【正文】 4Hz時7104 105Hz時6104（17）管道當量粗糙度：（18）海澄－威廉系數(shù)：140 (19) 管材耐磨性在水速7~8m/s及水溫30℃—35℃的條件下，用直徑為50mm的HDPE管和鋼管進行試驗（水中混有15%的砂子）表明HDPE管1600小時后腐蝕量為4mm，而同樣磨量對鋼管來說不到1000小時。（20）化學穩(wěn)定性見附錄一。四、鋼骨架塑料復(fù)合管公稱壓力計算遵照鋼骨架塑料復(fù)合管的應(yīng)力分布規(guī)律，在公稱壓力下，管壁處于彈性變形范圍內(nèi)，按中徑公式，下式成立，： 鋼骨架塑料復(fù)合管應(yīng)力分布圖 上式其實是常見中徑公式的演變，只是將復(fù)合管壁厚與應(yīng)力的乘積分解成緯線鋼絲與塑料各自應(yīng)力與壁厚的乘積兩部分。還由于a是未知數(shù)，δ1也較值小，兩項對計算結(jié)果影響不大，可忽略不計。所以： 對于直管： 計算中，因所占比重很小，為了計算方便可忽略不計。將、以及代入上式得：計算公稱壓力PCN對于輸送燃氣的FG管，考慮燃氣組分對塑料可能產(chǎn)生的影響及燃氣的危險性，根據(jù)國際標準。（），顯然系數(shù)過于偏大，對FG管強度顯然過于保守。因此，如何正確的確定這一系數(shù)，對發(fā)揮承壓潛力有很大的價值，這也是FG管強度計算中有待深入探討的課題。對于管件： 同理計算公稱壓力為： ——鋼板骨架壁厚，mm——FG管公稱壁厚，mm——公稱壓力，MPa——FG管內(nèi)徑，mm——緯線鋼絲直徑，mms——緯線鋼絲中心距或鋼板骨架縱向排孔間距，mm——折合純PE管圓筒壁厚，mm σsb鋼骨架的拉伸極限，MPa——鋼骨架的許用應(yīng)力，MPa（為）——PE的設(shè)計應(yīng)力，MPa（對PE80，/）——緯線鋼絲或鋼板骨架折合鋼筒壁厚，mm——徑線鋼絲折合鋼筒壁厚，mmN——經(jīng)線根數(shù)，上式中，、是分別由FG管規(guī)格系列及工藝可能性而預(yù)先確定的。在此基礎(chǔ)上，再進一步確定鋼骨架及PE的材質(zhì)，經(jīng)反復(fù)計算、調(diào)整中心距，即可選出滿足公稱壓力及安全系數(shù)n要求的s值，并滿足凈間距的工藝要求，F(xiàn)G管的計算公稱壓力再經(jīng)園整、系列化最后確定公稱壓力PN。管件的計算與直管雷同。根據(jù)此PCN的計算公式，還可進一步計算在公稱壓力下，鋼骨架與PE各自承擔的份額。證明如下：鋼骨架承擔的壓力為：PE承擔的壓力為： 兩者的比值為： 根據(jù)各規(guī)格FG管及的數(shù)值，可計算出平均比值約為1/11，PE所能承擔的壓力約為公稱壓力的8%。從承擔強度的觀點，PE材料承擔的壓力比鋼骨架要小得多。這就是FG管接近鋼管力學特性的決定性因素。五、鋼骨架塑料復(fù)合管水力計算我國的城鎮(zhèn)燃氣管道應(yīng)按輸送燃氣壓力P分為5級，并應(yīng)符合下表要求：（表壓）分級名稱壓力（MPa）高壓燃氣管道A＜P≤B＜P≤中壓燃氣管道A＜P≤B＜P≤低壓燃氣管道P≤居民生活和公共建筑燃氣小時計算流量（0℃），宜按下式計算：式中：Qh－燃氣小時計算流量（m3/h）；Qa－年燃氣用量（m3/a）；n －燃氣最大負荷利用小時數(shù)（h）； 其值為：Km－月高峰系數(shù)。計算月的日平均用氣量和年的日平均用氣量之比；Kd－日高峰系數(shù)。計算月中的日最大用氣量和該月日平均用氣量之比；Kh－小時高峰系數(shù)。計算月中最大用氣量日的小時最大用氣量和該日小時平均用氣量之比。A:低壓鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道單位摩擦阻力損失宜按下列公式計算：式中： ΔP －鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道摩擦阻力損失（Pa）；λ －鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道摩擦阻力系數(shù)；l －鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道的計算長度（m）。