管道及其组件的制作方法

本实用新型涉及一种管道及其组件，该管道用于输水、油等流体。

背景技术：

管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。以输水管道为例，输水管道是从水库、调压室、前池向水轮机或由水泵向高处送水，以及埋设在土石坝坝体底部、地面下或露天设置的过水管道。可用于灌溉、水力发电、城镇供水、排水、排放泥沙、放空水库、施工导流配合溢洪道宣泄洪水等。

在长距离、大流量的引调水工程中，管材的选择至关重要，它既是保证供水系统安全的关键，又是决定工程造价和运行经费所在。目前国内用于输水的管道，主要有钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管和夹砂玻璃钢管。但是，这些管材都各自存在缺陷，具体表现为：钢管造价高，抗外压能力较差，且施工工序复杂；球墨铸铁管单位长度造价比较高，连接方式比较复杂，且笨重，管径偏小；夹砂玻璃钢管为柔性管道，抗外压能力较差，对沟槽回填要求高，用量及用途有限；预应力钢筒混凝土管在混凝土管芯外壁缠绕一层或多层预应力钢丝来承受较高的内水压力和外荷载，由于预应力钢丝外侧由干砂浆保护，耐腐蚀性相对较差，爆管失效情况不断发生，管材耐久性差。

因此，急需研制一种能够承受高内压和高外压，耐久性好，造价较低的管道，以克服目前工程设计施工中管道选型困难的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述不足提供一种管道及其组件，该管道能够承受高内压和高外压，具有良好的抗渗性和耐久性，且造价较低。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种管道，该管道包括套装在一起的内金属筒和外金属筒，所述内金属筒与所述外金属筒之间具有径向间隙，该径向间隙内设有用于连接所述内金属筒和所述外金属筒的连接层。

优选地，所述连接层包括浇筑于所述径向间隙内的混凝土层。

优选地，所述连接层还包括用于连接所述内金属筒和所述外金属筒的连接筋。

优选地，所述连接筋包括连接于所述内金属筒的外周面的第一连接筋和连接于所述外金属筒的内周面的第二连接筋，所述第一连接筋与所述第二连接筋能够在所述径向间隙内交错形成重叠区，轴向钢筋穿过所述重叠区并与所述连接筋固定连接。

优选地，所述第一连接筋和所述第二连接筋在所述管道的轴向方向上均形成为“U”形、“V”形或“L”形，且其径向尺寸小于所述径向间隙的径向距离。

优选地，所述管道的两端分别设置有加强筋，该加强筋形成为“一”字形，且一端与所述内金属筒的外周面连接，另一端与所述外金属筒的内周面连接。

优选地，所述连接筋的一端与所述内金属筒的外周面连接，另一端与所述外金属筒的内周面连接。

优选地，所述连接筋在所述管道的轴向方向上形成为“一”字形或波浪形。

优选地，所述连接筋为多个，且呈放射状设置。

优选地，所述连接筋为多个，且沿所述管道的轴向和径向均为直线排列。

优选地，所述连接层还包括沿所述管道的环向和/或轴向设置的钢筋网或玻璃纤维筋。

优选地，所述内金属筒的内周面上设有内防腐层，所述外金属筒的外周面上设有外防腐层。

优选地，所述内防腐层和外防腐层为防锈漆、沥青类材料、混凝土、水泥砂浆或树脂，涂于所述内金属筒的内周面和所述外金属筒的外周面上。

优选地，所述内金属筒和所述外金属筒为钢筒或球墨铸铁筒。

本实用新型还提供一种管道组件，该管道组件包括多根以上所述的管道，每根管道还包括管道接头，所述管道接头包括：

承口环，该承口环焊接于所述外金属筒内周面的一端并沿所述外金属筒的轴向向外延伸；和

插口环，该插口环焊接于所述外金属筒另一端的端部，并与所述承口环相适配；

其中，一根所述管道的承口环与相邻一根管道的插口环相连接。

通过上述技术方案，本实用新型的管道在输送水、油等流体时，能够承受高内压和高外压，具有良好的抗渗性和耐久性，而且造价较低，解决了目前工程设计施工中管道选型困难的问题。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型管道的一种实施方式的横截面示意图，其中连接筋形成为“U”形；

