球墨铸铁管生产需要石英砂做模具：消失模铸造球墨铸铁马鞍式管卡解决管道开挖漏水和应急开孔问题

球墨铸铁管生产需要石英砂做模具：消失模铸造球墨铸铁马鞍式管卡解决管道开挖漏水和应急开孔问题(b)B型(a)A型马鞍式管卡构造简单，主要由螺栓、密封胶圈、球墨铸件两本体3部分组成，安装方便，只将球墨铸件对夹式在改水排水相应位置或漏水处拧紧螺母，即可完成漏水点或相应位置改水排水。马鞍式管卡主要分为大头马鞍式管卡和管身马鞍式管卡。工作原理是用机械形式构成新的密封层，利用金属密闭腔包住开口处或泄漏处，通过两片弧形球墨铸铁。在四周安放橡胶，通过螺栓，将两个半弧管连接在一起，在橡胶的密封作用下，阻止管道内介质的渗漏。1.1 马鞍式管卡马鞍式管卡是用于管道分支开孔连接支管和主管段的管件。马鞍式管卡俗称“卡子”，是城市管网连接的汇合枢纽，便于水路改道。随着我国城镇化的深入推进，现代市政发展越来越注重满足环保、耐用要求。马鞍式管卡特点有强度高、刚性好、密封性能好、耐蚀性好、组装简单、施工方便、维护费用低。马鞍式管卡示意图及规格见图1、图2。

导读

随着市政管道工程改、扩建越来越频繁，迫切需要解决管道施工过程中开挖漏水以及需要开孔等问题。对马鞍式管卡几类产品结构设计，采用东久线、静压线以及消失模等工艺试生产，经过试验，在上海、江苏、安徽等省份工程项目应用，产品性能、结构等符合设计要求，解决了管道工程抢修慢、施工效率低的问题，节约施工成本，符合客户的要求。

给水管道中传统的维修改水通常采用截断破损管道更换新管道，增加三通管件和修补管道承口等方式来进行 因其停水时间过长、劳动强度较大、工作效率较低、工艺手段落后已远远不能满足现代城市发展的需要。因此如何提高供水管网爆管的维修工作效率、缩短停水时间、减轻劳动强度、产生良好的社会效益是摆在管道维修工作者面前艰巨而急迫的任务。为了解决施工方在施工过程中急需解决的管道开挖漏水和在管道上应急开孔，研发一种马鞍式管卡、抢修器及机械三通，采用东久线、静压线以及消失模铸造工艺生产，经过安装、压力、胶圈密封等工序型式试验，产品性能和结构设计符合施工要求，达到客户要求。

1 马鞍式管卡结构及工作原理

马鞍式管卡构造简单，主要由螺栓、密封胶圈、球墨铸件两本体3部分组成，安装方便，只将球墨铸件对夹式在改水排水相应位置或漏水处拧紧螺母，即可完成漏水点或相应位置改水排水。马鞍式管卡主要分为大头马鞍式管卡和管身马鞍式管卡。工作原理是用机械形式构成新的密封层，利用金属密闭腔包住开口处或泄漏处，通过两片弧形球墨铸铁。在四周安放橡胶，通过螺栓，将两个半弧管连接在一起，在橡胶的密封作用下，阻止管道内介质的渗漏。

1.1 马鞍式管卡

马鞍式管卡是用于管道分支开孔连接支管和主管段的管件。马鞍式管卡俗称“卡子”，是城市管网连接的汇合枢纽，便于水路改道。随着我国城镇化的深入推进，现代市政发展越来越注重满足环保、耐用要求。马鞍式管卡特点有强度高、刚性好、密封性能好、耐蚀性好、组装简单、施工方便、维护费用低。马鞍式管卡示意图及规格见图1、图2。