Q －鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道的計算流量（m3/h）d －鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道內(nèi)徑（mm）；ρ－燃氣的密度（Kg/m3）；T －設(shè)計中所采用燃氣溫度（K）；T0 －。根據(jù)燃氣在管道中的不同運動狀態(tài)，其λ值有不同的計算公式，將值代入上式，可以得到不同流態(tài)的實用單位長度的摩擦阻力損失計算公式：Re＝dv/μ Re －雷諾數(shù) d －鋼骨架塑料復(fù)合管內(nèi)徑（mm）； v －鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道計算流速（m/s）； μ －0℃（m2/s）a. 層流狀態(tài)：（Re≤2100） b. 臨界狀態(tài)：（2100＜Re≤3500） c. 紊流狀態(tài)：（Re＞3500）式中：k －鋼骨架塑料復(fù)合管燃氣管道內(nèi)表面的當量絕對粗糙度（mm）。B：中、高壓鋼骨架塑料復(fù)合管的單位長度的摩擦阻力損失宜按下列公式計算：式中：P1 －鋼骨架塑料復(fù)合管起點的壓力（絕對KPa）；P2?。摴羌芩芰蠌?fù)合管終點的壓力（絕對KPa）；Z －壓縮因子，（表壓）時，Z取1；　　　L －鋼骨架塑料復(fù)合管的計算長度（km）。水力計算中鋼骨架塑料復(fù)合管與聚乙烯管道水力計算方法相同，與鋼管的區(qū)別在于K值的不同，鋼骨架塑料復(fù)合管的K值和鋼管的K值相差20倍，因此在管徑、長度、壓力降相同的情況下，鋼骨架塑料復(fù)合管的輸氣能力要比鋼管高。燃氣尤其是帶有粉塵的燃氣，在聚乙烯管內(nèi)流動與管壁摩擦將產(chǎn)生靜電，為了不使靜電過分積累，除采取必要措施外，對鋼骨架塑料復(fù)合管內(nèi)介質(zhì)的流速要有所限制，我國行業(yè)標準《聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ6395規(guī)定“中壓管道允許壓力降可由該級管道的入口壓力至次級管網(wǎng)調(diào)壓器允許的最低入口壓力之差確定，流速不宜大于5m/s”。若按此流速作鋼骨架塑料復(fù)合管網(wǎng)設(shè)計時，介質(zhì)輸送的經(jīng)濟性大為降低，且鋼骨架塑料復(fù)合管的優(yōu)越性不能體現(xiàn)。以下是國外氣體管道流速的規(guī)定：（1）煉油裝置壓力管線V=15～30m/s。（2）美國《化工裝置》中天然氣管道V≤。（3）液化石油氣氣體管V=8～15m/s。（4）焦爐氣管V=4～8m/s。按以上數(shù)據(jù)并根據(jù)鋼骨架塑料復(fù)合管獨特的性能和國外聚乙烯管道設(shè)計流速的有關(guān)資料，建議鋼骨架塑料復(fù)合管輸送介質(zhì)的流速不宜超過15m/s；A．供水管道水力計算基本公式：式中：－鋼骨架塑料復(fù)合管沿程水頭損失（） －鋼骨架塑料復(fù)合管內(nèi)徑（）－管段長度（）－重力加速度（） －鋼骨架塑料復(fù)合管管內(nèi)的平均水流速度（）；－水力摩阻系數(shù)Re－雷諾數(shù)－水的運動粘度（）－水溫（℃）－管道當量粗糙度，B．局部水頭損失按下列管網(wǎng)沿途水頭損失的百分數(shù)采用：a．城市給水管網(wǎng)為8％～12％；b. 住宅小區(qū)給水管網(wǎng)為12％～18％c．生產(chǎn)給水網(wǎng)；生產(chǎn)、消防公用給水管網(wǎng)；生活、生產(chǎn)、消防共用給水管網(wǎng)均為20%；d．滅火栓系統(tǒng)消防給水管網(wǎng)為10%；e．生產(chǎn)、消防共用給水管網(wǎng)為15%。 