图2是图1中连接层的局部放大图；

图3是本实用新型管道的另一种实施方式的横截面示意图，其中连接筋形成为“L”形；

图4是图3中连接层的局部放大图；

图5是图1的A-A剖视图，但省略了管道轴向对称的另一半。

附图标记说明

1 内金属筒 2 连接层

3 外金属筒 4 连接筋

5 重叠区 6 轴向钢筋

7 内防腐层 8 外防腐层

9 承口环 10 插口环

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供一种管道，该管道包括套装在一起的内金属筒1和外金属筒3，所述内金属筒1与所述外金属筒3之间具有径向间隙，该径向间隙内设有用于连接所述内金属筒1和外金属筒3的连接层2(参见图5)。

对于可承受高内压、高外压的管道，目前工程中常用的管型为预应力钢筒混凝土管和混凝土包封钢管，但是预应力钢筒混凝土管的预应力钢丝腐蚀破坏、爆管失效的情况不断发生，而混凝土包封钢管是钢管、垫层与外包混凝土的组合结构，需要现场支模浇筑，不能实现工厂化生产。本实用新型通过采用上述联合式的双金属筒管道，能够使管道承受高内压和高外压，而且该管道能够实现快速装配，便于机械化作业，管道的口径可大可小，适用范围非常广泛。

在本实用新型中，所述连接层2包括浇筑于所述内金属筒1与外金属筒3之间的径向间隙内的混凝土层。该混凝土层能够使内金属筒和外金属筒形成一个整体，增强其整体抗压力。

为了加强混凝土层与内、外金属筒之间的粘结强度，所述连接层2还包括用于连接所述内金属筒1和外金属筒3的连接筋4。该连接筋4同时可作为混凝土层的抗剪钢筋，确保内、外金属筒与混凝土层构成一个整体的受力体系，使整个管道既具有抗渗性和抗内压能力，又具有良好的抗外压性能。其中，内、外金属筒和混凝土层的厚度可根据需要进行调整。

下面对本实用新型管道的受力情况进行具体说明：本实用新型根据金属筒和混凝土材料各自的结构受力特点，通过在内、外金属筒之间设置连接筋并浇筑混凝土，使内、外金属筒通过连接筋和混凝土层紧密结合，形成整体，联合受力；内、外金属筒通过混凝土的传力作用可以共同承担内压，充分发挥了金属筒抗高内压和防渗的特点；混凝土具有较强的抗外压性能，但其抗拉能力差，本实用新型通过设置连接筋，将内、外金属筒结合在一起，其相当于管道的受压和受拉钢筋，相对于纯粹的钢管具有更强的抗外压能力。另外，本实用新型的管道充分发挥了材料各自的优势，可通过理论计算及试验验证内压的传递情况，在不同工况下受力明确，不会造成材料的浪费或受力结构的不合理，具有较强的可实施性。

根据本实用新型的一种实施方式，所述连接筋4可以包括连接于所述内金属筒1的外周面的第一连接筋和连接于所述外金属筒3的内周面的第二连接筋，所述第一连接筋与所述第二连接筋能够在所述径向间隙内交错形成重叠区5，轴向钢筋6穿过所述重叠区5并与所述连接筋4固定连接。

作为优选，所述第一连接筋和第二连接筋在所述管道的轴向方向上均形成为“U”形、“V”形或“L”形，且其径向尺寸小于所述径向间隙的径向距离(参见附图1-4)。应当理解的是，本实用新型第一连接筋和第二连接筋的形状并不仅限于“U”形、“V”形或“L”形，只要其能够在内、外金属筒的径向间隙之间形成一个重叠区可供轴向钢筋插入，都应属于本实用新型的保护范围。当然，本实用新型设置第一连接筋、第二连接筋和轴向钢筋都是为了进一步加强内、外金属筒及混凝土层的连接，因此，其他能够加强内外金属筒和混凝土层之间连接的方式也应在本实用新型的保护范围之内。

