[發明專利]一種帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管頂管

有效

• 申請號: 201410264525.6
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104089108A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 李京;魏英華;呂晨曦;劉陽;趙國強;史杰智;李曉東;陸衛中;高英
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: F16L9/153
• 分類號: F16L9/153;F16L58/04;F16L58/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明屬于市政、工業、礦業等用管道領域，特別提供一種帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管頂管。?

背景技術

隨著我國經濟的持續快速發展，城市規模迅速擴大，越來越多的城市出現供水、排水困難。建設大規模輸水工程已經刻不容緩，采用管道鋪設輸水管線是必須的選擇方案。目前，可供選擇的管線有鋼管、混凝土管、鋼筋混凝土管、預應力混凝土管。其中，管壁內不配置鋼構的混凝土管的最大公稱內徑只有600mm，只適合小供排量場合應用，大規模輸水工程必須選擇其他幾種管道。選擇管道時考慮的主要因素有：安全可靠程度、建設及維護成本兩個方面。?

鋼管自重輕、剛度大，但成本高、易受環境腐蝕，后期維護費用高。為降低工程造價，建設者當前更多的是選用鋼和混凝土復合的管道。除了造價低外，兩種材料相互彌補了彼此的弱點，發揮各自的長處，從而使鋼/混凝土復合管具有很高的承載能力，一般都高于組成管道的鋼和混凝土單獨承載力之和。另外，由于混凝土自身的堿性可以使得鋼表面發生鈍化，大大提高了混凝土中鋼的耐腐蝕性。?

但是，目前已有制作和應用標準的鋼構混凝土管又存在著不足，制約?著應用。目前鋼構混凝土管中的鋼材大都采用高強度鋼，目的是提高承載能力以及降低自重。如《頂管用鋼筋混凝土管標準》中規定的螺紋鋼筋應滿足《JC/T?540》，規定所用螺紋鋼最低屈服強度為550MPa。而預應力混凝土管(PCCP)中的冷拔鋼絲的屈服強度一般在1550MPa以上，按照國際鋼鐵協會用材料力學性能——強度來分類，這類鋼構屬于高強鋼(270——700MPa)和超高強鋼(>700MPa)。實踐表明，這類鋼對應力腐蝕開裂敏感。應力腐蝕開裂是材料在應力和腐蝕環境共同作用下引起的開裂，這是應力與腐蝕聯合作用的結果。如果只有一個方面，應力或者介質作用，開裂破壞不會發生，但當二者聯合作用時，卻能很快發生開裂。因此，發生應力腐蝕開裂時，應力可能是很低的，介質的腐蝕性可能也是很弱的，也正由于如此，應力腐蝕開裂經常受到忽視，導致意外事故不斷發生。普通碳鋼通常在特定的工業環境中發生應力腐蝕開裂，而高強鋼則在自然環境中、如雨水、海水中即可發生應力腐蝕開裂。另外，由于近代工業的發展，材料工作環境越來越苛刻，應力腐蝕問題也日益突出。?

以目前標準制作的、采用高強鋼結構的混凝土管在其混凝土逐步失效的情況下，風險會不斷增加。而現階段對大規模輸運工程、如輸水管線的耐久性要求也較以往有很大提高，從20-30年提高至50-100年，因此，亟需發展耐久性更好的管材以滿足要求。?

另外，對于大口徑、埋地較深、長距離的頂管管線，陰極保護面臨需要迫切解決的難題：?

對于頂管管線的結構，陰極保護工作者首先會想到利用工作井作為犧牲陽極的饋電點。但是輸水管線為目前單次頂進距離較長，最長的兩個工?作井之間的距離近可達數公里。由于陰極保護采用犧牲陽極，而犧牲陽極的保護距離較強制電流小，用工作井作為饋電僅能滿足工作井附較短管線的陰極保護，也就是說，管線中間必須增加饋電點。但是管線埋地如此之深，又不允許進行開挖施工，如何實現管線饋電成為首要技術難題。?

在已公開的鋼質頂管陰極保護中，采用從地表鉆孔遙控焊接的方法將導電電纜焊接在鋼管表面。在焊接過程中焊接產生的電火花有能力穿透鋼管表面的涂層，從而使得電纜前方焊點與鋼管外壁焊接在一起。而對于外表由較厚的混凝土包裹的頂管，電火花不能透過這層混凝土而融化鋼管外壁金屬來焊接饋電電纜。如果從地表鉆孔遙控焊接電纜，則只能選擇管道的承接口。但承接口處的鋼長度太短，難以準確地從地表實施。另外，采用頂管的目的是為了不破壞地表及地下的基礎設施，從地表進行施工進行陰極保護自然會受到很多限制，因此無法從地表進行陰極保護施工。?

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的問題，本發明放棄高強度鋼、而采用普通碳鋼材料以增加其耐腐蝕性，為保證其強度，從鋼構混凝土復合管的鋼結構方式上進行改革，并考慮到陰極保護的問題，提供一種高強度、耐腐蝕、低成本、低重量的帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管頂管。?