水泥管的生產(chǎn)一般是采用懸輥成型工藝或離心成型工藝。剛性接口管以平口管、企口管居多。本文以懸輥成型工藝生產(chǎn)平口管為例來(lái)闡述剛性接口管的改型。柔性接口管有承插口式、企口式、雙插口式和鋼承口式四種形式，其中雙插口式和鋼承口式需加配鋼套環(huán)，造價(jià)較高。為此本著首先考慮充分利用原有老設(shè)備，投資少，上馬快；其次考慮原產(chǎn)品或制管模具的結(jié)構(gòu)特性；第三，改型后產(chǎn)品或制管模具的多功能性，盡量實(shí)現(xiàn)“一模多品（產(chǎn)品），一品多能即可兼作頂管”的目的，我們決定立足點(diǎn)在改造現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，用Φ1400mm剛性平口管設(shè)計(jì)改型為Φ1350mm柔性接口企口管。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1 接口尺寸設(shè)計(jì)

柔性接口管的主要特點(diǎn)在于插口及承口部分的外型和尺寸精度要求比較高，接口處采用橡膠圈作為密封件。接口形式及尺寸是區(qū)分管子品種或型號(hào)的關(guān)鍵，也是剛性接口管與柔性接口管的不同所在，因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要就是接口形式及尺寸的設(shè)計(jì)。平口管很簡(jiǎn)單，端面平齊，不受壁厚（但要滿足國(guó)標(biāo)GB11836中最小壁厚）的限制；而柔性接口企口管就不同了，要受壁厚的限制。筆者認(rèn)為壁厚是設(shè)計(jì)柔性接口企口管的最關(guān)鍵因素。國(guó)外柔性企口管的最小管壁厚度是160mm，國(guó)內(nèi)也多在160mm以上。我公司Φ1400mm平口管的壁厚為120mm，要改型設(shè)計(jì)成Φ1350mm柔性接口企口管，其壁厚只有145mm，我們經(jīng)過(guò)分析研究認(rèn)為，145mm可以做成柔性企口。考慮到企口承口的制作有難度，尤其是懸輥成型工藝，承口的制作難度就更大，所以承口長(zhǎng)度（或深度）不宜過(guò)大，筆者認(rèn)為取110mm為宜。過(guò)長(zhǎng)影響承口的制作質(zhì)量，過(guò)短則影響安裝柔性接口管所需的轉(zhuǎn)角，影響安裝質(zhì)量。因柔性接口管允許有微�。�1～2°）的轉(zhuǎn)角。其詳細(xì)接口尺寸如圖1。

圖1 柔性企口管接口尺寸圖

1.2 混凝土強(qiáng)度和管子級(jí)別設(shè)計(jì)

因柔性接口管的插口段和承口段壁較薄，接口部分的強(qiáng)度相對(duì)其它柔性接口管來(lái)說(shuō)，是最弱的，所以制管用混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C40以上；管子外壓荷載級(jí)別�、蚣�(jí)以上。

2 制管模具改型設(shè)計(jì)

懸輥成型工藝生產(chǎn)平口管的模具是由兩個(gè)半模（管皮）和兩個(gè)擋圈組成的，擋圈的厚度即是管子的厚度，擋圈端面的形式與尺寸決定管子的接口形式。因此，模具的改型設(shè)計(jì)實(shí)際上就是對(duì)兩個(gè)擋圈進(jìn)行改型，即只要對(duì)兩個(gè)擋圈進(jìn)行改型設(shè)計(jì)就可實(shí)現(xiàn)管型或品種的轉(zhuǎn)化。改型后的端模擋圈包括插口模擋圈和承口模擋圈，二者以及管皮必須具有足夠的剛度，以保證模具裝配精度。所以我們對(duì)原管皮進(jìn)行了加固，加焊筋板，提高了模具的剛度。改型后的兩擋圈結(jié)構(gòu)具體尺寸如圖2。

3 橡膠密封圈設(shè)計(jì)

