一种流体输送PCCPEC管道的制作方法

本发明涉及一种流体输送pccpec管道，pccpec(埋置式预应力钢套筒涂层钢丝混凝土管)。其为预应力钢套筒混凝土复合型输配水管道，具体是能够保证管道的可靠性、耐久性和运行安全性。

背景技术：

预应力钢筒混凝土管(prestressedconcretecylinderpipe，以下简称pccp)是由混凝土管芯、钢筒、预应力钢丝、砂浆保护层、承插口钢环等组成的一种复合管材。其生产和应用至今已有70多年的历史，在美洲、欧洲、非洲、亚洲等地区已得到广泛使用。pccp因其管材结构组成特性，具有抗渗性高、承受内外压力能力强、接头密封性好、抗震性能优、经济寿命长、安装快速方便、可制作成大口径、节省钢材等特点，在我国长距离输配水工程等领域应用广泛，目前我国pccp管道已形成百余条生产线，年生产能力约3000km，年产量约1500km。

pccp管道实际运行表明，国外管道损坏常发生在建成20年后，而国内则在10年甚至更短时间内出现管道损坏、结构失稳等现象。根据美国统计，1942年至2006年65年间pccp管道共发生爆管399次，主要原因为预应力钢丝自身质量或钢丝腐蚀断裂造成。国内pccp管道失效的主要原因为预应力钢丝自身质量、钢丝发生氢脆现象和预应力钢丝遭到腐蚀。有的工程对预应力钢丝进行复核检测，拉伸、扭转、延伸等力学性能不满足《预应力混凝土用钢丝》(gb/t5223)规范要求，属于质量不合格；有的工程阴极保护过保护，使预应力钢丝氢脆；有的工程预应力钢丝氢离子浓度高于10ppm以上，形成了应力氢脆隐患；有的工程处于腐蚀环境，未采取有效的保护措施造成腐蚀等等。

pccp管道是全预应力结构，预应力钢丝是pccp管道的核心和生命线。从结构设计上而言，尽管砂浆保护层为预应力钢丝提供了高ph值钝化环境，但由于砂浆保护层仅为25mm-30mm左右，质量要求不允许出现可见裂缝，但不可见微细裂缝是客观存在的。大口径pccp管道自重往往很大，在运输、吊装和堆放过程中很难保证不会损伤位于管道最外侧的水泥砂浆层。在埋地运行后，由于管道受到弯矩和轴力的作用，不可见裂缝会逐渐出现扩张趋势，砂浆保护层提供的钝化作用逐渐消失，一旦有腐蚀环境，将会出现腐蚀或应力腐蚀断丝现象。即使采用外涂层，由于本体砂浆保护层的裂缝出现，外涂层必将受拉开裂，无法保护腐蚀环境的预应力钢丝。

长距离输配水工程是解决水资源时空分布不均的最有效、最直接的手段，通常被称为生命线工程，供水安全关系到国计民生和社会稳定，反思pccp管道失效事故和出现的问题，消除隐患，避免预应力钢丝氢脆、腐蚀、松弛等危险发生，保证其使用的可靠性十分必要和极为迫切，是一项重大的技术革命。

技术实现要素：

本发明所要解决的关键技术问题是提供一种流体输送pccpec管道，pccpec(埋置式预应力钢套筒涂层钢丝混凝土管)，此种管道可消除传统pccp管道发生事故的隐患，避免预应力钢丝腐蚀、氢脆、松弛等危险发生。

上述目的是这样实现的：通过特殊配方和精炼工艺控制预应力钢丝的线材质量和预应力钢丝的生产质量，采取控氢工艺，形成低氢预应力钢丝，游离氢离子浓度控制在2ppm以下；采用缠丝机对钢筒和混凝土复合形成的管芯缠绕预应力钢丝，缠绕完成后，利用专用输送、旋转、智能控制和喷射装置在预应力钢丝表面和钢丝间隙喷射高性能防护材料，形成300μm厚以上预应力钢丝防护隔离体；在防护材料隔离体胶化前，采用旋转、升降、输送设备，喷射纯净粗砂，完全固化后，再采用辊射设备喷射30mm厚砂浆保护层，形成结合密实的基体。