由于鋼骨架塑料復(fù)合管內(nèi)表面光滑，并根據(jù)鋼骨架塑料復(fù)合管的實際使用情況，在與金屬管相同通流面積、長度和起點壓力的情況下、鋼骨架塑料復(fù)合管的水頭損失小，流通能力高、噪聲小，因此在使用鋼骨架塑料復(fù)合管的情況下，可適當提高水的流速。 水管設(shè)計推薦流速管道種類水泵吸水管水泵出水管一般供水干管室內(nèi)供水立管推薦流速（m/s）~~~~六、鋼骨架塑料復(fù)合管的管道設(shè)計，為地下安裝和超地面安裝。鋼骨架塑料復(fù)合管道的超地面安裝是把管道固定或懸吊在支架結(jié)構(gòu)上，具體采用何種形式安裝要根據(jù)實際情況。一種是臨時管道系統(tǒng)，安裝比較經(jīng)濟；另一種是便于安裝和維護；還有一種是根據(jù)安裝條件防止管道冷卻。鋼骨架塑料復(fù)合管道的結(jié)構(gòu)性好，具有較好的韌性，而且重量較輕，這些優(yōu)點都使它在許多方面能超地面應(yīng)用。本章介紹了超地面安裝鋼骨架塑料復(fù)合管道的設(shè)計規(guī)范和安裝方法，詳細討論了溫度極限、化學照射；紫外線輻射和機械應(yīng)力的影響，并列舉了按工程設(shè)計分類法分類的兩種鋼骨架塑料復(fù)合管道超地面安裝方式；懸吊式安裝和地面安裝。按設(shè)計分類法，所有的計算公式來自已經(jīng)公布的設(shè)計參考材料，設(shè)計者可根據(jù)列出的參考資料進行專門的設(shè)計。能影響超地面安裝鋼骨架塑料復(fù)合管道性能的設(shè)計規(guī)范包括：溫度抗化學性紫外線輻射應(yīng)力和負載鋼骨架塑料復(fù)合管道超地面安裝受到陽光照射、季節(jié)變化、白天到黑夜的轉(zhuǎn)變的影響，都會使管材的溫度發(fā)生變化，給超地面安裝的管道產(chǎn)生影響。原則上講，聚乙烯在－60℃～70℃的溫度下都可安全使用，但非常的溫度對管道的工程性能確實有影響，在0℃以下時管道應(yīng)防止受到劇烈的沖擊載荷，鋼骨架塑料復(fù)合管推薦的使用溫度－20℃～70℃。溫度的變化對鋼骨架塑料復(fù)合管道的性能也有較大的影響。隨著溫度的上升，其公稱壓力和彈性模量會下降。鋼骨架塑料復(fù)合管材在輸送20℃以上的介質(zhì)時其公稱壓力應(yīng)進行修正， 。106～106（1/℃），隨著溫度變化，管道的長度也會發(fā)生變化，其熱脹冷縮的變化比鋼管和混凝土管要大，但聚乙烯的彈性模量要比以上材料低得多，這意味著限制這種伸縮產(chǎn)生的應(yīng)力明顯小，最終結(jié)果是控制這種伸縮所需的固定方法常常是很簡單的。鋼骨架塑料復(fù)合管道不會因化學、電解或電鍍的影響而產(chǎn)生銹、腐蝕或砂孔等，對鋼骨架塑料復(fù)合管道較嚴重影響的是強烈的氧化劑或一些碳氫化合物，這些有害的化學環(huán)境會影響鋼骨架塑料復(fù)合管道超地面系統(tǒng)的使用特性。鋼骨架塑料復(fù)合管道長期的暴露在強烈的氧化劑下，有可能會使管道破裂或管道表面產(chǎn)生龜裂。偶爾或瞬間暴露在這些溶劑下，對鋼骨架塑料復(fù)合管道的長期性能不會產(chǎn)生太大的影響，鋼骨架塑料復(fù)合管道化學穩(wěn)定性見附錄一。碳氫化合物通常只能對鋼骨架塑料復(fù)合管道的聚乙烯材料產(chǎn)生暫時的影響，影響的結(jié)果取決于暴露時間的長短，暴露在一些碳氫化合物下，會減弱鋼骨架塑料復(fù)合管道聚乙烯材料的承壓能力。聚乙烯吸附了碳氫化合物會減弱韌性，增大物理尺寸（溶脹）。長期的暴露會導(dǎo)致鋼骨架塑料復(fù)合管道壁滲透，滲透的程度與壓力、溫度、碳氫化合物的種類有關(guān)，這些因素在使用鋼骨架塑料復(fù)合管道超地面安裝時都必需考慮到。當在室外超地面使用鋼骨架塑料復(fù)合管道時，日光直接照射的時間較長，除非很好的保護原料，陽光中的紫外線成分會對聚乙烯產(chǎn)生有害作用。自然老化研究表明，%～%分散良好和分布均勻的碳黑所生產(chǎn)的管道對有害的紫外線輻射有長期的保護作用。