目前，橡膠密封圈的形式多以“O”型截面居多，滾動(dòng)就位，接口操作過(guò)程中很難使橡膠圈圓周各處滾動(dòng)同步，常出現(xiàn)“擰麻花”現(xiàn)象，而一旦出現(xiàn)擰麻花，橡膠圈對(duì)管子的回彈力是很大的，安裝就位很困難，接口密封難以保證。另外，“O”形橡膠圈滾動(dòng)就位，需要一定的滾動(dòng)距離，這與我們用懸輥成型工藝制造企口管承口時(shí)，所要求承口長(zhǎng)度盡量縮短不一致。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)采用“楔”形橡膠圈直接套在管子插口端直徑落差形成的止膠臺(tái)處，不再滾動(dòng)或滑動(dòng)，易于安裝且密封嚴(yán)密，保證了安裝質(zhì)量。

橡膠圈的物理性能：硬度50IRHD，拉伸強(qiáng)度15MPa，伸長(zhǎng)率≥450%，永久變形<15%。其壓縮率控制在30%左右，壓縮率過(guò)低接口密封效果差，壓縮率過(guò)高容易使承口處撐裂。膠圈內(nèi)徑取工作面直徑的85%。

橡膠圈斷面型式及具體尺寸如圖3。

圖3 橡膠圈斷面圖

4 產(chǎn)品試制與生產(chǎn)控制

企口管的制作難點(diǎn)在于承口的制造，因?yàn)樗�是靠水平向�?cè)壓力密實(shí)成型，而不是靠垂直向輥壓力直接輥壓成型。承口工作面混凝土幾何尺寸的精度及光滑度都影響接口裝配的操作和接口的密封性。

4.1 原材料及混凝土制備

為了滿足接口的成型，兩端口尤其是承口處所用的混凝土水泥用量要大些，以480kg為宜；石子最大粒徑要偏小些，以5～15mm為宜。連續(xù)級(jí)栩；砂子選用細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0的中砂，砂率在35%～37%為宜；更為關(guān)鍵的是加水量，水灰比要比管身的稍大些，以0.37～0.39為宜，且要視管徑大小調(diào)整，大口徑管因輥壓力大，水灰比可取小值；小口徑（最小為Φ1350mm）管因輥壓力小，水灰比可取大值。

4.2 鋼筋骨架

管子由平口改為企口，對(duì)于雙層的鋼筋骨架，必然要隨之變?yōu)槠罂�，這勢(shì)必增加控制難度。因?yàn)椋�企口的插口及承口長(zhǎng)度（或稱為接口長(zhǎng)度）均較短，而且壁厚均較��；鋼筋骨架滾焊機(jī)所焊鋼筋籠子的兩端常為螺旋面，即非封閉的圓面，“螺距”有時(shí)達(dá)30mm，而縱向保護(hù)層一般只有20mm，顯然必須控制好鋼筋籠子的端面，才利于縱向保護(hù)層的控制和保證管子接口部的強(qiáng)度。我們通過(guò)調(diào)整與控制滾焊機(jī)的焊接機(jī)構(gòu)，焊出了符合要求的鋼筋骨架，為企口管的接口強(qiáng)度提供了可靠的結(jié)構(gòu)保證。

4.3 模具組裝

為了保證產(chǎn)品精度，兩端模擋圈的裝配精度非常重要。所以一定要使兩端模擋圈組裝到位，且要垂直，組裝后的模具尺寸誤差應(yīng)符合國(guó)標(biāo)GB11836規(guī)定的相應(yīng)尺寸要求。兩端模擋圈與模具圓周之間及模具合口縫應(yīng)無(wú)明顯間隙，擋圈與管皮的固定銷(xiāo)塊應(yīng)牢固可靠。

4.4 企口成型

由于接口密封要求嚴(yán)密，所以嚴(yán)格控制好承插口工作面幾何尺寸的精度至關(guān)重要。插口因能直接受到輥壓力作用，易于成型；而承口則不然，開(kāi)始試制時(shí)，總有缺料或蜂窩麻面等質(zhì)量缺陷。經(jīng)反復(fù)研究分析，找出了原因，采取調(diào)整水灰比、喂料過(guò)程、速度和料團(tuán)大小等措施，很快解決了問(wèn)題。產(chǎn)品無(wú)論從內(nèi)到外、從插口到承口，尺寸精度、光滑度等外觀質(zhì)量都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)按GB11836抽查做外壓、內(nèi)壓試驗(yàn)，全部合格。

4.5 拆模

因企口存在，拆模有一定難度，我們的做法是：在拆模時(shí)用一扁擔(dān)把管子連同擋圈串吊至支架上，用兩個(gè)倒鏈分別吊掛住擋圈，注意不要使之受力，然后輕輕敲出擋圈（可在擋圈端面焊上兩100mm×100mm×20mm鐵塊，以方便敲打）即可。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)析

