钢骨架增强塑料复合管的连接与施工共19页

钢骨架增强塑料复合管是内层管壁和外层管壁采用聚乙烯一PE，中间设置!有两层或多层缠绕形成的钢丝网格状增强层或网状钢板增强层，经过包覆处理的高强度钢丝或网状钢板对现有的纯PE管进行缠绕增强，以此工艺制造而成的管材公称压力很容易达到：4MPa 以上(口径≤De110)、3MPa(口径≤De 200)和1.6MPa(口径≤De630)，而且管材壁厚低于纯PE管。

如图l
随着对钢塑复合管认识的提高和技术的改进，钢塑复合管已开始进入这一领域，而且国家和行业也开始用产品标准来进行管理，相继出台相应的标准与规范。

该复合管材的基体塑料采用PEl00级HDPE管材专用料，含有相应的抗紫外线剂和抗氧化剂等成分，较其它塑料管道具有更高的耐内压能力、抗快速开裂性能和更长的使用寿命。

一、钢骨架增强塑料复合管的连接
钢骨架增强塑料复合管一般可采用电热熔连接和法兰连接两种连接方式。

l、管件的选型：一般情况下，给水或低压系统中，管件采用纯PE电熔管件；而在燃气领域，为考虑压力(使用压力在O.8MPa以上)及连接的可靠性，一般采用带钢骨架的中压电熔管件。

两种管件的安装连接方式均相同。

2、电热熔连接的工作原理
电热熔连接是将复合管材插到电热熔管件中，对预埋在管件内表面的电热丝通电使其发热。

首先管件内表面被熔化而产生熔体，熔体膨胀并充满管材与管件的间隙，直至把管材外表面也熔化也产生熔体，两种熔体互相缠绕在一起，冷却成型后，管材与管件便紧
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密连接为一体。

电熔焊接的关键因素是对焊接温度及塑料熔体压力进行严格的控制。

通过对工作电压、电流和时间的优化控制能量的输入，将熔体保持焊接部位并形成一定的内压力。

焊接时的内压力来自于塑料熔体受热过程中的膨胀。

电熔管件的两端未缠绕发热电热丝，在管材管件配合间隙均匀的情况下其两端的温度相对低很多，限制熔体的向外流动及由此产生的发热丝的移动，使焊接部位保持了一定的内压力，从而保证了焊接的效果。

需要指出的是，管材与管件配合的均匀性也对焊接的效果产生很大的影响。

两者配合的越均匀，意味着焊接部位的圆周上的熔化温度会均匀提高，在相同的时间内达到熔化温度；反之，则是间隙小的焊接部位的温度提高快，先达到熔化温度，而间隙大的焊接部位的温度上升缓慢，达到熔化温度的时间滞后。

两个焊接区域无法同时达到熔化温度，使得焊接不均匀，焊接效果不良。

2.电热熔连接的优点
a.电热熔焊接技术施工方便、迅速，可实施连续安装组对，统一焊接。

b.焊接可靠性好。

与其它连接方式相比，强度和密封性好。

c.保持管道内壁光滑，不影响流通面积。

d.适用于不同的牌号、不同熔融指数的HDPE原料生产的管材管件的连接。

3.电热熔连接的要点。

焊接前，应对管材部位的表面进行预处理，使用砂轮片将表面打毛，去除氧化层，暴露新鲜材料。

处理后应保证有比较紧密的配合尺寸，保证打磨圆滑、均匀。

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二、钢骨架增强塑料复合管的连接过程
1、施工流程
管沟开挖一管材、管件现场检查一管材、管件搬运及安装就位一管肋支撑调整一电熔焊接一冷却一回填至一500111IIl一分段强度、严密压力试验一回填至地坪标高一管道整体密闭性压力试验一与系统管网连接一工程验收。

2、检验
施工前应对管材、管件进行检验，是否符合标准要求，如外观、尺寸、及其他要求，不符合要求的一列不许投入到使用中。

3、下料
由于管道的转弯、开三通与变径时，需要待定的长度，根据所需图纸设计的长度尺寸，将管材截断。

管长应考虑管件的承插深度、管口打磨余量(切割平整的可不给考虑)及增加上的封口环厚度(一般为3’5mm)，端口与管材轴线垂直，垂直度斜口在承插到管件中不能露出管件的加热丝。

