一种钢管管口防锈保护系统及方法

本发明属于钢管柱加速腐蚀试验，特别涉及一种钢管管口防锈保护系统及方法。

背景技术：

1、锈蚀是影响钢结构耐久性的主要因素，钢结构的人工加速腐蚀试验是对钢结构耐久性的研究具有重要意义；其中，通常使用室内中性盐雾加速腐蚀试验对钢构件进行实际服役工况进行模拟；在钢结构的人工加速腐蚀试验中，普遍采用钢管柱作为实验试件；但由于钢管柱的两端一般为开口结构，在进行中性盐雾喷淋时，容易造成钢管柱的管口内壁出现锈蚀损伤，而上述结构层面的宏观损伤行为往往会造成试件刚度和承载力发生退化，与实际钢管柱服役中两端封闭的工况存在较大区别，从而严重影响钢管柱的加速腐蚀试验结果的精确度；因此，若能有效减弱或消除钢管柱试件在中性盐雾喷淋试验中管柱内壁易被腐蚀的情况，必然有利于提升试验的腐蚀效果和质量。

2、目前，针对钢管柱的管口封闭防锈方法包括：(1)在钢管的端部焊接管口钢板；具体的，通过在钢管的两端焊接管口钢板，以使钢管内部呈密闭空间以防止腐蚀性水汽的侵入，进而对钢管内壁形成良好的防水防锈效果；(2)对钢管内壁进行表面处理；具体的，在钢管的管口内壁进行电镀锌、涂刷防水涂料或涂刷防锈油漆，以在钢管内表面形成防锈涂层，起到防水、防腐蚀及耐酸碱的防护作用。

3、但利用上述的管口封闭防锈方法处理后的钢管柱，在腐蚀试验结束后，进行后续承载力加载时需要切割去除两端钢板，切割时会破坏钢管构件的完整性，对后续加载试验产生不利影响；另外，端部焊接钢板往往会大于钢管尺寸，在喷淋试验中会在管口与端板焊接处出现喷淋死角，喷淋不到位，与实际工况的腐蚀情况不一致；其次，实际中性盐雾加速腐蚀试验的进行具有长期性，防锈涂层在长期喷淋腐蚀环境中难免会出现起皮、脱落等情况，难以对钢管内部起到良好的防腐蚀效果；并且，防水防锈涂料的涂刷需要严格的施工工艺，另对于长度偏长的钢管柱，人工难以进行涂刷操作，操作难度大，且涂刷完整性难以保证。

4、综上所述，在室内中性盐雾加速腐蚀试验中，采用在钢管的端部焊接管口钢板进行封闭防锈时存在安装拆卸难度大，易对钢管构件的完整性造成破坏；而采用涂刷防锈涂层的封闭防锈方法易出现涂层起皮、脱落的现象，难以对钢管内部起到良好的防腐蚀效果，且操作难度大，涂刷完整性难以保证。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种钢管管口防锈保护系统，以解决现有针对钢管柱的管口封闭防锈方法存在安拆难度大，易对钢管构件的完整性造成破坏的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种钢管管口防锈保护系统，包括管壁支撑机构及管口防锈保护机构；所述管壁支撑机构可拆卸设置在待保护钢管的管口内部，所述管壁支撑机构的四周与待保护钢管的内壁顶紧相连；所述管口防锈保护机构设置在所述管壁支撑机构的侧边，并靠近待保护钢管的管口一侧设置；

4、所述管口防锈保护机构包括沿待保护钢管的中轴线方向依次设置的持力层、保护层、防水层及防锈层，所述持力层、所述保护层、所述防水层及所述防锈层的四周均与所述待保护钢管的内壁密封相连；其中，所述持力层设置在所述管壁支撑机构的侧边，所述防锈层设置在待保护钢管的管口处。

5、进一步的，所述持力层采用epe珍珠棉泡沫板，所述epe珍珠棉泡沫板设置在所述管壁支撑机构的侧边。

6、进一步的，所述epe珍珠棉泡沫板的四周与待保护钢管的内壁之间设置有遇水膨胀止水胶。

7、进一步的，所述保护层采用发泡胶填缝剂层；其中，所述发泡胶填缝剂层为喷涂在所述持力层外表面上的发泡胶填缝剂。

8、进一步的，所述防水层采用防水砂浆层；其中，所述防水砂浆层为浇注在所述保护层外表面上的防水砂浆。

9、进一步的，所述防锈层采用环氧树脂层；其中，所述环氧树脂层为浇注在所述防水层外表面上的环氧树脂。

10、进一步的，所述管壁支撑机构包括支承骨架、若干支撑臂单元及支撑平台；所述支承骨架设置在待保护钢管的内部，并置于待保护钢管的中轴线上；

11、若干所述支撑臂单元均匀设置在所述支承骨架的四周，所述支撑臂单元的一端与所述支承骨架相连，所述支撑臂单元的另一端与待保护钢管的内壁紧密接触；

12、所述支撑平台设置在所述支承骨架的侧边，并靠近待保护钢管的管口一侧设置；所述支撑平台的所在平面与待保护钢管的中轴线垂直设置，所述持力层设置在所述支撑平台的外表面上。