首先，因主要更換擋圈，投入費(fèi)用較低，以Φ1400mm管為例為1.3萬(wàn)元。如果新購(gòu)模具，則需投入2.8萬(wàn)元。節(jié)省投資50%以上。其次，因?qū)崿F(xiàn)了“一模多品（產(chǎn)品），一品多能即可兼作頂管”，為企業(yè)的生存和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，增加了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

6 施工裝配

管道裝配在國(guó)外早已實(shí)現(xiàn)裝配化，而在國(guó)內(nèi)由于柔性接口管的發(fā)展應(yīng)用較慢，裝配化剛剛起步，施工裝配水平還較落后，施工人員對(duì)柔性接口管及其裝配精度缺乏認(rèn)識(shí)，以致于常常影響安裝質(zhì)量，影響管道的密封性。因此，筆者在這里要特別強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：

6.1 管子安裝接口位置。管子安裝一定要到位，保證膠圈于承插口工作面中部為宜。柔性管一般都有安裝線，安裝時(shí)可超裝即管承口端面越過(guò)插口安裝控制線5～10mm，但不宜少裝，否則易引起滲漏。

6.2 膠圈預(yù)放位置。膠圈套在管插口段直徑落差形成的止膠臺(tái)處，應(yīng)順直，不得扭曲。

6.3 地基要平整。地基軟一些并不可怕，但要保證均勻、無(wú)高低起伏。

6.4 嚴(yán)禁碰傷承插口。排水管屬于薄壁脆性材料，柔性企口管更是如此，因承插口部分管壁單薄，是最弱的，也最易損傷，所以要特別小心，避免碰傷，嚴(yán)禁從管內(nèi)串鋼絲繩吊裝。

6.5 安裝工具。施工安裝可用手動(dòng)葫蘆（倒鏈）等工具，但是，筆者發(fā)現(xiàn)有的施工人員利用開(kāi)槽時(shí)用的挖掘機(jī)來(lái)進(jìn)行管子的安裝，即用挖掘機(jī)斗的側(cè)面給管子一個(gè)推力，使其推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)接口安裝。這種做法是否恰當(dāng)，筆者不去談?wù)摚�確實(shí)很實(shí)用，很方便，安裝很快，而且施工現(xiàn)場(chǎng)一般均配有挖掘機(jī)，不需專門(mén)準(zhǔn)備。需要說(shuō)明的是，一定要在管端部墊上墊木等防護(hù)，輕輕施工推力，確保管口不受損傷。

6.6 管接口工作面的清潔和涂抹潤(rùn)滑劑。管道安裝前應(yīng)確保管接口工作面光潔干凈；在管承口外倒坡和橡膠圈上表面均勻涂抹黃油和硅油等潤(rùn)滑劑，這樣易于安裝。

6.7 安裝方向。在安裝時(shí)，應(yīng)使管子承口朝向管鋪設(shè)的前方。

6.8 在安裝過(guò)程中，要密切注意管子的行進(jìn)，應(yīng)仔細(xì)檢查管線是否完全對(duì)正同心，接口間隙是否均勻一致，管子環(huán)向各處行進(jìn)是否同步。否則，施力再大，膠圈不但不進(jìn)，反而會(huì)被擠出。

7 結(jié)語(yǔ)

7.1 Φ1400mm剛性接口管的改型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“一模多品”，即根據(jù)需要只要更換擋圈，既可生產(chǎn)Φ1400mm剛性平口管，又可生產(chǎn)Φ1350mm柔性企口管，同進(jìn)還可兼作頂管，為制管企業(yè)降低模具成本的投入，開(kāi)辟了一條技術(shù)途徑。

7.2 剛性制管模具改為生產(chǎn)柔性接口管，在一定程度上提升了排水管鋼模的精度與技術(shù)含量。該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制作容易，操作簡(jiǎn)單方便。

7.3 生產(chǎn)和工程實(shí)踐證明，本文剛性接口管的改型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了向柔性接口管的轉(zhuǎn)化，完全可行。但既然是一種改型設(shè)計(jì)，難免有不足之處，哪就是原2m長(zhǎng)的管子改型后的有效長(zhǎng)度只有1.9m。