PSSCI：，管切断处应位于钢板孔网骨架的孔洞处。

4、封口
De50’200的使用封口环封，熔接面应无气孔、裂纹和缺口，不能有钢板外露，如有以上原因必须重封。

加热板的温度应控制在200—220℃，热熔化时稍加压力，封口时先将封口环在加热板上加热，加热到部分变软时再将管材端面加热，管材端避免过热，导致钢板裸露。

当到达热熔时间以后(封口环加热到翻边3mm左右)，取出加热板，将封口与管材进行熔接，对封口环稍加压力卜2分钟。

De250’500的使用PE焊条用焊枪进行手工塑料热堆焊将钢丝遮盖，焊缝应尽可能均匀，端面严禁钢丝暴露。

冷却后将翻边打磨，以免影响管
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装。

5、去氧化层
为了提高熔接性能，管材的熔接面需去氧化层。

De50’200的宜采用手刮刀 (玻璃片)，由于小口径管壁较薄，只要去除氧化层为宜。

：De250’500的由于口径大，面积大，宜采用打磨处理，提高效率。

去氧化层时应均匀刮整个周边，面面俱到，不允许漏刮。

刮削长度大于管件承插深度30mm。

管件内壁同样的需做清洁处理，小口径的采用酒精擦洗，大口径的可采用刮去表皮处理，由于管件内壁布有铜丝，宜采用手工刮削，不宜用电磨处理，用电磨时，要用软磨片，避免铜丝处露。

6、酒精(丙酮)擦洗
刮好后要用带酒精(95度以上)或丙酮的清洁抹布或棉纱做好内外管材、管件表面的清洁，使熔接面不许有泥、油、及其它脏物。

抹布或棉纱在使用过程中弄脏时，必须要及时用清水洗干净。

7、凉干
组装时要保证管件、管材端口干燥，不充许有水珠进行装配。

如未凉干，焊接时易产生气泡，影响熔接面的粘合。

8、做记号
在管材端口做好管件的承插深度记号，记号尺寸等于管件承插深度，确保管材承插到位，保证熔接质量。

如承插不到位，加热部份露空，融熔接面积减少，承压能力大大降低，且焊接时管件内将会塑料熔塌，造成管件焊穿。

做记号时，记号必须明显、清析。

9、安装扶正器
De315及以上口径安装时要采用扶正器，扶正器的作用：一、起拉紧承插作用，焊接时不易外移，二、起扶正管件与管材的配合间
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隙作用，三、起校圆管材作用。

将扶正器的两个卡环调到管材的适当位置，必须位于记号之后，以免抵住管件承插不到件，拧紧扶正器的卡环螺母，卡紧在管材上。

安装时注意扶正器的螺孔方向，以免装不上扶正螺杆。

10、承插到位。

承插时先将管件套在管材的一端，稍紧时采用榔头轻轻敲打而进。

另一头，De50一De250口径的采用榔头敲打管材末端以使承插到位。

De315’'De500大口径管材采用扶正器、手摇葫芦(拉紧器)辅助承插到位。

承插时记号刚好外露管件边缘，不充许有过插、未插到位、管件不居中等现象。

11、调整
安装完后，将管件与管材连接处调整到同一个同心度、水平度，管件处不能出现严重的V字型，一般角度不超过15度。

12、管件编号
为了控制质量的追踪，责任落实到人，装好一个管件要对该管件进行编号，号码由年、月、日、管件号组成；如05071501一XXX 表示：05年07月15日焊接的第01个管件，焊接人员工号为XXX。

13、焊接
管材与管材的连接是通过管件以电熔的方式进行连接的，连接前要做以下几个步骤：
1)、接电源：焊机的使用电。

源有220V及二相380V两种，使用前务必核对清楚。

所使用的电缆致少3×6+1mm2规格，如输送的距离过长，电缆需适当加粗，减少线损。

2)、试焊机：接好电源后，对焊机进行调试，是否能正常工作。

3)、接管件：将焊机的输出线与管件的接线柱连接好，不得有
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松动，导致接触不良。

