应力下（PE80为6.3MPa），但FG管中塑料应力仅为0.6MPa，显然系数过于偏大，对FG管强度显然过于保守。因此，如何正确的确定这一系数，对发挥承压潜力有很大的价值，这也是FG管强度计算中有待深入探讨的课题。对于管件： 同理计算公称压力为： 钢板骨架壁厚，mmFG管公称壁厚，mm公称压力，MPaFG管内径，mm纬线钢丝直径，mms纬线钢丝中心距或钢板骨架纵向排孔间距，mm折合纯PE管圆筒壁厚，mm sb-钢骨架的拉伸极限，MPa钢骨架的许用应力，MPa（为）PE的设计应力，MPa（对PE80，/235.3）纬线钢丝或钢板骨架折合钢筒壁厚，mm径线钢丝折合钢筒壁厚，

20、mmN经线根数，上式中，、是分别由FG管规格系列及工艺可能性而预先确定的。在此基础上，再进一步确定钢骨架及PE的材质，经反复计算、调整中心距，即可选出满足公称压力及安全系数n要求的s值，并满足净间距的工艺要求，FG管的计算公称压力再经园整、系列化最后确定公称压力PN。管件的计算与直管雷同。根据此PCN的计算公式，还可进一步计算在公称压力下，钢骨架与PE各自承担的份额。证明如下：钢骨架承担的压力为：PE承担的压力为： 两者的比值为： 根据各规格FG管及的数值，可计算出平均比值约为1/11，PE所能承担的压力约为公称压力的8%。从承担强度的观点，PE材料承担的压力比钢骨架要小得多。这就是FG管接近

21、钢管力学特性的决定性因素。五、钢骨架塑料复合管水力计算5.1钢骨架塑料复合管燃气管道水力计算我国的城镇燃气管道应按输送燃气压力P分为5级，并应符合下表要求：表5.1城镇燃气输送压力（表压）分级名称压力（MPa）高压燃气管道A0.8P1.6B0.4P0.8中压燃气管道A0.2P0.4B0.005P0.2低压燃气管道P0.005居民生活和公共建筑燃气小时计算流量（0和101.325Kpa），宜按下式计算：式中：Qh燃气小时计算流量（m3/h）；Qa年燃气用量（m3/a）；n 燃气最大负荷利用小时数（h）； 其值为：Km月高峰系数。计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比；Kd日高峰系数。计算月中

22、的日最大用气量和该月日平均用气量之比；Kh小时高峰系数。计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量之比。A:低压钢骨架塑料复合管燃气管道单位摩擦阻力损失宜按下列公式计算：式中： P 钢骨架塑料复合管燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； 钢骨架塑料复合管燃气管道摩擦阻力系数；l 钢骨架塑料复合管燃气管道的计算长度（m）;Q 钢骨架塑料复合管燃气管道的计算流量（m3/h）d 钢骨架塑料复合管燃气管道内径（mm）；燃气的密度（Kg/m3）；T 设计中所采用燃气温度（K）；T0 273.16K。根据燃气在管道中的不同运动状态，其值有不同的计算公式，将值代入上式，可以得到不同流态的实用单位长度的

23、摩擦阻力损失计算公式：Redv/ Re 雷诺数 d 钢骨架塑料复合管内径（mm）； v 钢骨架塑料复合管燃气管道计算流速（m/s）； 0和101.325Kpa时燃气的运动粘度（m2/s）a. 层流状态：（Re2100） b. 临界状态：（2100Re3500） c. 紊流状态：（Re3500）式中：k 钢骨架塑料复合管燃气管道内表面的当量绝对粗糙度（mm）。取0.01。B：中、高压钢骨架塑料复合管的单位长度的摩擦阻力损失宜按下列公式计算：式中：P1 钢骨架塑料复合管起点的压力（绝对KPa）；P2钢骨架塑料复合管终点的压力（绝对KPa）；Z 压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa（表压）时，Z取1

24、；L 钢骨架塑料复合管的计算长度（km）。水力计算中钢骨架塑料复合管与聚乙烯管道水力计算方法相同，与钢管的区别在于K值的不同，钢骨架塑料复合管的K值和钢管的K值相差20倍，因此在管径、长度、压力降相同的情况下，钢骨架塑料复合管的输气能力要比钢管高。燃气尤其是带有粉尘的燃气，在聚乙烯管内流动与管壁摩擦将产生静电，为了不使静电过分积累，除采取必要措施外，对钢骨架塑料复合管内介质的流速要有所限制，我国行业标准聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ63-95规定“中压管道允许压力降可由该级管道的入口压力至次级管网调压器允许的最低入口压力之差确定，流速不宜大于5m/s”。若按此流速作钢骨架塑料复合管网设计时，