根据本实用新型的另一种实施方式，在管道中间部分的径向间隙内设置连接于所述内金属筒1的外周面的第一连接筋和连接于所述外金属筒3的内周面的第二连接筋，并使所述第一连接筋与所述第二连接筋能够在所述径向间隙内交错形成重叠区5，轴向钢筋6穿过所述重叠区5并与所述第一连接筋和第二连接筋固定连接；在管道两端部的径向间隙内分别设置加强筋，该加强筋形成为“一”字形，且一端与所述内金属筒1的外周面连接，另一端与所述外金属筒3的内周面连接。通过采用上述结合方式，能够使内、外金属筒之间的间距得以固定，利于其保持在混凝土浇筑时的内、外金属筒间距.

根据本实用新型的又一种实施方式，所述连接筋4的一端与所述内金属筒1的外周面连接，另一端与所述外金属筒3的内周面连接。作为优选，所述连接筋4在所述管道的轴向方向上形成为“一”字形或波浪形。该种实施方式通过采用“一”字形或波浪形的连接筋使内金属筒与外金属筒直接连接，连接强度高。当然，所述“一”字形连接筋也可以采用折线形(即将多根“一”字形连接筋连成(或折成)“W”形，每根分别与内金属筒的外周面和外金属筒的内周面焊接)。

作为上述各实施方式的一种优选，所述连接筋4为多个，且呈放射状设置。

作为另一种优选，所述连接筋4为多个，且沿所述管道的轴向和径向均为直线(或近似直线)排列。

在实际施工过程中，连接筋4的直径和分布密度应能满足抗剪和抗拉要求，并确保当内(或外)金属筒破裂水压(管道输水时)进入混凝土层时，连接筋有足够的强度传递拉力。本实用新型中，连接筋作为抗剪钢筋，其直径和数量应满足现行有效混凝土规范规程的要求。根据理论计算，为使得内、外金属筒和连接层共同受力，连接筋的数量应能替换混凝土本身的抗拉强度，并尽量采用较细的连接筋。

在本实用新型中，由于内金属筒、外金属筒及其中间的连接筋、混凝土层共同承受内外压力，因此，为了使管道能承受更高的内外压力，所述连接层2还可包括沿所述管道的环向和/或轴向设置的钢筋网或玻璃纤维筋。其中，内、外金属筒和环向的钢筋网(可采用玻璃纤维筋、碳纤维筋等材料)或玻璃纤维筋作为承担内压的受力构件，混凝土层则起到传递径向压力、承担剪力的作用，连接筋将各构件连结为一体，使其一起构成了承担外压的主要结构，同时混凝土层还为内、外金属筒提供一个碱性环境，起到了防锈的作用。

另外，在所述内金属筒1的内周面上设有内防腐层7，所述外金属筒3的外周面上设有外防腐层8。其中，内防腐层7和外防腐层8为防锈漆、沥青类材料、混凝土、水泥砂浆或树脂等，将其涂于所述内金属筒1的内周面和所述外金属筒3的外周面上。当然，也可以采用其他类型的防腐防锈材料作为防腐层。

本实用新型中，所述的内金属筒1和外金属筒3可以是钢筒或球墨铸铁筒等。

为了使管道具有任意长度以适应各种不同需求，本实用新型还提供一种管道组件，该管道组件包括多根以上所述的管道，每根管道还包括管道接头，所述管道接头包括承口环9和插口环10，所述承口环9焊接于所述外金属筒3内周面的一端并沿所述外金属筒3的轴向向外延伸，所述插口环10焊接于所述外金属筒3另一端的端部，并与所述承口环9相适配，在所述管道组件中，一根管道的承口环9与相邻一根管道的插口环10相连接。所述管道还包括作为管道的连接件和密封件的管道接头。另外，还可在承口环9和插口环10的连接处增设橡胶圈以实现管道的密封连接。其中，承口环和插口环可采用不锈钢材料。