4)、开始焊接：焊接按起动“按扭”时，电压、电流“调节器”必须回零位置。

起动后，缓慢调整电压电流“调节器”使电压、电流到设定值，调节时不能过快，一般以电压逐一上涨为准。

由于天气、气候、季节不同使焊接参数有所影响，在焊接过程中需对公司提供的参考参数做暂停、延长、缩短等调整，为了保证参数的适用性，由公司提供参考参数在工程开工之前在现场焊接前根据现场情况先做l～2个破坏性管件焊接试验，即解剖试验，观察焊接效果。

根据当时的季节气温确定参数，检查焊接情况，确定焊接参数后，交生产厂技术部门进行确认、备案。

5)、调整参数：焊接时可能出现异常情况需对参数进行调整，如电压、电流有上涨过快变化。

由于天气、配合间隙、材料不同使焊接参数有所影响，在焊接过程中需对参数做暂停、延长、缩短等调整。

6)、记录参数：焊接时记录好焊接参数，以便对施工质量跟踪分析，焊接参数记录在一定时间内传回公司由技术部门进行确认。

7)、焊接完毕：完成焊接后，卸除输出线与管件的连接。

观察管件的温度是否正常，左右前后温度有无较大差异，冒料是否影响美观。

如有不正常现象应给予当场切除处理。

在寒冷气候(一5℃以下)和大风环境条件下进行焊接连接操作时，应采取保护措施(保温)，未采取措施的不能进行施工。

可管件安装、焊接处通过搭建简易棚升温。

14、冷却
焊接完后在冷却过程中要让接头处于自然状态，且应保证冷却过程中不受任何外力作用，不得移动、转动接头部位及两侧管道。

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冷却时间应根据气候条件、管件大小等确定。

15、压管
为了防止埋地管管沟积水而致浮管，与试压时压力的作用使管道蠕动，安装焊接冷却后应对管道进行压管，压管时管道内应充满水，不应在空管状态下进行夯实，一般为管项500mm以上，压管时应露出管件(，以便观察。

压管过程中注意防止管道位移和产生破坏管道的现象。

16、试压
管道一段安装完毕后或长输管线安装一段后，约1000米，需进行分段试压，试压前必须进行500mm以上的压土。

一般给水管道需进行强度试验和严密性测验。

强度试验的目的是检查管道的机械性能；严密性试验的目的是检查管道的连接质量。

17、整体回填
管道试压合格后的大面积回填，管道内应充满水，不应在空管状态全面回填。

回填过程中注意防止管道位移和产生破坏管道的现象，
18、系统试压
管道系统安装完毕后，都需进行试压。

一般给水管道需进行强度试验和严密性测验。

强度试验的目的是检查管道的力学性能；严密性试验的目的是检查管道的连接质量。

19、资料
工程竣工验收合格后，应将有关设计、施工及验收的文件和技术资料立卷归档。

施工资料：开工报告、施工方案、工作联系单、设计更改、工程质量检验评定、施工分项报验及其他相关资料。

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验收资料：管道系统的试压记录；竣工验收报告、完工报告
20、其它要求
1)、如遇特殊天气及其他情况变化现场条件不满足施工焊接条件时停止工作。

2)、现场施工人员必须严格遵守制造厂提供的《钢骨架塑料复合管施工及验收规范》，如有违反，将停止现场工作。

施工、验收人员必须仔细学习该规范，以确保施工质量。

3)、特殊工程：如海底、河底工程、高压力工程，结合钢骨架塑料复合管特性，采取以下方法焊接：
(1)、为保证管道的连接质量与提高连接性能，利用管材的特性先将管材采用对接(同.PE管的对接原理)，将管材对接为一体。

