一种预应力混凝土钢管及其加工方法与流程

本技术涉及引调水输水管线，尤其是涉及一种预应力混凝土钢管及其加工方法。

背景技术：

1、目前输水领域常使用的大口径输水管材主要有球墨铸铁管、钢管、预应力钢筒混凝土管，其中球墨铸铁管虽然抗内水压能力强，但抗腐蚀能力一般，刚度低，并且采用铁水熔化离心工艺生产，能耗大，大口径球墨铸铁管质量离散性大，性能不稳定，且价格昂贵；钢管抗拉强度高，抗内水压能力优异，但内防腐工艺难度高，且刚性不足，抗外荷载能力差；预应力钢筒混凝土管是一种刚性管材，由管芯混凝土、薄壁钢筒、预应力钢丝、砂浆保护层组成，抗内水压抗外荷载能力都强，性价比高，其缺点是预应力钢丝的保护效果容易受多种外界因素的干扰，预应力钢丝是连续缠绕的，在强腐蚀环境下缺乏有效保护时长时间使用会出现钢丝锈蚀断丝，当钢丝锈蚀断丝达一定数量后会发生爆管的情况，造成财产损失以及安全事故发生。

2、有鉴于此，亟需一种性价比高、抗内水压抗外荷载能力强以及内外防腐性能优异的预应力混凝土钢管及其加工方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、为了有助于解决现有技术中存在的问题，本技术提供的一种预应力混凝土钢管及其加工方法，采用如下的技术方案：包括：钢管、注浆层以及混凝土内衬，所述注浆层设置于钢管与混凝土内衬之间。

2、通过上述技术方案，在钢管内部浇筑环状混凝土内衬，混凝土内衬达到一定强度后在钢管内壁和混凝土内衬外壁之间经注浆孔用高压注浆泵注入注浆材料形成注浆层，迫使钢管内径变大，与混凝土内衬分开，使钢管内部产生环向拉应力、混凝土内衬产生环向预压应力，提高混凝土钢管的抗内水压和外荷载能力。

3、在一个具体的可实施方案中，一种预应力混凝土钢管加工方法，包括用于注浆的注浆装置，

4、步骤包括：

5、在所述钢管上设置用于密封注浆层两端的密封组件；

6、设置用于注浆的注浆孔，并用螺栓封闭；

7、将所述密封组件置于钢管上；

8、在所述钢管的内部浇筑环形混凝土内衬；

9、将所述注浆孔处的螺栓取下，所述注浆装置通过所述注浆孔向混凝土内衬与钢管之间注入注浆材料形成注浆层；

10、所述注浆材料包括水泥净浆或环氧树脂；

11、通过所述注浆装置保持注浆层恒定压力，直至注浆层固化；

12、通过螺栓或焊接封闭注浆孔。

13、通过上述技术方案，在钢管内部浇筑环状混凝土内衬，混凝土内衬达到一定强度后在钢管内壁和混凝土内衬外壁之间经注浆孔用高压注浆泵注入注浆材料形成注浆层，迫使钢管内径变大，与混凝土内衬分开，在保持住注浆层恒定压力的情况下通过加速养护，使注浆层固化，使钢管环向产生设定的拉应力、混凝土内衬环向产生设定的压应力，使制成的预应力混凝土钢管具备抗内水压和外荷载的能力。

14、在一个具体的可实施方案中，所述密封组件包括第一承口环组件和第一插口环组件；

15、所述第一承口环组件包括设置于钢管一端的第一承口环和设置于第一承口环内侧的第一密封管；

16、所述第一插口环组件包括第一插口环和第二密封管，所述第一插口环包括第一安装环、第一连接环以及与第一承口环适配的第一插接环，所述第一连接环的两端分别与第一安装环和第一插接环连接，所述第一安装环的一端延伸至钢管的内侧，并与钢管内侧贴合，所述第二密封管的一端与第一插接环的内侧连接，所述第二密封管靠近所述钢管的一端与第一插口环之间留设有间隙；

