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ICS 47.020.99 U 34 T/CWTCA ***-**** 自浮橡胶排泥管设计与制造技术要求 The design and manufacture technical requirements of self-floating rubber dredge pipe (征求意见稿) 20**-**-** 发布 20**-**-** 实施 中国水运建设行业协会 发布

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ICS 47.020.99 U 34

团 体 标 准 T/CWTCA ***-****

自浮橡胶排泥管设计与制造技术要求

The design and manufacture technical

requirements of self-floating rubber dredge pipe

(征求意见稿)

20**-**-** 发布 20**-**-** 实施

中国水运建设行业协会 发布

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前 言

本标准根据目前疏浚企业对自浮橡胶排泥管技术要求及国内生产厂家现状

进行编写,内容主要涉及自浮橡胶排泥管设计、制造的技术要求。

本标准按照交通运输部《水运工程标准管理办法》(〔2020〕12 号)和《中

国水运建设行业协会团体标准管理办法》编写,共分为 6章,主要内容包括:总

则、规范性引用文件、术语、性能要求、设计、制造。

本规程实施过程中,请将发现的问题和意见、建议反馈至中交广州航道局有

限公司(地址:广州市海珠区沥滘路 298 号,联系电话:020-66231953,电子邮

箱:[email protected])。

主编单位:中交广州航道局有限公司。

参编单位:江苏西沙科技有限公司、江苏华神特种橡胶制品股份有限公司。

主要起草人:陈熙宇、张登泰、卢洪海、刘静、王平、郦国忠、徐旭、王仁

俊、赵宁。

主要审查人:

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目 录 1 总则 .............................................................................................................................................. 2 2 规范性引用文件 ........................................................................................................................... 2 3 术语 .............................................................................................................................................. 3

3.1 容许弯曲角度 ........................................................................................................... 3 3.2 储备浮力 ................................................................................................................... 3

4 性能要求....................................................................................................................................... 4 4.1 承压 ........................................................................................................................... 4

4.2 弯曲 ................................................................................................................................... 4 4.3 漂浮 ................................................................................................................................... 4 4.4 拉伸 ................................................................................................................................... 4 4.5 层间粘合 ........................................................................................................................... 4

5 设计 .............................................................................................................................................. 5 5.1 一般规定 ................................................................................................................... 5 5.2 结构 ........................................................................................................................... 5 5.3 尺度 ........................................................................................................................... 6 5.4 管体 ........................................................................................................................... 7 5.5 管接头 ....................................................................................................................... 9

6 制造 ............................................................................................................................................ 10 6.1 生产工艺 ......................................................................................................................... 10 6.2 管体制造 ......................................................................................................................... 11 6.3 管接头制造 ..................................................................................................................... 12 6.4 管体与管接头连接 ......................................................................................................... 12 6.5 成形与硫化 ..................................................................................................................... 13

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2

1 总则

1.0.1 为规范自浮橡胶排泥管(以下简称自浮管)的设计与制造,保障产品质量,

特制定本技术要求。

1.0.2 本技术要求适用于输送淤泥、黏土、砂、砾石、贝壳、片状风化岩和珊瑚

礁等疏浚土的自浮管设计与制造。

1.0.3 自浮管的设计、制造除符合本技术要求外,尚应符合国家及行业现行有关

标准、规范的规定。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日

期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修

改单)适用于本文件。

GB 50236 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范

GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法

GB/T 231.1 金属布氏硬度试验方法

GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能测定

GB/T 529 硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形

试样)

GB/T 531.1 硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法 第1部分:邵氏硬度

计法(邵尔硬度)

GB/T 3274 碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带

GB/T 3512 硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验

GB/T 5563 橡胶和塑料软管及软管组合件 静液压试验方法

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3

GB/T 6343 泡沫塑料及橡胶 表观密度的测定

GB/T 6669 软质泡沫聚合材料 压缩永久变形的测定

GB/T 6745 船壳漆

GB/T 7528 橡胶和塑料软管及软管组合件 术语

GB/T 7759.1 硫化橡胶或热塑性橡胶 压缩永久变形的测定 第1部分:在常

温及高温条件下

GB/T 7762 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验

GB/T 8810 硬质泡沫塑料吸水率的测定

GB/T 9124 钢制管法兰 技术条件

GB/T 9867 硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒式磨耗机法)