(2)、对接完毕后外加套电熔接头，再进行熔接，起到双重焊接作用，确保连接质量。

三、钢塑复合管工程施工要求
1.1沟槽
1.1.1 沟槽边坡可根据施工现场环境、槽深、地下水位、土质条件、施工设备及季节影响因素等制定。

1.1.2 开挖时，沟槽底部应平整、密实、无坚硬物质。

沟底允许稍有起伏，但必须平滑地支撑管材，应无脊梗、凹坑和土块。

若有超挖，必须填土夯实达到设计要求。

1.1.3 对管道的地基宜为无尖硬土石和无盐类的原土层，当原土层有尖硬土石和无盐类时，应铺垫细沙或细土。

凡可能引起管道不均匀沉降的地段，其地基应进行处理或采取其它防沉降措施。

对一般土质，应在管底以下原状土地基或经回填夯实的地基超挖150mm 以上，铺上中粗沙回填至设计标高。

基础层最佳密实度应达到85～
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90％。

1.1.4 当沟糟基层底为软土地基，地基承载力小于设计要求的支承强度或由于施工降水等原因，地基原状土被扰动而降低地基承载能力时，必须先对地基进行加固处理，在达到规定的地基承载能力后，再铺中粗砂基础层。

1.1.4 管道的最小埋深按规范要求，一级地区最小埋深0.6米，三级地区最小埋深0.8米，根据当地气候条件、地形、地貌条件、土中有夹带水的可能性、地壤最大冻土深度1.5米等条件，确定管顶平均埋深大于1.10米。

1.1.5 管沟截面形状和尺寸大小，根据地质条件，施工方法和管径决定。

沟槽宽度不小于管外经De+500mm~在地下连接处的沟底宽度可适当增加，不小于管材外经De十500mm，总宽度不小于800 IIlIn。

1.1.6沟底遇有废旧构筑物、硬石、木头、垃圾等杂物时，必须清除，并铺设一层厚度不小于1 50mm的砂土或素土，整平压实至设计标高。

1.1.7在湿陷性黄土地区，不宜在雨期开槽施工，或在施工时切实排除沟内积水，开挖时应在槽底预留30’60mm的土层进行压实处理。

1.1.8对软土基及特殊性腐蚀土壤，应按设计要求处理。

1.2回填
1.2.1 管道敷设检验合格后，应立即进行沟槽回填。

在管道严密性试验前，除接头部位可外露外(接头两边留500～1000mm)，管道两侧和管顶以上的回填高度不宜小于0.5m，严密性试验合格后，应及时回填管件露部分与其余部分到设计要求。

回填前，必须将沟底
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施工遗留的杂物清除干净。

1.2.2 沟槽回填应先填实管底和腋角，再同时对称进行投填管道、检查井等构筑物两侧，并确保管道不产生位移，必要时宜采取临时限位措施，防止管道移动或上浮。

如沟内有积水，必须全部排尽后，再行回填。

特殊地段，应经监理(建设)单位认可后，方可回填。

1.2.3 管道两侧回填土的压实不应小于95％。

1.2.4 管顶以上0.5m范围内的压实度不小于85％。

1.2.5 管顶0.5m以上至地面，城区地段的压实度为95％；耕地为90％。

1.2.6 沟底至管顶部分，必须用人工回填，严禁用机械回填。

1.2.7 管道施工，应采取分段流水作业，每段长度不应超过1Km。

开挖一段，敷设一段，初步回填一段，试压后全面回填至设计要求。

1.2.8 雨季回填时，应晒干过湿的土壤或加白石灰搅和后回填。

冬季回填时，不得用冻土回填沟槽。

1.2.9 管道试压合格后的大面积回填，管道内应充满水，不应在空管状态全面回填。

管顶500mm以上部分的回填土内允许有直径不大于10cm的石块，但机械不得在管道上方行驶进行回填。

覆土厚度在管项70cm以上时。

方可采用机械碾压。

砂砾基础的设计支承角2 a要求见下图所示：
1.3管道敷设安装要求
1.3.1管材下管前必须按产品标准逐根进行外观检查，不符合产品标准者，严禁下管敷设。

1.3.2搬运下管时，必须轻抬，轻放，严禁在沟槽内拖拉或用铲
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车，叉车，拖拉机牵引等设施运管材。