17、所述在所述钢管上设置用于密封注浆层两端的密封组件包括：将所述第二密封管设置在第一插口环的内侧，将所述第一密封管设置于第一承口环的内侧，然后将所述第一插口环的一端延伸至钢管的内侧并焊接，将所述第一承口环焊接在钢管的另一端。

18、通过上述技术方案，采用在钢管的两端分别设置第一承口环组件和第一插口环组件，使注浆时，封堵钢管和混凝土内衬相邻处的两端。

19、在一个具体的可实施方案中，所述第一承口环的一端延伸至钢管的内侧，并与钢管的内侧贴合，所述第一密封管的一端延伸至钢管的内侧；

20、所述将所述第一承口环焊接在钢管的另一端包括：所述第一承口环的一端延伸至钢管的内侧并焊接。

21、通过上述技术方案，采用第一承口环与钢管搭接，第一承口环的端部和第一密封管组成第一承口环组件封闭钢管的一端，通过第一插口环的端部和第二密封管组成第一插口环组件，封闭钢管的另一端，注浆时，使钢管与混凝土内衬连接处的两端密封。

22、在一个具体的可实施方案中，所述第一承口环的一端与钢管的端部连接，所述第一密封管的一端延伸至钢管的内侧；

23、所述将所述第一承口环焊接在钢管的另一端包括：将所述第一承口环的端部与钢管的端部相对并焊接。

24、通过上述技术方案，采用第一承口环与钢管对接，第一承口环和第一密封管组成第一承口环组件封闭钢管的一端，通过第一插口环的端部和第二密封管组成第一插口环组件，封闭钢管的另一端，注浆时，使钢管与混凝土内衬连接处的两端密封。

25、在一个具体的可实施方案中，所述第一承口环的一端延伸至钢管的内侧，并与钢管的内侧贴合并连接，所述第一密封管的一端延伸至钢管的内侧，所述第一密封管靠近第二密封管一端的口径小于远离第二密封管一端的口径，所述第二密封管靠近第一密封管一端的口径小于远离第一密封管一端的口径；

26、所述将所述第一密封管设置于第一承口环的内侧包括：将所述第一密封管口径大的一端焊接在第一承口环靠近钢管的一端内侧；

27、所述将所述第二密封管设置在第一插口环的内侧包括：将所述第二密封管口径大的一端焊接在第一插口环远离钢管的一端内侧；

28、所述将所述第一承口环焊接在钢管的另一端包括：将所述第一承口环的一端延伸至钢管的内侧并焊接。

29、通过上述技术方案，采用第一承口环与钢管搭接以及设置第一密封管和第二密封管，使注浆时，注浆材料被引导流向钢管的内侧，阻止注浆材料流出钢管，使起到密封作用，并且第一密封管和第二密封管伸入混凝土部分的长度足够长以阻止加压液体从第一密封管和第二密封管的内侧翻越渗出。

30、在一个具体的可实施方案中，所述第一承口环的一端与钢管的端部连接，所述第一密封管的一端延伸至钢管的内侧，所述第一密封管靠近第二密封管一端的口径小于远离第二密封管一端的口径，所述第二密封管靠近第一密封管一端的口径小于远离第一密封管一端的口径；

31、所述将所述第一密封管设置于第一承口环的内侧包括：将所述第一密封管口径大的一端焊接在第一承口环靠近钢管的一端内侧；

32、所述将所述第二密封管设置在第一插口环的内侧包括：将所述第二密封管口径大的一端焊接在第一插口环远离钢管的一端内侧；

33、所述将所述第一承口环焊接在钢管的另一端包括：将所述第一承口环的端部与钢管的端部相对并焊接。

34、通过上述技术方案，采用第一承口环与钢管对接以及设置第一密封管和第二密封管，使注浆时，注浆材料被引导流向钢管的内侧，阻止注浆材料流出钢管，使起到密封作用，并且第一密封管和第二密封管伸入混凝土部分的长度足够长以阻止加压液体从第一密封管和第二密封管的内侧翻越渗出。

