[實用新型]一種帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420314023.5
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN204004848U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏英華;李京;呂晨曦;劉陽;趙國強(qiáng);史杰智;李曉東;陸衛(wèi)中;高英
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)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(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張致仁

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及水管的結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，城市規(guī)模迅速擴(kuò)大，越來越多的城市出現(xiàn)供水、排水困難。建設(shè)大規(guī)模輸水工程已經(jīng)刻不容緩，采用管道鋪設(shè)輸水管線是必須的選擇方案。目前，可供選擇的管線有鋼筒、混凝土管、鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力混凝土管。其中，管壁內(nèi)不配置鋼構(gòu)的混凝土管的最大公稱內(nèi)徑只有600mm，只適合小供排量場合應(yīng)用，大規(guī)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(shè)及維護(hù)成本兩個方面。

鋼筒自重輕、剛度大，但成本高、易受環(huán)境腐蝕，后期維護(hù)費(fèi)用高。為降低工程造價，建設(shè)者當(dāng)前更多的是選用鋼和混凝土復(fù)合的管道。除了造價低外，兩種材料相互彌補(bǔ)了彼此的弱點(diǎn)，發(fā)揮各自的長處，從而使鋼/混凝土復(fù)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(dú)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(fā)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(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的鋼構(gòu)混凝土管又存在著不足，制約著應(yīng)用。目前鋼構(gòu)混凝土管中的鋼材大都采用高強(qiáng)度鋼，目的是提高承載能力以及降低自重。如《管用鋼筋混凝土管標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的螺紋鋼筋應(yīng)滿足《JC/T540》，規(guī)定所用螺紋鋼最低屈服強(qiáng)度為550MPa。而預(yù)應(yīng)力混凝土管(PCCP)中的冷拔鋼絲的屈服強(qiáng)度一般在1550MPa以上，按照國際鋼鐵協(xié)會用材料力學(xué)性能——強(qiáng)度來分類，這類鋼構(gòu)屬于高強(qiáng)鋼(270——700MPa)和超高強(qiáng)鋼(>700MPa)。實踐表明，這類鋼對應(yīng)力腐蝕開裂敏感。應(yīng)力腐蝕開裂是材料在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同作用下引起的開裂，這是應(yīng)力與腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果。如果只有一個方面，應(yīng)力或者介質(zhì)作用，開裂破壞不會發(fā)生，但當(dāng)二者聯(lián)合作用時，卻能很快發(fā)生開裂。因此，發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂時，應(yīng)力可能是很低的，介質(zhì)的腐蝕性可能也是很弱的，也正由于如此，應(yīng)力腐蝕開裂經(jīng)常受到忽視，導(dǎo)致意外事故不斷發(fā)生。普通碳鋼通常在特定的工業(yè)環(huán)境中發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，而高強(qiáng)鋼則在自然環(huán)境中、如雨水、海水中即可發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。另外，由于近代工業(yè)的發(fā)展，材料工作環(huán)境越來越苛刻，應(yīng)力腐蝕問題也日益突出。

以目前標(biāo)準(zhǔn)制作的、采用高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的混凝土管在其混凝土逐步失效的情況下，風(fēng)險會不斷增加。而現(xiàn)階段對大規(guī)模輸運(yùn)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(fā)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、長距離的管管線，陰極保護(hù)面臨需要迫切解決的難題：

對于管管線的結(jié)構(gòu)，陰極保護(hù)工作者首先會想到利用工作井作為犧牲陽極的饋電點(diǎn)。但是輸水管線為目前單次頂進(jìn)距離較長，最長的兩個工作井之間的距離近可達(dá)數(shù)公里。由于陰極保護(hù)采用犧牲陽極，而犧牲陽極的保護(hù)距離較強(qiáng)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(hù)，也就是說，管線中間必須增加饋電點(diǎn)。但是管線埋地如此之深，又不允許進(jìn)行開挖施工，如何實現(xiàn)管線饋電成為首要技術(shù)難題。

在已公開的鋼質(zhì)管陰極保護(hù)中，采用從地表鉆孔遙控焊接的方法將導(dǎo)電電纜焊接在鋼管表面。在焊接過程中焊接產(chǎn)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(diǎn)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(zhǔn)確地從地表實施。另外，采用管的目的是為了不破壞地表及地下的基礎(chǔ)設(shè)施，從地表進(jìn)行施工進(jìn)行陰極保護(hù)自然會受到很多限制，因此無法從地表進(jìn)行陰極保護(hù)施工。

人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管。

本實用新型所述帶有犧牲陽極的大口徑給、排水管構(gòu)成如下：內(nèi)層鋼筒1、外層混凝土層2、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)3、外層鋼筒4、混凝土填充結(jié)構(gòu)5和犧牲陽極6；所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)3纏繞并焊接固定在內(nèi)層鋼筒1外側(cè)；外層鋼筒4套在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)3外側(cè)并與增強(qiáng)結(jié)構(gòu)3焊接固定連接；所述混凝土填充結(jié)構(gòu)5位于在內(nèi)層鋼筒1、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)3和外層鋼筒4之間的空隙中；所述外層混凝土層2位于外層鋼筒4外側(cè)，所述犧牲陽極6位于外層混凝土層2內(nèi)，所述犧牲陽極6的外表面與外層混凝土層2的外表面處于同一曲面。