1.3.3铺管时沟槽内不得进水，严禁泡槽，沟槽上冰冻，工作坑宜在铺管时随铺随挖，凹槽长度可按接口长短确定，深度可采用50—100ⅡⅡn，宽度不宜小于管道处径。

1.3.4敷设时必须切割管材长度时，应采用机械方法切割，切割端面应平整，且与管道轴线垂直，严禁用明火烧割。

1.3.5管道改变管径部位及接出支管时必须用配套管件，严禁在管道、管件上开孔接管。

1.3.6电热熔连接时必须对连接部位的承插口，管件等配件清理干净，去氧化层，不得附有土，水和其它杂质。

1.3.7管道穿越墙壁，楼板时，管道上不得作用任何建筑结构的荷载，管道穿越混凝土，砌体等承重构件时，必须弃置保护套管，套管内壁与管道外壁之间的空隙不得小于20姗.。

室内管道不得在建筑物内墙基础底以下穿越，不得穿越建筑物之间的降缝。

管道上的接头不得埋设在承重的墙本，梁，板，柱内。

接头与结构构件外壁的净距不得小于管道安装和检修须要的最小净距。

1.3.8管道在室外管顶敷设深度一般不应小于1m。

室内管顶深度不应小于O.3m。

管道穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道时，宜垂直穿越，并应设置套管。

套管设置应符合下列规定： l、套管宜采用钢管或钢筋混凝土管
2、套管内径应比钢骨架聚乙烯复合管外径大100IIlrfl以上
3、套管两端套管与钢骨架聚乙烯复合管道的间隙应采用柔性的防腐、防水材料密封，其一端应设置检漏管
4、套管端部距铁路路堤坡脚外距离不应小于2.0m，距高速公路和城镇主干道边缘不应小于1.0m，距电车道边轨不应小于2.Om.
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1.3.9阀门要做阀门井，不可直埋。

管道上设置的阀门，消防栓，设备设施等连接时，应有可靠的固定措施，以免影响管道受力。

1.3.10阀门井中阀门下部应加装支墩，防止阀门重量直接作用在管材上。

阀门井穿管处须加装钢制套管，不得直砌管材管件上，套管口径、长度、厚度等尺寸要求应符合管道设计规范。

安装时管件(如变径、三通、直接)应尽量远离阀门井，无法避免时应做相应的措施。

阀门井内应装至少一只伸缩节，方便维修，及基础引起的变形补偿
1.3.11由于塑料管采用外径系列标准，安装蝶阀时须法兰口进行倒角，这样安装好才能打开，如不进行倒角，出现不能完全打开现象。

四、焊接原理
PE属热塑性塑料。

受热时，呈现玻璃态(结晶态)、高弹态、粘流态等不同的物态变化。

热塑性塑料重要的温度参数有玻璃化温度T。

、粘流温度Tf、晶体熔融温度T。

和热分解温度Td。

结晶性塑料在L以上或非结晶体性塑料在Tf以上，塑料由固态熔融为粘稠的流体。

塑料的焊接即在这段温度范围内进行。

热熔焊接原理正是建立在PE为部分结晶性热塑性塑料(HDPE的结晶度为85—95％)的熔融特性上的。

焊接的基本过程是对PE连接的界面通电加热至熔化状态，根据粘性接触理论，在压力的作用下，通过控制温度和时间，连接成一牢固结合的整体。

电热熔连接是利用焦尔效应实现的连接。

电熔连接主要包括电熔套接和电熔鞍形连接两类。

电熔管件包括直接、鞍接、变径、等径、异径三通和弯头等。

D1--熔融区域平均内径；D2--承口最小内径；Da--管件最小内径；，一插入深度；L2一加热长度；L。

一不加热长度
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l、参数
1)、焊接参数是指直流电压(V)、电流(A)、时间(s)三要素。

