干货非开挖顶管施工中的钢管材质及使用要点

管道的材质按照物理属性可分为金属管道和非金属管道两大类。金属管道主要有钢管和球墨铸铁管。非金属管材有钢筋混凝土管、化学管材管道等几大类。

其中，钢管是一种在各行业广泛应用的管道,具有悠久的应用历史和丰富的使用经验。目前，钢管的管径已经突破4 m。国内一般采用等厚度的螺旋焊接钢管和直接焊接钢管。

城市埋管和顶管用的钢管，其管材强度等级不应低于Q235。对于由强度控制设计的钢管可采用Q345。

1. 钢管的性能特点

(1)可设计性强。因钢管环向强度、弹性模量较高，可根据承受的内水压力和管顶外荷载条件，通过对钢管的刚度、强度和稳定计算，确定管径、管形和管壁厚度。

(2)管道内、外壁需做除锈和防腐处理，长距离输水管线还可以辅以电化学保护，以延长 其使用寿命。

(3)能适应各种地质条件，无论在陆地、江河、湖泊、海洋等场地均可敷设。管道基础处理要求低，适用性强。

(4)管道施工连接方便，可采用现场焊接连接和法兰连接等多种形式。

(5)管道配件工业化标准程度高，非标产品也可按实际需要进行设计和制作，加工制作灵活方便。

(6)当内壁采用水泥砂浆衬里层时，其水力计算粗糙系数n值一般取0. 013(曼宁公式)。内壁层水泥砂浆的施工质量不佳会使n值增加，导致输水系统的水头损失增多从而浪费能耗。

2.钢管的分类

钢管按是否有缝可分为无缝钢管和焊接钢管。

其中，常用焊接钢管按焊缝种类又可分为高频焊管、直缝埋弧焊管、螺旋埋弧焊管三种。

无缝钢管的壁厚比较厚，径厚比较小，管径受到限制，其应用也受到限制，而且生产成本较高，特别是大口径无缝钢管。

高频焊管管形好，壁厚均匀，焊接产生的内外毛刺通过相应刀具刮平，在线通过无损检测严格控制焊缝质量，自动化程度很高，生产成本较低。但壁厚相对较薄，管径相对较小。壁厚一般不超过12 mm，管径一般不超过610 mm。

高频焊管

直缝埋弧焊管采用双面埋弧焊焊接工艺，在静态条件下焊接。焊缝质量高，焊缝短，产生缺陷的概率很小。钢管通过全长扩径，管形好，尺寸精确，钢管壁厚范围和管径范围宽，管径范围在406-1829 mm，壁厚范围在6〜20 mm。自动化程度较高，与无缝钢管相比，生产成本较低。

直缝埋弧焊管

螺旋埋弧焊管焊缝呈螺旋线分布，焊缝长，焊接钢管口径可达4 m。由于是处于动态条件下焊接，对焊接加工工艺要求高，应加强焊缝的无损检测力度，确保焊接质量。

螺旋埋弧焊管

3. 钢管的通用管径

钢管的通用管径对照表

4. 钢管的连接方式

钢管的连接方式一般采用现场焊接和法兰连接两种方式。

4.1.焊接连接

手工焊接用的焊条，应符合现行国家标准的规定要求，选择焊条型号应与钢管钢材力学性能相适应。

自动焊或半自动焊应采用与管材力学性能相适应的焊丝和焊剂。焊丝应符合现行国家标准的规定要求。

当钢材等级为Q235，焊接采用自动焊、半自动焊或E43型焊条手工焊时,焊缝的强度设计值应根据焊缝质量等级确定。当钢材等级为Q345，焊接采用自动焊、半自动焊或E50型焊条手工焊时，焊缝的强度设计值应根据焊缝质量等级确定。

手工焊接现场

4.2.法兰连接

法兰连接的使用十分广泛，尤其是蝶阀、闸阀、止回阀等各类阀门与管道的连接。法兰连接的主要特点是拆卸方便、强度高、密封性能好。安装方法就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，然后在两个法兰盘之间加上法兰垫，最后用螺栓将两个法兰盘拉紧使其紧密结合起来。

法兰连接

一般低压小直径管道用丝接法兰，高压和低压大直径管道用焊接法兰，不同压力的法兰盘厚度和连接螺栓的直径和数量是不同的。根据 压力的不同等级，法兰垫也有不同材料,从低压石棉垫、高压石棉垫及四氟垫到金属垫都有。