25、介质输送的经济性大为降低，且钢骨架塑料复合管的优越性不能体现。以下是国外气体管道流速的规定：（1）炼油装置压力管线V=1530m/s;（2）美国化工装置中天然气管道V30.5m/s;（3）液化石油气气体管V=815m/s;（4）焦炉气管V=48m/s;按以上数据并根据钢骨架塑料复合管独特的性能和国外聚乙烯管道设计流速的有关资料，建议钢骨架塑料复合管输送介质的流速不宜超过15m/s；5.2钢骨架塑料复合管供水管道水力计算A供水管道水力计算基本公式：式中：钢骨架塑料复合管沿程水头损失（） 钢骨架塑料复合管内径（）管段长度（）重力加速度（） 钢骨架塑料复合管管内的平均水流速度（）；水力摩阻系数Re雷

26、诺数水的运动粘度（）水温（）管道当量粗糙度，取0.010B局部水头损失按下列管网沿途水头损失的百分数采用：a城市给水管网为812；b. 住宅小区给水管网为1218c生产给水网；生产、消防公用给水管网；生活、生产、消防共用给水管网均为20%；d灭火栓系统消防给水管网为10%；e生产、消防共用给水管网为15%。 由于钢骨架塑料复合管内表面光滑，并根据钢骨架塑料复合管的实际使用情况，在与金属管相同通流面积、长度和起点压力的情况下、钢骨架塑料复合管的水头损失小，流通能力高、噪声小，因此在使用钢骨架塑料复合管的情况下，可适当提高水的流速，表5.2是推荐的设计流速。表5.2 水管设计推荐流速管道种类水泵吸

27、水管水泵出水管一般供水干管室内供水立管推荐流速（m/s）1.22.12.43.61.53.00.93.0六、钢骨架塑料复合管的管道设计6.1钢骨架塑料复合管道在设计时根据实际敷设情况，为地下安装和超地面安装。6.1.1钢骨架塑料复合管道的超地面安装设计6.1.1.1简介钢骨架塑料复合管道的超地面安装是把管道固定或悬吊在支架结构上，具体采用何种形式安装要根据实际情况。一种是临时管道系统，安装比较经济；另一种是便于安装和维护；还有一种是根据安装条件防止管道冷却。钢骨架塑料复合管道的结构性好，具有较好的韧性，而且重量较轻，这些优点都使它在许多方面能超地面应用。本章介绍了超地面安装钢骨架塑料复合管道的

28、设计规范和安装方法，详细讨论了温度极限、化学照射；紫外线辐射和机械应力的影响，并列举了按工程设计分类法分类的两种钢骨架塑料复合管道超地面安装方式；悬吊式安装和地面安装。按设计分类法，所有的计算公式来自已经公布的设计参考材料，设计者可根据列出的参考资料进行专门的设计。6.1.1.2设计规范能影响超地面安装钢骨架塑料复合管道性能的设计规范包括：1、温度2、抗化学性3、紫外线辐射4、应力和负载6.1.1.2.1温度钢骨架塑料复合管道超地面安装受到阳光照射、季节变化、白天到黑夜的转变的影响，都会使管材的温度发生变化，给超地面安装的管道产生影响。原则上讲，聚乙烯在6070的温度下都可安全使用，但非常的温

29、度对管道的工程性能确实有影响，在0以下时管道应防止受到剧烈的冲击载荷，钢骨架塑料复合管推荐的使用温度2070。1、温度的变化对钢骨架塑料复合管道的性能也有较大的影响。随着温度的上升，其公称压力和弹性模量会下降。钢骨架塑料复合管材在输送20以上的介质时其公称压力应进行修正，修正系数见表3.2 和3.3 。2、钢骨架塑料复合管线膨胀系数为35.410-635.910-6（1/），随着温度变化，管道的长度也会发生变化，其热胀冷缩的变化比钢管和混凝土管要大，但聚乙烯的弹性模量要比以上材料低得多，这意味着限制这种伸缩产生的应力明显小，最终结果是控制这种伸缩所需的固定方法常常是很简单的。6.1.1.2.2

30、抗化学性钢骨架塑料复合管道不会因化学、电解或电镀的影响而产生锈、腐蚀或砂孔等，对钢骨架塑料复合管道较严重影响的是强烈的氧化剂或一些碳氢化合物，这些有害的化学环境会影响钢骨架塑料复合管道超地面系统的使用特性。钢骨架塑料复合管道长期的暴露在强烈的氧化剂下，有可能会使管道破裂或管道表面产生龟裂。偶尔或瞬间暴露在这些溶剂下，对钢骨架塑料复合管道的长期性能不会产生太大的影响，钢骨架塑料复合管道化学稳定性见附录一。碳氢化合物通常只能对钢骨架塑料复合管道的聚乙烯材料产生暂时的影响，影响的结果取决于暴露时间的长短，暴露在一些碳氢化合物下，会减弱钢骨架塑料复合管道聚乙烯材料的承压能力。聚乙烯吸附了碳氢化合物会减