焊接参数是保证电熔焊接质量最重要的因素。

从熔接原理看，设置正确的焊接参数，实质上是给焊接区域提供恰到好处的热量(电能转化为热能)。

我们对焊接参数的控制，也就是对焊接温度的控制：温度过高会降解PE材料(甚至冒烟)；加热不足会导致PE软化不够。

2)、焊接参数时间的多段控制纯PE管电熔焊接时间一次完成，中途不停顿。

钢骨架PE复合管因其中夹有钢丝或冲孔钢带的影响，往往分三段甚至四段时间焊接更佳。

这样做的目的，可使PE升温减慢，热量损失少，充分塑化并保持合适的熔体压力，避免冒料和降解冒烟等不良现象。

3)、接参数与焊机
焊接参数与使用的焊机品牌、功率等因素有很大的关系。

现场施工时，应引起足够的重视。

此外，还需注意熔接界面处产生的熔体压力。

2、接温度变化过程。

PE通电后发热，其温度变化情况如下：130—140℃开始熔化，且出现暂时性平台(相变吸收能量)；相变完成后，熔体填满间隙，界面温度迅速上升，至180~C以上，达到焊接参数设定总时间后断电，温度不断下降，至140~C时熔体开始固化，下降至120~C~，因结晶作用放热会出现暂稳平台，降至110~C~
五、抢修与维护方式
我公司生产的钢丝缠绕网骨架复合管应用于天然气输送时抢修的办法有以下四种：
1、轻微泄漏可采用塑料补焊方式进行抢修，操作简单方便、快
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捷；
2、一般泄漏采用电热熔马鞍型管件进行抢修，一般只需1～2个小时；同时还可采用天津市翔悦密封材料有限公司提供的不停车带压密封技术，进行局部补漏。

3、较严重泄漏时采用局部停气换管抢修，一般在条件具备情况下可在4～5小时内完成；
操作步骤：
3.1局部停气；
3-2根据施工规范开挖泄漏处，留出足够空间便于抢修；，
3.3利用专用断管工具将坏管截断；
3.4利用专用的整圆器将变形管道进行整圆；利用专用的扶正、牵引器将两断管扶正，确保与新换管道同轴，并平稳的将新管与两断面连接起来；
3.5利用专用的电热熔工具将管件与管材有效的焊接起来，即可完成抢修过程；
4、在工作条件恶劣情况下抢修，可采用我公司引进德国技术产品：莱诺格双头快速承插管件，此抢修管件新发明主要优点在于：
(1)免焊接、无需专业焊工和焊接设备；管件部位下方。

1.5一般规定
1.5.1埋地钢丝网骨架塑料复合管管道不得在构筑物的基础下穿越，与其他市政埋地管道交叉时，不得在排水管道和供热管道下面穿越，与交叉管道之间的净距不宜小于200彻。

与供热管道交叉或平行敷设时，不得将管道敷设在供热管周围土壤温度大于40度地区内。

1.5.2管道与管道上设置的阀门连接，与水池、水箱等构筑物内
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的浮球阀或其他装置连接时，应有可靠的固定措施。

管道上连接的阀门等装置应有独立的支承，不得将其重量作用在管道上。

1.5.3同一管道系统宜采用相同的连接接头，埋地管道宜采用电熔连接接头，不宜采用法兰连接接头，如必须采用法兰接头时，应根据场地土质条件对法兰及紧固件采用相应防腐措施，钢骨架塑料复合管与其他不同材质管道连接的过渡接头应采用由管材厂提供的配套连接接头。

1.5.4埋地管道在水平或垂直向转弯处、改变管径处、三通、四通、端头和安装阀门部位，应根据管内设计压力计算管道轴向推力，当其轴向推力大于管道外部土体的主承强度和管道纵向四周土体摩擦力时，应在管道上相应的部位浇筑混凝土止推礅。

止推礅可按照相应的管道设计规范计算。

室内管道应在管道内产生轴向推力的部位设置安装牢固的固定支架。

常见加固措施方法如下图1一图3所示：
在安装阀门时，阀门的重量不能直接作用在管材或管件上，应采取防止造成外加拉应力的措施。

口径大于100mm阀门应设支墩，必须进行足够的加固。

在阀门井内应设置卡环、短接、支墩等固定阀门的装置。

消防管接出消防栓时，可在三通的一侧水平接上电热焊法兰，然后依次接上短管(便于更换阀门)、法兰、阀门，再用钢管短接到消防栓。

①在地上安装时，管道与阀门、罐体、水泵等相连时，要采取固定支架。

直管段应采取滑动(轴向、横向)支架。

②当管道铺设因地形或工况需要使埋深(标高)突然发生较大变化时，需分别对管件连接处采取加固措施。

1.5.5钢骨架复塑管道与金属管道、阀门、消火栓连接时，必须
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