浅议管道的沟槽式施工技术

山西科技　２０１７年第３３卷第２期　

文章编号：１００４－６４２９（２０１７）０２－０１４８－０４　

浅议管道的沟槽式施工技术　

高元平　尚兀半　

（中冶天工集团有限公司国际工程分公司，天津，３００３０８）　

摘　要：在大型工业系统特别是湿式选矿行业中，内衬胶管道被广泛应用，　但由于内衬胶管道在内衬完成后不允许焊接，且更换频繁，所以快速的连　接方法——沟槽式以及密封、预制就成为管道施工中的关键点。针对管道　的沟槽式施工注意事项进行分析与研究，为提高管道施工质量及速度提供　技术支撑。　关键词：沟槽式；密封；预制；成本控制　中图分类号：ＴＵ７５８．１　文献标识码：Ａ　

ＯｙｕＴｏｌｇｏｉ铜金矿选矿厂位于蒙古乌兰巴托南部　

５７０　ｋｍ处，距离中蒙边境ｌ１０　ｋｍ，常年十旱少雨，沙尘　天气较多，昼夜温差较大，冬夏两季长且气候极端。选　矿厂管道环绕着整个车间的工艺设备并贯穿车间内　外，室外管道除了要求做好保温伴热，更需要具备一定　

的伸缩性能，这正是沟槽式连接独有的优势。　ＯＴ项目管道线路总长约５２　０００　ｍ，使用维特利沟　槽连接的管道包括工艺水管道、循环冷却水管道、轴封　水管道、石灰乳管道、消防管道和最为主要的Ｔ艺泥浆　

管道，其中６．７　ｃｍ以上的管道采用Ｖｉｃｔａｕｌｉｃ卡箍连　接，６．７　ｃｍ以下改用螺纹连接，占管道总长的一半　

以上。　

ｌ　沟槽式连接简介　

沟槽式连接是美国于１９２５年率先推出的一种机　械管道连接沟槽管端技术，自此不断改革创新，发明了　现场加工型切槽机，又于１９５７年提出了滚槽概念，推　

出了辊制沟槽工艺，经过几十年的发展，沟槽式连接已　经成为现今最被认可的管道连接方式。　沟槽式管道连接的接头从结构上包括壳体（本　

体）、沟槽、密封垫圈和紧固螺栓（见图１），其基本部件　种类繁多，多种接头、管件、阀门可适用于不同工况条　件，施工时可根据所具备的工况选择适用管件进行安　１４８　装，灵活机动。　收稿日期：２０１７－０ｌ一１７　

Ｉ冬＿ｌ　１　沟槽连接不恿Ｉ刳　

管道沟槽连接按处理工艺可分为辊制沟槽工艺和　切槽工艺。项目施丁巾我们选择的是辊制沟槽Ｔ艺，　

这种工艺虽然会在管道内壁上形成细微的凹痕，但并　不会对管道的压力或流动性能造成太大影响，只是对　于矿浆管道来讲不太适用。矿浆管道一般采用切槽工　艺，而切槽工艺伤母材，所以在管材选择时要选加厚管　

壁，或者是在管道的切口部位加厚管壁，做一些特殊处　理。图２为滚槽、切槽内壁形式图。　１．１　沟槽式管道连接的优劣性　

与传统的法兰连接、螺纹连接、焊接连接相比，沟　高元平　浅议管道的沟槽式施Ｔ技术　本刊Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｃａｍ　应用技术　

滚槽　切槽　

罔２滚槽、切槽内壁形式网　

槽式管道连接具有以下几个特点：　（１）精致美观，连接快捷、简便、可靠，可大大缩短　

工期，减少返工维修几率与返工时间，管道连接件采用　高强度的球墨铸铁壳体，使用寿命长，而卡箍、垫圈和　管端沟槽无间隙密封管接头，０７标准刚性接头额定压　

力最高达５．１７　ＭＰａ，７７标准挠性接头额定压力最高达　６．９　ＭＰａ。　（２）施工安全，卡箍安装时无需电源，在消防喷淋　

系统中，不用再担心其他连接产生锈渣、焊渣或其他杂　物堵塞设备或喷淋头。　（３）密封性能优异，独特的密封垫圈设计与卡箍、　沟槽形成ｊ层密封效果，并具有噪声和震动的衰减　

作用。　（４）每一管段都具备独立性，在特殊弯度或设备端　

口允许其略微受扭，可随意拆卸每一段管道进行维修，　

便于管道的更换和管网的延伸改造，在实际操作过程　中，因为每一个连接部位都有１　ｍｍ～２　ｍｍ的自由度，　所以这种连接方法具有一定的弯曲、伸缩功能，非常便　于现场的施工。　