31、弱韧性，增大物理尺寸（溶胀）。长期的暴露会导致钢骨架塑料复合管道壁渗透，渗透的程度与压力、温度、碳氢化合物的种类有关，这些因素在使用钢骨架塑料复合管道超地面安装时都必需考虑到。6.1.1.2.3紫外线辐射当在室外超地面使用钢骨架塑料复合管道时，日光直接照射的时间较长，除非很好的保护原料，阳光中的紫外线成分会对聚乙烯产生有害作用。自然老化研究表明，生产管道的原料中加上2.0%2.5%分散良好和分布均匀的碳黑所生产的管道对有害的紫外线辐射有长期的保护作用。6.1.1.2.4机械应力和负载任何管道在暴露的场地安装都要适应周围的恶劣环境。管道在搬运和运输的过程中受到损伤，一般的损坏为划伤、弯曲和管道表

32、面失去光泽。如果管道必须超地面安装在交通繁忙或机械非常混乱（沿公路等）地区，管道需要额外保护。可以建一个平台或者把管子包起来，也可以用其他设备保护管道。在这些地区，如果有可能，应尽量把管道埋入地下安装。一般情况下，在安装过程中，钢骨架塑料复合管的任何部位被刮破，只要深度没有达到钢丝或刚刚达到钢丝而钢丝没有被破坏，进行简单修补保护好钢丝即可。如果管道弯曲度超过允许范围或出现龟裂、裂缝和其他可见损伤，也可重新更换管道。6.1.1.3设计分类法前面已经讨论过温度的变化对超地面安装钢骨架塑料复合管道系统产生的影响，这些变化可以影响管道的压力性能，必须说明钢骨架塑料复合管道根据温度变化出现的热胀冷缩特性

33、，并进一步分析超地面安装钢骨架塑料复合管道系统的安装特性。6.1.1.3.1压力性能 前面已经讨论了温度对钢骨架塑料复合管道压力性能的影响，随着温度的升高，钢骨架塑料复合管道的压力性能降低，并且弹性模量也随之下降。6.1.1.3.2热胀冷缩在本章的设计规范中可以看出，温度变化可导致钢骨架塑料复合管道物理尺寸的变化，其线膨胀系数介于钢管和纯塑料管之间。超地面安装设计分类，要考虑到热胀冷缩的潜力。管道的热胀冷缩的变形量可用如下公式计算：La（T2T1）LL理论上的长度变化，m；L为热涨；L为冷缩；a 线膨胀系数，/；T1最初温度，；T2最终温度，；L管道在T1温度下的长度 m。温度变化所产生的热胀

34、冷缩是十分重要的。然而这种计算管道长度随温度的变化是假定管道非固定和温度瞬时下降时的情况。实际上温度不会瞬时下降。把管道放在地上，也会因磨擦延缓管道理论上的运动。现场安装管道的经验表明，因温度变化管道产生的热胀冷缩大约是理论总运动的二分之一。所以由于热胀冷缩所产生的管道纵向应力也大约是理论值的一半。而且因管道中流体的热性能或散热性能，经常进一步减轻物理长度的变化。然而保守的工程设计要考虑到管道里的流体是静态的或甚至不是流体时，温度变化对管道的影响。钢骨架塑料复合管道容易受温度变化的影响，在这种情况下，一般的做法是放一个适宜的固定装置，普通的固定装置有混凝土固定器、坚硬块等等。选择固定器就应注意

35、到：作用在管道壁上的应力是预期温度变化的结果。应力的大小可由下式确定。Ta（T2T1）ET 轴向应力，MPa；a线膨胀系数，/；T1初始温度，；T2最终温度，；E弹性模量，MPa；由于温度变化管道所产生的理论上的纵向力为：FTTAa（T2T1）EAFT理论上的纵向力，N；T理论上的纵向应力，MPa；a管壁横截面积，m2；以上设计说明仅简单的介绍温度对超地面钢骨架塑料复合管道的影响，但并不包括其他因素，如安装管道的重量，管道与地面的磨擦阻力等，这些对热胀冷缩都会产生影响。6.1.1.4安装特点钢骨架塑料复合管道的超地面安装有两种形式，一种形式是把管道直接安放在地面上，另一种形式是把管道支撑或悬吊