下面通过实施例具体介绍本实用新型管道的制备方法：

实施例1

a、承、插口环的制备

由承、插口钢板型材经剪切下料、卷圆焊接、轧边成型、胀圆等工序制得。

b、内、外金属筒的制备(以钢筒为例)

将a中加工好的承、插口环装在螺旋制筒机上，按设计要求将卷板卷成钢筒，边卷边焊，使承、插口环与钢筒一次焊接成型，然后通过打压试验有无渗漏点。

c、连接筋的焊接及内、外钢筒的安装

对于“U”形、“V”形或“L”形连接筋，将所述第一连接筋焊接于内钢筒的外周面上，将第二连接筋焊接于外钢筒的内周面上，将内钢筒和外钢筒套装在一起，通过旋转内钢筒和外钢筒使第一连接筋与第二连接筋在所述径向间隙内交错形成重叠区，在该重叠区内插入所述轴向钢筋，并将该轴向钢筋绑扎固定于所述连接筋上。

d、在内钢筒的外周面或外钢筒的内周面上沿管道的环向和/或轴向固定连接钢筋网或玻璃纤维筋，然后在所述径向间隙内浇筑混凝土，并经过高频强力震动，使混凝土密实成型。

e、在内钢筒的内周面和外钢筒的外周面上涂防腐层，即得到本实用新型所述的管道。

实施例2

a、承、插口环的制备

由承、插口钢板型材经剪切下料、卷圆焊接、轧边成型、胀圆等工序制得。

b、内、外金属筒的制备(以钢筒为例)

将a中加工好的承、插口环装在螺旋制筒机上，按设计要求将卷板卷成钢筒，边卷边焊，使承、插口环与钢筒一次焊接成型，然后通过打压试验有无渗漏点。

c、连接筋的焊接及内、外钢筒的安装

将内钢筒和外钢筒套装在一起，使用机械手焊机将“一”字形或波浪形连接筋的两端分别焊在内钢筒的外周面和外钢筒的内周面上。

d、在内钢筒的外周面或外钢筒的内周面上沿管道的环向和/或轴向固定连接钢筋网或玻璃纤维筋，然后在所述径向间隙内浇筑混凝土，并经过高频强力震动，使混凝土密实成型。

e、在内钢筒的内周面和外钢筒的外周面上涂防腐层，即得到本实用新型所述的管道。

本实用新型通过将内、外金属筒套在一起，在内、外金属筒之间设置连接筋并浇筑混凝土或其它结构材料(例如树脂砂浆、水泥砂浆等)，可以使金属筒和混凝土牢固结合，始终保持一个整体，确保受力时的整体性。其不仅发挥了金属筒不透水可靠性的优势，也发挥了钢筋混凝土抗外压的优势。另外，混凝土不仅本身寿命长，还为其内部的连接筋以及与其接触的内、外金属筒创造了一个不锈的环境。本实用新型的管道在受力时各层结构材料共同承担，充分发挥了材料各自的优势。此种结构形式可以充分发挥金属筒的强度，承受较高内压，并与混凝土共同承担外部压力，解决了现有钢管外压失稳的问题，其相对于单独铺设的钢管可以有效减小钢管壁厚，不仅寿命成倍增长，节约投资，而且适用范围更加广泛。

此外，本实用新型的管道还具有如下优点：机械化作业程度高，管道经管厂预制后运至现场施工，实现快速组装，符合节能环保的设计理念，能够节省工期，提高效率；可适用于大口径、高内压、高覆土的输水工程；耐久性好，混凝土结构位于内、外金属筒之间，就算开裂也不会产生大的危害，而且管道外包防腐层以后，管道结构的耐久性可以获得更好的保证，管道可靠度高，使用寿命长；抗渗性能好，由于本实用新型采用双金属筒混凝土管道型式，充分利用了金属筒抗渗性能好的特点，使管道结构具有较好的抗渗性能。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。