给水管道水压试验中的力学关系

给水管道水压试验中的力学关系给水管道水压试验是对管道铺设进行最后质量鉴定的手段，一般我们对水压试验这项工作的要求主要有两点：一是它要能够正确地反映管道渗漏情况；二是试压不出问题，也不能因为试压而使接口遭受损伤，反而影响了工程质量，或返工重试，造成浪费，更不能出人身安全事故。在水压试验中，经常遇到这样一些问题，渗水量与降压有什么关系？能否从降压估算出渗水量？管内存气对试压有多大影响？如何能知道管内存有多少气？对这些问题要作出定性的回答还比较容易，要作出定量的回答就必须作一些具体分析了。一、渗水量与降压的关系管道作水压试验时，管内充满水以后，还要继续向管内注水，才能在管内产生水压和达到要求的压力，管内水量相应增多了，增多这些水是由于两个原因：一是管壁受水压而产生封拉压力，环向伸长了，管子的断面积相应增大了；二是管内的水和未排净的空气受压密度增大了，也就是体积比原来无压时缩小了。因而就需要向管内增补水量。相反，管子要降压时，就必须放出或渗漏掉这些水量。据有关规范推算出的公式△Ｗ＝πD12LP/40(D1/TE＋1/500L＋β)可得式中：△Ｗ──管道水压试验升压P(kgf/cm2)时需增补的水量D1──管道内径(cm)T──管道平均壁厚(cm)L──管道长度(m)E──管材的弹性模量(kg/cm2，取0.9×106)β──水的压缩系数(cm2/kgf取0.475×10-4)1000m铸铁管道升压1kgf/cm2。需要向管内注入的水量(表一)公称口径内径包括承插突部的平均厚度1000M管道无压时的总水量升压1kgf/cm2时需要注入的水量△W占总水量的百分比DD1TW△W△W/WX100（mm）(cm)(cm)(L)(L)(%)20020.240.93832202.360.007330030.281.05572005.850.008140040.261.2231273010.960.0086由表一可以看出：在对铸管进行打压时，每升压1kgf/cm2，需要注入的水量约为管内无压时水量的1/1000。据此，在试压时就可以从10min的降压值推算出渗水量了。二、管内存有空气对试压的影响管内存气是由管线的高程造成的，任何一处只需两端都有比它低的地方，这里就可能存气。一般设计上在最高点设一排气阀，在施工规程中也要求在不能自由排气的高点设置排气阀，以排除管内空气。在坡度平缓的管道中，例如坡度小于2‰或小于1‰，由于施工误差形成反坡，以致充水时管顶充气，而且这种积气又不是在最高点设置排气阀所能排除的，根据有关规范推算出的公式△Ｗ＝Q(1/（P1＋1）－1/（P2+1）)公式（1）式中：△Ｗ：管道水压试验时，由于管内存气，需要向管内多增补的水量，或降压时，需要多排出或渗漏掉的水量(L)。Q：管道水压试验时，升压前管内的存气量(L)。P1、P2：管道水压试验的压强(kgf/cm2)。假定管道内存有1000L空气，则列表二如下：1000L空气的压缩情况表压力绝对压力在压力下的实有体积PP+1Q.1/(P+1)(Kgf/cm2)(Kgf/cm2)(L)011000.012500.023333.334250.045200.056166.767142.978125.089111.199.5100.09.51095.2101190.9表二说明:如果管内存有1000L空气，水压试验加压到10kgf/cm2时，空气体积变为90.9L，被压缩的体积为909.1L，因此就要比管内没有空气时多注入909.1L水。相反，降压时必须多排水，例如：从10kgf/cm2，降到9.5kgf/cm2时就要比管内无气时多渗漏4.3L水。管内存气Q(L)时，就要多渗漏4.3Q/1000(L)水。规程规定，直径不大于Φ400mm的管道，在试验压力下，如10min内降压不超过0.5kgf/cm2时，可不测定渗水量，即为合格，如管内存气1％时，渗水量要比管内无气时增加接近一倍，也就是比无气时延长降压时间接近一倍，降压慢了一半。据公式(1)得：如果管内存气1％10min降压0.5kgf/cm2，则渗水量为10.80L，小于规程规定的允许渗水标准，10min为19.5L，所以用10min降压不大于0.5kgf/cm2的标准检验合格，仍是可以保证渗水量合格的。由此可见，尽管管内存气对水压试验的准确度有一定的影响，但是1％的存气，加压到10kgf/cm2时，它的体积只占管道总体积的0.09％，再者管内存气一般不会达到1％，对所测渗水量的影响甚小，可以不予计较。同样，漏气量的体积也按渗水量计算了，其影响甚小，不予计较。通过向管内注入水量的多少同样也可以计算管内有多少空气，我们知道在测量存气量时，应在水压低时进行。因为这时空气的体积压缩量大，测量较准确，测得结果，如算出存气量过大，估计将影响试压效果，就可以停止试压，采取排气措施或者进行一次试验，看看结果再进行分析处理。管道如有严重漏水时，也会出现升压很慢的现象。要与管道存有大量空气予以区别，如属有出严重漏水，则停泵后压力表迅速降压，如属管内大量存气，停泵后压力表较稳，降压很慢.