（５）同一根管线可通过选择不同的卡箍连接达到　不同的刚性或柔性性能，例如在泵口、设备口选择维特　利７７标准挠性接头，使管道具备一定的伸缩性，并减　

小管道对泵口的应力，而在长管线路上选择０７刚性接　头抵抗扭转与弯曲负荷，稳固地连接管道。　（６）由于沟槽连接的每一段管都具备独立性，因此　需要比其他连接方式更完善的吊架和管支架系统。按　

规范在每一段管道上安装固定支撑，并且为了维修方　便，选择吊卡和抱卡支架则不会影响其拆卸方便的　优势。　

（７）沟槽连接所需管件较多，施工前期准备的预　制管道也很繁杂，因此需要材料管理人员制定专门的　管道预制流程、材料管理方法和领取制度，预制的管　道也要编好管线号妥善安置，避免到施工后期发生　因材料错用乱用突显出的捉襟见肘及重复预制　

现象。　１．２　沟槽式管道连接的原理　

沟槽式管道连接的密封性能源于其独特的Ｃ型密　封垫圈可以形成一个三重密封效果。第一，管段与沟　

槽之间的密封，橡胶垫圈绷紧于两截管道的管端时，形　成初始密封；第二，壳体包裹橡胶垫圈，上紧壳体螺栓　会迫使橡胶垫圈少许压缩，强化了管件的密封效果；第　三，管道内充溢介质后，管内的压力会使橡胶垫圈膨　

胀，Ｃ型垫圈的唇缘会更加紧密地封堵与垫圈底座的　缝隙，形成沟槽式连接的第３道密封。可以说，沟槽式　

管道连接，在管道的压力范围内管内压力越大其密封　性能越优异，这是沟槽管道独特的优越性。　

２　沟槽式管道连接施工　

２．１　熟悉图纸规范并完成技术交底　

工程师需在施工前熟悉图纸、规范，对所要安装的　管线材料进行精确的统计，能做到对整个管线的走向　

及布置有大概轮廓，能对施工过程中可能发生的问题　做出预判。ＯＴ项目在这些方面都有很好的保障：管道　ＩＳＯ（ＩＳＯＭＥＴＲＩＣ　ＤＲＡＷＩＮＧ）图纸（又叫轴测图或单线　图）明确地标注出每段管线上所需的材料及特殊管件，　

详细地标明了每一根管的坐标位置、标高；Ｐ＆ＩＤ　（ＰＩＰＩＮＧ＆ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ　ＤＩＡＧＲＡＭ）图纸可以方便简　

洁地指导工程师查找管线的出进端口、流向及管道分　支、阀门等信息；３Ｄ（３　ＤＩＭＥＮＳＩＯＮ）建模则清晰直观地　将现场模型展现出来，不仅局限于管道专业，现场近乎　

所有可能发生冲突的设计都能在模型上找到相应位　置。工程师可以充分利用这些图纸的优势，做好管段　分解、制作、安装等施工工序，确保施工进程更加顺利、　高效。　

２．２　管道预制　管道预制的前提条件是必须要有详细的管道预制　

图（Ｓｈｏｐ　Ｄｒａｗｉｎｇ）或ＩＳＯ（ＩＳＯＭＥＴＲＩＣ　ＤＲＡＷＩＮＧ），这　要基于３Ｄ图纸设计，特别是对于工厂内走向繁琐、管　

道密集的布置区域，目前国内的设计在这方面已经取　

１４９　高元平　浅议管道的沟槽式施工技术　本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｃｏｌｎ　应用技术　