(a)A型

(b)B型

(c)C型

图1 管卡示意图（适用于DN400以下）

(a)A型

(b)B型

(c)C型

图2 管卡示意图（适用于DN400以上）

1.2 哈弗节修补器

哈弗节修补器是一种用于修补管道破损、泄露的壳体，材料为球墨铸铁的对合式抢修器具，见图3和图4。

图3 直通抢修器示意图

图4 承口抢修器示意图

1.3 机械三通

机械三通是用于管道分支开孔连接支管和主管段的管件，功能结构类似于马鞍式管卡，主要用于DN300以下等管道，见图5。

图5 机械三通示意图

2 马鞍式管卡工艺设计与分析

马鞍式管卡材质为QT420-5，DN300以上马鞍式管卡采用消失模工艺铸造，DN300以下采用砂型铸造。以DN700*DN100 马鞍式管卡为例，模型制作完成后，采用消失模工艺浸涂、造型、浇注、打磨、加工、水压试验等工序。根据产品结构分析，考虑到消失模工艺铸造的特殊性及造型工序下沙问题，产品放置方式必须为开口朝上，保证产品顺利进砂。

2.1 铁水成分

经过多次试验、为保证铁水球化等级及硬度最终确定下表各元素含量控制区间，熔炼增碳剂需使用石墨化增碳剂、杂质较少。

2.2 浇注工艺设计

浇注温度控制在1 510~1 530 ℃，具体范围根据试验结果调整。真空度在保证浇注过程中不涨箱的前提下，尽量减小；真空度过大，砂紧实度大，铸件表面易粘砂，负压以-0.04~-0. 06 MPa较为合适；须覆膜保压，保压时间初步区间为10~15 min，在保证不涨箱的前提下，越快越好，以免影响生产。

2.3 型式试验

型式试验方案参考标准《GB13295-2019》中试验方案。根据标准中要求，根据试验要求，制定DN700*DN100马鞍式管卡型式试验方案。

试验目的是对DN700*100开口器试样首件进行承压试验，检验产品的结构及性能。

试验方案流程见图6。

（1）试验设备及材料 9号水压机及配套平台、试压工装一套、5 mm橡胶垫一块（100 mm）、防护网等安全设施。

（2）试验流程 ①将开口器安装在DN700盘插插口端，放置在试验平台上。②将水压工装及DN700盘插，按下图安装，上平面尽量保持水平，调整前后至整体稳定无晃动。③将高低压水管连接试压工装平面，然后升压至表压2.5 MPa，保压10 min后卸压。④检验产品是否漏水情况。

（3）试验结果 ①试验过程无异常情况。②通过水压保压试验，可以验证DN700*100开口器在使用中无漏水情况。③试验后的管件无破坏、无裂纹、无变形，满足使用要求。

图6 型式试验

3 马鞍式管卡应用

该产品可以实现狭窄和带压堵漏，从而解决管道因出现各种问题导致泄露而实施不停输进行快速封堵的技术，其安全、经济、快速高效的管道维护抢修的特点，可以实现在不间断管道介质输送的情况下，完成对带压事故管道快速安全的抢修，降低介质泄露所带来的浪费以及安全隐患，保障管道的正常运行，对减少因系统停产、排放管道内物料所带来的经济损失具有重大的意义。

新系列产品的实施将在城市服务和压力管道等多个区域促进产品引领效果，同时形成企业标准和专利，促进新技术推广和产品的优化，确立标准的先进性、引领性和可操作性，提高了各类水管网的给排水供应保障能力和安全系数，具有较高的社会效益。同时该产品可以实现管道的快速取水和带压堵漏等，解决了管道因出现各种问题导致泄露而实施不停输进行快速封堵的技术，其安全、经济、快速高效的管道维护抢修的特点，受到用户好评。

目前产品在江苏、安徽、上海、浙江等多个省市试用，使用情况良好，安装简单方便，见图7。

图7 马鞍式管卡现场施工照片

4 结论

通过消失模铸造和砂型铸造生产的马鞍式管卡，通过工程应用，产品性能、结构设计等符合施工方的要求，提高了城市给排水管网维修等工作效率，减轻了劳动强度，减少了对市政设施的损坏，提高了城市给排水行业的经济和社会效益。

文献引用格式：陈建华，李哲. 消失模铸造球墨铸铁马鞍式管卡开发与应用[J].特种铸造及有色合金，2021 41（10）:1312-1314.