任何管道在暴露的場地安裝都要適應(yīng)周圍的惡劣環(huán)境。管道在搬運和運輸?shù)倪^程中受到損傷，一般的損壞為劃傷、彎曲和管道表面失去光澤。如果管道必須超地面安裝在交通繁忙或機械非?；靵y（沿公路等）地區(qū)，管道需要額外保護。可以建一個平臺或者把管子包起來，也可以用其他設(shè)備保護管道。在這些地區(qū)，如果有可能，應(yīng)盡量把管道埋入地下安裝。一般情況下，在安裝過程中，鋼骨架塑料復(fù)合管的任何部位被刮破，只要深度沒有達到鋼絲或剛剛達到鋼絲而鋼絲沒有被破壞，進行簡單修補保護好鋼絲即可。如果管道彎曲度超過允許范圍或出現(xiàn)龜裂、裂縫和其他可見損傷，也可重新更換管道。前面已經(jīng)討論過溫度的變化對超地面安裝鋼骨架塑料復(fù)合管道系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，這些變化可以影響管道的壓力性能，必須說明鋼骨架塑料復(fù)合管道根據(jù)溫度變化出現(xiàn)的熱脹冷縮特性，并進一步分析超地面安裝鋼骨架塑料復(fù)合管道系統(tǒng)的安裝特性。 前面已經(jīng)討論了溫度對鋼骨架塑料復(fù)合管道壓力性能的影響，隨著溫度的升高，鋼骨架塑料復(fù)合管道的壓力性能降低，并且彈性模量也隨之下降。在本章的設(shè)計規(guī)范中可以看出，溫度變化可導(dǎo)致鋼骨架塑料復(fù)合管道物理尺寸的變化，其線膨脹系數(shù)介于鋼管和純塑料管之間。超地面安裝設(shè)計分類，要考慮到熱脹冷縮的潛力。管道的熱脹冷縮的變形量可用如下公式計算：ΔL＝a（T2－T1）LΔL－理論上的長度變化，m；ΔL＞０　為熱漲；ΔL＜０　為冷縮；a －線膨脹系數(shù)，１/℃；T1－最初溫度，℃；T2－最終溫度，℃；L－管道在T1溫度下的長度 m。溫度變化所產(chǎn)生的熱脹冷縮是十分重要的。然而這種計算管道長度隨溫度的變化是假定管道非固定和溫度瞬時下降時的情況。實際上溫度不會瞬時下降。把管道放在地上，也會因磨擦延緩管道理論上的運動?，F(xiàn)場安裝管道的經(jīng)驗表明，因溫度變化管道產(chǎn)生的熱脹冷縮大約是理論總運動的二分之一。所以由于熱脹冷縮所產(chǎn)生的管道縱向應(yīng)力也大約是理論值的一半。而且因管道中流體的熱性能或散熱性能，經(jīng)常進一步減輕物理長度的變化。然而保守的工程設(shè)計要考慮到管道里的流體是靜態(tài)的或甚至不是流體時，溫度變化對管道的影響。鋼骨架塑料復(fù)合管道容易受溫度變化的影響，在這種情況下，一般的做法是放一個適宜的固定裝置，普通的固定裝置有混凝土固定器、堅硬塊等等。選擇固定器就應(yīng)注意到：作用在管道壁上的應(yīng)力是預(yù)期溫度變化的結(jié)果。應(yīng)力的大小可由下式確定。σT＝a（T2－T1）EσT －軸向應(yīng)力，MPa；a－線膨脹系數(shù)，１/℃；T1－初始溫度，℃；T2－最終溫度，℃；E－彈性模量，MPa；由于溫度變化管道所產(chǎn)生的理論上的縱向力為：FT＝σTA＝a（T2－T1）EAFT－理論上的縱向力，N；σT－理論上的縱向應(yīng)力，MPa；a－管壁橫截面積，m2；以上設(shè)計說明僅簡單的介紹溫度對超地面鋼骨架塑料復(fù)合管道的影響，但并不包括其他因素，如安裝管道的重量，管道與地面的磨擦阻力等，這些對熱脹冷縮都會產(chǎn)生影響。鋼骨架塑料復(fù)合管道的超地面安裝有兩種形式，一種形式是把管道直接安放在地面上，另一種形式是把管道支撐或懸吊式安裝。兩種安裝形式是根據(jù)不同的設(shè)計分類的，以下將分別討論這兩種安裝方式。如上所說，管道是隨著溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮，設(shè)計者綜合這一現(xiàn)象，提出了兩種選擇。一種是安裝不受任何限制，也就是說管道可隨著溫度的變化自由移動；另一種是采用某種方法把管道固定住，這樣可以控制