GB/T 11211 硫化橡胶或热塑性橡胶 与金属粘合强度的测定 二板法

GB/T 10541 近海停泊排吸油橡胶软管

GB/T 14905 橡胶和塑料软管 各层间粘合强度测定

GB/T 33380 大型橡胶软管组合件 拉伸试验

JT/T1217-2018 自浮橡胶排泥管

3 术语

GB/T7528界定的以及下列术语适用于本文件。

3.1 容许弯曲角度 allowable bending angle

自浮管在外力作用下弯曲时,内腔不会产生拱突现象的最大弯曲度。

3.2 储备浮力 reserve buoyancy

自浮管内腔充满输送介质或水面拖带时,其露出水面部分的体积对应的浮力

占水下部分体积对应的浮力的百分比。

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4

4 性能要求

4.1 承压

4.1.1 自浮管的最小爆破压力应不低于额定压力的 3倍。

4.1.2 按 GB/T 5563 进行两端封口静液压试验,自浮管的长度变化率应符合:

额定压力时-2%~5%;1.5 倍额定压力时-2%~7.5%。

4.2 弯曲

4.2.1 按 GB/T 10541 附录 C方法进行弯曲试验,自浮管的容许弯曲角度应不小

于 60°。

4.2.2 自浮管在容许弯曲角度以内工作时,不应出现结构破坏、损坏或曲折。

4.3 漂浮

4.3.1 自浮管在工作状态时,储备浮力应不小于 5%。

4.3.2 自浮管在拖带时,在内腔充满水时的储备浮力应不小于 20%。

4.4 拉伸

4.4.1 按GB/T 33380进行拉伸试验,自浮管在拉伸过程中,不应出现负荷突变、

结构损坏、异响等异常现象,在卸荷后自由停放12h其长度变化率应不大于0.7%。

4.4.2 自浮管最小拉伸载荷按公式(1)计算

4

5.02

iS

DPT

................................................................

(1)

式中:

ST ——最小拉伸负荷,单位为牛(N);

P ——额定压力,单位为兆帕(MPa);

iD ——自浮管实际内径,单位为毫米(mm)。

4.5 层间粘合

4.5.1 按GB/T 14905进行粘合强度测定,自浮管从内衬层到漂浮层之间各层(包

含内衬层),层间粘合强度不小于 6 kN/m。

4.5.2 按GB/T 14905进行粘合强度测定,自浮管从漂浮层到外覆层之间各层(包

含外覆层),层间粘合强度不小于 4 kN/m。

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5

4.5.3 按 GB/T 11211 进行粘合强度测定,自浮管管接头金属与胶层之间的粘合

强度应不小于 10 kN/m。

4.5.4 按 GB/T 11211 进行粘合强度测定,铠装环与内衬层间的粘合强度应不小

于 10 kN/m。

5 设计

5.1 一般规定

5.1.1 自浮管一般应满足环境温度-20℃~45℃、水流速度≤4kn、风速≤20m/s

的工作环境,输送介质温度 1℃~35℃、介质相对密度 1.0g/cm3~2.0g/cm

3的环

境条件。

5.1.2 应根据自浮管的承压、弯曲、漂浮、拉伸、层间粘合以及抗风浪、耐磨

损、耐腐蚀、耐老化等性能和施工环境、施工工况、输送介质等综合因素进行总

体设计。

5.1.3 应根据功能、结构、性能、质量的因数进行胶料的配方设计。

5.1.4 应根据使用性能、制造工艺等因数进行结构形式设计。

5.2 结构

自浮管分铠装自浮管和非铠装自浮管两种。非铠装自浮管适用于输送淤泥、

黏土、砂等疏浚土;铠装自浮管适用于输送砾石、贝壳、片状风化岩、和珊瑚礁

等棱角尖锐的疏浚土。

5.2.1 非铠装自浮管的结构由内衬层、骨架层、漂浮层、外覆层和管接头组成。

结构示意图见图 1。

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说明:

1——管接头; 4——骨架层; t1——筒体内衬层厚度; t4——筒体厚度;

2——外覆层; 5——内衬层; t2——软体内衬层厚度; t5——外覆层厚度。

3——漂浮层; 6——铠装环; t3——法兰厚度;