36、式安装。两种安装形式是根据不同的设计分类的，以下将分别讨论这两种安装方式。6.1.1.4.1分段式安装如上所说，管道是随着温度的变化而产生热胀冷缩，设计者综合这一现象，提出了两种选择。一种是安装不受任何限制，也就是说管道可随着温度的变化自由移动；另一种是采用某种方法把管道固定住，这样可以控制物理尺寸的变化。6.1.1.4.1.1不固定（可自由移动）式安装不固定式安装的钢骨架塑料复合管道安装时要求安放到基座上或通道用地上，因为不固定的管道容易被擦伤或是管道外部受损，安放基座上或通道用地上时，既可以保证管道即自由移动，又可以不受外部损伤。这种方法通常要求管道在安装时“蛇行”敷设，以便温度变化时，管

37、道可自由移动而消除轴向应力。6.1.1.4.1.2固定式安装 钢骨架塑料复合管道超地面安装设计是把固定看作控制管道运动的手段，固定或限制管道的力用来补偿或控制预期的热胀和冷缩应力。普通的固定方法包括用支架、混凝土托架等等。用连续的土制小平台固定管道，不仅可以限制管道移动，还可以减少温度的变化。管道的温度变化小，变形也会缩小。用断续的土制小平台固定管道，可以按照管道的长度分成若干段固定，每个固定点用土包起来（距离为13个管径）。这种方法是比较经济的。管道被断续的固定，当温度变化时，管道会产生横向偏移，这种横向偏移会在管壁上产生应力。具体计算公式如下：YL0.5a（T）Y横向偏移量，m ；L固定点

38、之间的间距，m；a线膨胀系数，/；T温度变化值，挠应变为：D96a（T）L管壁应变；D管外径，m；a线膨胀系数，/；T温度变化值，；L固定点之间的间距，m。一般的原则是，固定点的多少决定了花钱的多少，如果必需限制管道的偏移，就要多设几个固定点，如果允许在一定范围内偏移，就可以适当的少设几个固定点，管道造价自然也会降低。钢骨架塑料复合管道的横向偏移是有限制的，这是由管壁本身所允许的最大应力所决定的。以上两公式是用来确定钢骨架塑料复合管道超地面安装理论上的横向偏移和应变的，但实际上由于管道所受到的摩擦力、重力和气流的影响，并且绝大多数的温度变化不是瞬时的，所偏移和应变都要较理论值小，这些因素在温度

39、变化过程中都减小了应力。从以上公式可以得出：横向位移和应变值的大小取决于管道固定点之间的间距。6.1.1.4.2支撑或悬吊式安装用支撑或悬吊式安装钢骨架塑料复合管道，其温度和相对位移特性与断续固定安装无支架管道的特性相似。但另外还有两个附加参数：管道由于自重和输送介质的重力产生的挠应变以及支架与固定器的结构。钢骨架塑料复合管道支点之间的间距是以限制挠应变为基础的，在安装中选择简支梁式或连续梁式。支点之间的间距应满足下列公式。L支点之间间距，m；OD管道外径，m；ID管道内径，m；m最大挠应力，MPa；q管道单位负载，Kg/mq（w/12）（ID）/6912q管道单位负载，Kg/m；w管道自重，

40、Kg；管内输送介质密度，Kg/m.用该公式计算未固定钢骨架塑料复合管道（管道可以在支架上自由移动）支点间距得出的数据是比较保守的。管道挠应变的分析比较复杂，可以把管道当成一个带端子的负载梁来分析，用下列公式确定间距之间的实际偏移。d5qL4/384ELId管道的偏移量，m；L支架之间的间距，m；q管道单位负载，Kg/m；EL弹性模量，MPa；I惯性矩（/64）（OD4ID4），m。简支梁的分析反映了偏移与支架之间的距离有关，并分析了在给定温度条件下的弹性模量。但是没有考虑偏移的大小与热胀或冷缩的关系。如果把热胀冷缩也考虑进去，在如下公式中讨论。偏移量梁偏移+热膨胀偏移dY （5qL4/384ELI）L（0.5aT）1/2简支梁分析的是端部的一个间距的管道段。管子支点的间距长度通常相同。设计者在分析简支梁的基础上分析一根多间距的管道，对大多数多间距的管道来说是比较保守的。如果以分析连续梁为基础来确定偏称，分析如下：dfqL4/ ELId偏移量，m；f偏移系数，f是跨距数及管子固定方式的函数。q单位长度的负载，N；L支架之间的间距，m；EL弹性模量，MPa；I惯性矩（/64）（OD4ID4），m。根据对简支梁的分析，对连续梁分析偏移的结果是在设定的温度下