得了一定的进展，ＢＩＭ设计正在推广，但还没有达到普　

及的水平，大部分的设计仍是平面设计，有的施工单位　

在投标前就承诺会对现场的所有工艺管道及机械设备　进行深化设计，指的就是将平面图转化为３Ｄ模型图　

（ＢＩＭ），但是在实际的设计过程中还有许多问题，如对　

于管道配件的选择上，还没有形成一个固定的厂家资　料模型图集，基本上处于一种玻璃门事件，即看上去挺　

好，但在实施的过程中还有不少困难。另外，国内的各　

类管件生产厂家对于沟槽管件标准不一，特别是有的　小厂家偷工减料现象严重，生产的管件大小、壁厚、弯　

曲半径、长度、材质等都不按照标准执行，所以在图纸　

的深化设计前，必须确定好管件厂家，并将管件模型提　前录人ＢＩＭ图形库，以满足图纸的精确度。对于长距　

离输送管道，因为直线段较多，可以不做预制图，而根　据现场的实际情况确定管道长度和管件的使用。　

在蒙古ＯＴ项目上，因为要求必须依照Ｖｉｃｔａｕｌｉｃ规　

范进行管道预制，所选沟槽件全部执行Ｖｉｃｔａｕｌｉｃ标准，　所以在实施过程中，管道的预制量可以达到９０％，只有　

少量的小口径管道除外。　

预制沟槽的尺寸规定因管材、壁厚、外径和其他因　素的差异而不同。管道预制的前提条件是所有的外购　

Ｖｉｃｔａｕｌｉｃ管件必须是标准管件，特别是长度（ＬＥＮＧＨ）、　弯曲半径（ＢＥＮＤ　ＲＡＤＩＵＳ）、密封面、密封圈的材质（橡　

胶质量，指的抗老化程度）、密封油等。本项目选用辊　

制沟槽工艺，碳钢管道开槽辊选用标准辊。　（１）管道切割。按图纸切割管道，切割管道前检　

查管道椭圆度，超过１％的管道弃用；管道固定在切　割机上后，用水平尺靠平，保证管道的切面垂直度能　

满足规范要求；切割机采用轨道固定或自动爬行装　

置，工作一段时间后，需要对其进行清理、校准，保证　切口平直。　

（２）沟槽滚制。一是对进行预制作业的人员进行　

切割、滚槽等工艺的培训，严格按规范施工。二是在沟　槽滚制之前，确保管道内外所有焊珠或焊缝（直缝焊管　

或螺旋焊管的焊缝处）必须打磨至与管道平面齐平，注　

意在打磨时，除了研磨焊缝外，其余处不应该使用砂轮　１　５０　片打磨，而应采用钢丝刷除锈，使管道外表面不产生凹　凸不平的现象，管道内径必须加以清洁，清除管外表面　

粗糙氧化皮、污垢及其他可能妨碍或损坏开槽辊的外　物。三是对沟槽的尺寸应严格遵守规范或Ｖｉｃｔａｕｌｉｃ现　

场安装手册进行加工，保证沟槽的深度、宽度均匀，沟　

槽底直径与管道保持同心，若有略微偏差，还需要在沟　槽深度的规定偏差内调整槽深以保证其同心。四是将　

滚槽机应放置在平坦的场所，管道被滚槽机夹住后必　

须保持水平旋转，工作一段时间后，还需对其进行清　理、检修和校准。五是将滚槽完成后必须要检查管口　

处的外翻度（敞口），不能大于规定的倾角。六是对完　成的每段管道还需进行编号，需要标明的信息包括区　

域号、管线号、图纸及管段号、尺寸等。七是管道需按　

工艺喷刷相应颜色油漆，注意密封垫圈底座、沟槽内外　的油漆厚度不能超过０．２５　ｍｍ。　

２．３　管道安装　施工前，需对安装工人进行培训，根据规范和Ｖｉｃｔ．　

ａｕｌｉｃ现场安装手册培训工人的操作技巧、注意事项和　

责任心等，使其能在安装过程中细心地完成支架定位　及管道连接的各个环节，确保管卡的密封性能。　

（１）密封垫圈的安装。一是检查管端，自管端至沟　

槽的管道外表面必须光滑（垫圈底座），不存在凹陷、凸　起（包括焊缝）和辊制压痕，以确保密封圈的无泄漏密　

封；必须清除所有油、脂、松脱油漆及污垢。二是检查　并润滑密封圈，确保其适用于该工况条件，在密封圈密　

封唇缘及其外表涂敷一薄层润滑剂。三是给密封圈定　

位，将密封圈套人定位到管端上，确保密封圈没有悬垂　于管端。安装较大尺寸接头时，可采用将密封圈里面　

翻向朝外然后滑套到管端上的方法。四是让２个管端　对准并接合到一起，让密封圈滑人就位，确保其定位于　

每一管道上的沟槽之间的中心位置，确保密封圈无任　

何部分深入任一管道的沟槽中。　（２）壳体及螺栓的安装。装配接头壳体，确保密封　

垫圈没有卷曲或压皱，待壳体完全咬合到沟槽中再固　定螺栓。固定螺栓时先将螺母于螺栓上拧紧，确保螺　

栓的对中位置，再使用扳手两边或对角交替紧固螺栓，