图1 结构示意图

5.2.2 铠装自浮管的结构,是在非铠装自浮管的基础上加装多个铠装环而成,

铠装环为耐磨矩形圆环,均匀分布于内衬层中。结构示意图见图 1 。

5.3 尺度

5.3.1 长度

自浮管的长度为11.8m,以满足用40ft集装箱装运。

5.3.2 内径

自浮管的内径一般与设备输泥管线的内径一致。

5.3.3 外径

自浮管的外径根据内径及内衬层、骨架层、漂浮层、外覆层的厚度确定。

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5.4 管体

5.4.1 内衬层

5.4.1.1 内衬层材料宜选用天然橡胶和丁苯橡胶,经验证的内衬层配方及新材料

可以运用。内衬层胶料性能指标应满足表 1规定。

表1 内衬层胶材料性能指标

项目 指标 试验方法

硬度(邵氏),度 65±5 GB/T 531.1

拉伸强度,MPa ≥18 GB/T 528 方法Ⅰ型裁刀

拉断伸长率,% ≥450 GB/T 528 方法Ⅰ型裁刀

撕裂强度, kN/m ≥60 GB/T 529 方法 A型试样

辊筒式磨耗,mm³ ≤150 GB/T 9867

热空气老化

(70℃×72h)

拉伸强度变化率,% -25~25 GB/T 3512 方法

拉断伸长率变化率,% -35~10

5.4.1.2 内衬层的设计厚度不宜超过 50mm。

5.4.1.3

5.4.1.4 内衬层中应由里到外设置绿色、黄色、红色三层磨损警示标识,用于标

识内衬层的磨损程度。

5.4.2 骨架层

5.4.2.1 骨架层材料宜选用高强度纤维帘线或钢丝帘线。

5.4.2.3 骨架层承压能力按公式(2)设计。

)(计 ε1

33.1

D

iCKP BB

....................................................(2)

式中:

PB——理论爆破压强,单位为兆帕(MPa);

KB——每1cm宽度内帘线拉断力之和,单位为兆帕(MPa);

i——帘布层数;

C——综合修正系数,与帘布层数有关,因层数增加而递减;

D计——胶管计算直径,一般指内胶层的外直径,单位为厘米(cm);

ε——为帘线纤维断裂伸长率。

5.4.2.4 骨架层的缠绕角度按 54°44′并作为修正系数计算。

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5.4.3 漂浮层

5.4.3.1 漂浮层材料应选用闭孔漂浮材料,性能指标应符合表 2规定。

表2 漂浮层材料性能指标

项目 指标 试验方法

密度,g/cm3 ≤0.13 GB/T 6343

吸水率,% ≤6 GB/T 8810

压缩永久变形,%

(压缩率 25%, 23℃×72h) ≤35 GB/T 6669 方法 C

5.4.3.2 漂浮层的设计应满足自浮管漂浮性能的要求,储备浮力按公式(3)计

算。

%100)(

WH

WHDr

mm

mmmB ..................................................(3)

式中:

rB ——自浮管储备浮力;

Dm ——自浮管完全浸入水中时排出水的质量,包括内腔的水的质量,单位

为千克(kg);

Hm ——自浮管在空气中的质量,单位为千克(kg);

Wm ——自浮管内腔输送介质的质量,单位为千克(kg)。

5.4.4 外覆层

5.4.4.1 外覆层材料宜选用三元乙丙橡胶和天然橡胶,经验证的外覆层配方及新

材料可以运用。其材料性能指标应符合表 3规定。

表3 外覆层橡胶材料性能指标

项目 指标 试验方法

硬度(邵氏),度 65±5 GB/T 531.1

拉伸强度,MPa ≥14 GB/T 528方法Ⅰ型裁刀

拉断伸长率,% ≥450 GB/T 528方法Ⅰ型裁刀

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撕裂强度, kN/m ≥40 GB/T 529方法 A型试样

热空气老化

(70℃×72h)

拉伸强度变化

率,% -25~25

GB/T 3512 方法

拉断伸长率变化

率,% -35~10

耐臭氧老化

(臭氧浓度 50×10-8,伸长率 20%,

40℃×72h)

无龟裂

(2倍放大镜

下)

GB/T 7762

5.4.5 铠装环

5.4.5.1 铠装环材料宜选用合金钢锻造。铠装环材料的性能应符合表 4要求:

表4 铠装环材料性能指标

项目 指标 试验方法

表面及内芯硬度(布氏硬度) ≥HB400 GB/T 231.1

冲击功,J ≥18 GB/T 229

5.4.5.2铠装环宜使用矩形圆环,宽度宜为20mm,高度比内衬层厚度小5~10mm,

环内径略大于自浮管内径。

5.4.5.3 铠装环应均匀分布在内衬层中,每个铠装环间隔距离应小于 100mm。

5.5 管接头

5.5.1 管接头材料应选择碳素结构钢或低合金结构钢,其成分应符合 GB/T 3274

的要求,其屈服极限不低于 235Mpa。

5.5.2 管接头法兰厚度和筒体厚度按有关标准规格选择,在最小拉伸载荷的 6

倍载荷下不变形损坏。

5.5.3 法兰螺孔中心距、螺孔个数、螺孔孔径根据公称直径、管体受力情况确

定,按有关标准规格选择。

5.5.4 法兰背面应设有 4 个吊耳,以满足自浮管吊装要求和工作时抛锚定点的

受力要求。

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5.5.5 法兰背面与橡胶管体间应留有一定空间,以利于插入和用机械紧固连接

螺栓。

5.5.6 法兰端面应设计有厚度 5mm 的密封胶面,其胶料性能应符合表 5要求。

表5 管接头密封胶面材料性能指标

项目 指标 试验方法

硬度(邵氏),度 70±10 GB/T531.1

拉伸强度,MPa ≥15 GB/T528 方法Ⅰ型裁刀

拉断伸长率,% ≥300 GB/T528 方法Ⅰ型裁刀

压缩永久变形,%

(压缩率 25%,70℃×22h) ≤28 GB/T7759.1A 型试样

热空气老化

(70℃×72h)

拉伸强度变化率,% -20~20 GB/T3512 方法

拉断伸长率变化率,% -35~10

5.5.7 法兰筒体应设计钢环突肩,以便管接头和管体牢固连接,在承受最大负

荷时管接头不脱离管体。

6 制造

6.1 生产工艺

自浮管生产工艺流程见图 2。

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图 2 生产工艺流程图

6.2 管体制造

6.2.1 模芯检查

6.2.1.1 模芯表面需清洁光顺,没有任何明显的瑕疵、缺口、划痕或其他缺陷。

6.2.1.2 排气孔杂质应清除干净。

成型

硫化

脱模

检验

入库

生胶 配合剂 金属 纤维线 漂浮材料

塑炼 加工

混炼

测试

原材料进厂检验

成型

硫化

帘布

浸胶

擦胶 验收

浸胶

挤出

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6.2.2 内衬层

6.2.2.1 硫化脱模后产品表面应光滑平整、壁厚匀整;搭接缝、气疤等其他凹痕

深度应小于 2.5mm 且缺口边缘应圆滑过渡。

6.2.3 铠装环

6.2.3.1 铠装环应与管体保持同轴。

6.2.3.2 铠装环与内衬层不应出现分离现象。

6.2.4 骨架层

6.2.4.1 骨架层帘线应分布均匀,浸胶应浸透,帘布擦胶厚度应均匀,单边挂胶

厚度应不小于 0.1mm。

6.2.4.2 骨架层按平衡角 54°44′螺旋缠绕,同一层的单根线相互平行,相邻层

的缠绕方向相反,骨架层为偶数。

6.2.5 漂浮层

漂浮层材料应与内衬层、外覆层、漂浮材料相互之间密切结合,在使用过程

中,不会发生层间位移、或有散开的迹象。

6.2.6 外覆层

外覆层应延伸包覆整个管体至管接头吊耳处,外表面应平整,无起泡、脱层

等可见缺陷,标志正确。外覆层工艺孔应填补密封,不应有渗水现象。

6.3 管接头制造

6.3.1 管接头采用焊接方式加工制造,其焊接质量应符合 GB50236 要求。

6.3.2 法兰端面平面度应不大于 1mm,法兰面与筒体内圆面的垂直度应不大于

1mm,筒体内圆面的圆度应不大于 3mm。

6.3.3 法兰的尺寸公差应符合 GB/T9124 的要求。

6.3.4 法兰与筒体应做喷砂处理。

6.3.5 法兰端面密封胶厚度公差应不大于 1mm。

6.4 管体与管接头连接

6.4.1 管接头应通过机械方法用埋入形式与管体骨架层连接,并在筒体突肩部

位进行紧固。

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6.4.2 管接头与管体通过硫化成为一体。

6.5 成形与硫化

6.5.1 自浮管成形过程中,应分多次进行捆扎加压。

6.5.2 自浮管应在捆扎加压状态下进行硫化。

6.5.3 自浮管硫化后内径公差为±3mm;长度公差为全长的-1%~1%。