13、进一步的，所述支撑臂单元包括固定套筒、弹簧、定位套筒及定位支座；

14、所述固定套筒的第一端与所述支承骨架相连，所述固定套筒的第二端沿待保护钢管的径向并朝待保护钢管的内壁方向延伸；所述定位套筒的第一端滑动穿插在所述固定套筒的第二端，所述定位套筒的第二端延伸至所述固定套筒的第二端外侧；

15、所述弹簧设置在所述固定套筒内；其中，所述弹簧的一端与所述支承骨架相连，所述弹簧的另一端与所述定位套筒的第一端相连；所述固定支座设置在所述定位套筒的第二端端部与待保护钢管的内壁之间；其中，所述固定支座的一侧与所述定位套筒的第二端端部固定相连，所述固定支座的另一侧与待保护钢管的内壁紧密接触。

16、进一步的，所述支撑臂单元还包括支座垫层；所述支座垫层设置在所述固定支座与待保护钢管的内壁之间，所述支座垫层采用橡胶垫层，所述橡胶垫层的表面均匀设置有若干贯穿孔洞。

17、本发明还提供了一种钢管管口防锈保护方法，利用所述的一种钢管管口防锈保护系统；

18、其中，所述钢管管口防锈保护方法，包括：

19、将管壁支撑机构设置待保护钢管的管口内部；其中，将管壁支撑机构的中心设置在待保护钢管的中轴线上，将管壁支撑机构的四周与待保护钢管的内壁紧密相连；

20、在管壁支撑机构的侧边与待保护钢管的管口之间依次设置持力层、保护层、防水层及防锈层。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、本发明提供了一种钢管管口防锈保护系统及方法，通过在待保护钢管的管口内部可拆卸设置管壁支撑机构，利用管壁支撑机构对管口防锈保护机构形成有效支撑；采用在管壁支撑机构的侧边沿待保护钢管的中轴线依次设置持力层、保护层、防水层及防锈层，对钢管管口形成有效封闭效果，在长期试验环境中充分阻止腐蚀性气体和液体的进入，避免对钢管的管口产生破坏，保证了钢管试件管口的完整性；同时，避免对钢管端部的遮挡，保证中性盐雾喷淋试验中腐蚀性溶液对钢管端部的充分腐蚀，可以有效模拟钢柱在实际腐蚀作业环境中的服役情况；本发明整体安装操作简便，成本低，在试验结束后方便拆卸，充分确保了钢管柱在腐蚀试验全过程中的完整性。

23、进一步的，采用epe珍珠棉泡沫板作为持力层，珍珠棉泡沫板材质轻，方便加工，具有良好的缓冲性，能够给管壁支撑机构提供良好的缓冲作用。

24、进一步的，沿epe珍珠棉泡沫板的四周均匀涂抹遇水膨胀止水胶，遇水膨胀止水胶与管壁形成紧密连接，遇水膨胀之水胶有双重密封止水功能，可以利用其橡胶的弹性和遇水膨胀填补缝隙的特性起到止水作用。

25、进一步的，采用在持力层外表面上喷涂发泡胶填缝剂形成保护层，发泡胶填缝剂可以密封持力层边缘与管壁缝隙，增强防水效果；同时，发泡胶填缝剂具有质轻，且方便填充不规则钢管，阻止腐蚀性气体和液体进入钢管内部；并且可以有效隔离持力层和防水层，防止持力层开裂造成的防水层破坏，增加整体结构的稳定性。

26、进一步的，采用防水砂浆作为防水层，通过砂浆本身的憎水性能和砂浆的密实性能可以有效阻止腐蚀性液体的渗入。

27、进一步的，通过浇注环氧树脂作为防锈层，环氧树脂具有较好的粘附力和耐腐蚀性能，使用环氧树脂进行浇注处理后，能够有效地隔绝空气中的氧气和水分，防止钢管内壁表面与其接触，进而起到了较好的防锈效果。

28、进一步的，通过在支承骨架四周设置固定套筒，固定套筒中设置弹簧，定位套筒在弹簧的压力作用下将末端焊接固定的固定支座与管壁表面紧密压实；通过在支承骨架的外侧设置支承平台可以为持力层提供充足，稳定的支持力；同时，定位套筒可以根据管壁尺寸大小调整伸缩长度，可以适应不同的钢管管壁类型。

29、进一步的，采用在固定支座的表面设置带有预设贯穿孔洞的橡胶垫层，以增大橡胶垫层的表面粗糙度，通过其与管壁紧密贴合给装置提供充足的摩擦力。