一种流体输送pccpec管道的基本结构由承口钢环(1)、插口钢环(2)、薄钢筒(3)、管芯混凝土(4)、预应力钢丝(5)、高分子防护涂层(6)、粗砂防护体(7)、砂浆保护层(8)组成，其中承口钢环(1)、插口钢环(2)焊接在钢筒(3)两端，薄钢筒(3)内外壁为浇注的管芯混凝土(4)，管芯混凝土(4)外壁缠绕预应力钢丝(5)，预应力钢丝(5)外侧喷涂高分子防护涂层(6)，高分子防护涂层(6)外侧喷涂粗砂防护体(7)以形成粘结麻面，最后辊射砂浆保护层(8)。

本发明的优点是：在保证预应力钢丝力学性能的基础上，通过严格的控氢工艺，大幅度提高预应力钢丝的氢脆敏感性能；通过高分子防护涂层形成预应力钢丝的隔离防护体系，即使外保护层砂浆出现裂缝，处于腐蚀环境下的预应力钢丝仍可得到有效的防护，甚至可以取消阴极保护，有效避免过保护而引起的氢脆断丝现象；通过粗砂与预应力钢丝防护层的胶结固化，并与外保护层砂浆形成一体化握裹体系，较传统的pccp管道，预应力钢丝的粘结握裹力提高2倍以上，断丝或松弛效应大幅度降低；通过预应力钢丝控氢和防护隔离层，可避免牺牲阳极法阴极保护过保护而产生的氢脆断丝危害。

附图说明：

附图1为本发明结构示意图，由承口钢环(1)、插口钢环(2)、薄钢筒(3)、管芯混凝土(4)、预应力钢丝(5)、高分子防护涂层(6)、粗砂防护体(7)、砂浆保护层(8)组成。

具体实施方式：

在实际生产过程中，用钢筒卷焊机把钢板制成薄钢筒(3)，然后把承口钢环(1)、插口钢环(2)焊接在薄钢筒(3)两端，在承口钢环(1)、插口钢环(2)上焊接钢丝锚固装置，钢模安装好后采用立式振动法在薄钢筒(3)内外浇灌管芯混凝土(4)，待达到缠丝要求的强度后在外壁缠绕预应力钢丝(5)，缠好钢丝后，将高分子防护涂层(6)喷涂在预应力钢丝(5)表面，然后再将粗砂防护体(7)喷涂在高分子防护涂层(6)表面，最后在辊射砂浆保护层(8)形成成品管道，待达到使用要求后送至施工现场。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种流体输送PCCPEC管道，其基本结构由承口钢环(1)、插口钢环(2)、薄钢筒(3)、管芯混凝土(4)、预应力钢丝(5)、高分子防护涂层(6)、粗砂防护体(7)、砂浆保护层(8)组成，此种管道可在保证预应力钢丝力学性能的基础上，大幅度提高预应力钢丝的氢脆敏感性能，通过高分子防护涂层形成预应力钢丝的隔离防护体系，即使外保护层砂浆出现裂缝，处于腐蚀环境下的预应力钢丝仍可得到有效的防护，甚至可以取消阴极保护，有效避免过保护而引起的氢脆断丝现象；通过粗砂与预应力钢丝防护层的胶结固化，并与外保护层砂浆形成一体化握裹体系，较传统的PCCP管道，预应力钢丝的粘结握裹力提高2倍以上。

技术研发人员：曲兴辉;付立强;夏小文
受保护的技术使用者：北京韩建河山管业股份有限公司;曲兴辉
技术研发日：2017.09.29
技术公布日：2019.04.05