35、在一个具体的可实施方案中，所述第一承口环和第一密封管之间设置有第一密封胶圈，所述第一插口环和第二密封管之间设置有第二密封胶圈；

36、所述将所述第一密封管设置于第一承口环的内侧包括：将所述第一承口环置于涨圆机上涨圆后保持不动，将外侧开设胶槽并安装断面直径大于胶槽深度的第一密封胶圈的所述第一密封管置于第一承口环的内侧，再次启动涨圆机进行涨圆，使第一密封管产生塑性变形，然后整体取出；

37、所述将所述第二密封管设置在第一插口环的内侧包括：将所述第一插口环置于涨圆机上涨圆后保持不动，将外侧开设胶槽并安装断面直径大于胶槽深度的第二密封胶圈的所述第二密封管置于第一插口环的内侧，再次启动涨圆机进行涨圆，使第二密封管产生塑性变形，然后整体取出。

38、通过上述技术方案，采用第一密封胶圈以及第二密封胶圈的初始断面直径大于对应胶槽深度，涨圆时，使安装有第一密封胶圈的第一密封管以及安装有第二密封胶的第二密封管环向受拉并超过屈服极限、产生塑性变形，直至第一密封管外环面与第一承口环或第二密封管外环面与第一插口环的环面接触后，涨圆机停止工作，然后整体取出，此处理使第一密封胶圈和第二密封胶圈的压紧力能阻止加压液体从第一密封管与第一承口环之间或第二密封管与第一插口环之间通过，确保了密封性。

39、在一个具体的可实施方案中，所述第一承口环的一端与钢管的端部连接，所述第一密封管呈环状，所述第一密封管设置于第一承口环的内部；

40、所述将所述第一承口环焊接在钢管的另一端包括：将所述第一承口环的端部与钢管的端部相对并焊接。

41、通过上述技术方案，第一密封管呈环状，并且第一承口环与钢管对接，封闭混凝土内衬和钢管之间缝隙，使注浆时，注浆材料到达第一密封环时，被第一密封环阻挡，阻止注浆材料流出钢管，使起到密封作用。

42、在一个具体的可实施方案中，所述第一承口环的一端延伸至钢管的内侧，并与钢管的内侧贴合，所述第一密封管呈环状，所述第一密封管设置于第一承口环的内部；

43、所述将所述第一承口环焊接在钢管的另一端包括：所述第一承口环的一端延伸至钢管的内侧并焊接。

44、通过上述技术方案，第一密封管呈环状，并且第一承口环的一端延伸至钢管的内侧并焊接，封闭混凝土内衬和钢管之间缝隙，使注浆时，注浆材料先被第一承口环阻挡，当注浆材料到达第一密封环时，再次被第一密封环阻挡，阻止注浆材料流出钢管，使起到密封作用。

45、在一个具体的可实施方案中，所述注浆装置包括注浆泵、水泵、三通阀以及柔性胶管，所述注浆泵和水泵分别通过管路与三通阀的两个进口端连接，所述柔性胶管的一端与三通阀的出口端连接；

46、所述注浆装置通过所述注浆孔向混凝土内衬与钢管之间注入注浆材料形成注浆层包括：

47、注浆时，将所述柔性胶管悬置端与注浆孔对接，所述三通阀使注浆泵与柔性胶管连通，水泵与柔性胶管断开，注浆泵进行注浆材料的注浆，直至形成注浆层；

48、所述通过所述注浆装置保持注浆层恒定压力，直至注浆层固化包括：所述三通球阀使注浆泵与柔性胶管断开，水泵与柔性胶管接通，水泵向柔性胶管内注水，使保持恒定压力，直至注浆层完全固化。

49、通过上述技术方案，采用注浆时，三通阀使注浆泵与柔性胶管连通，注浆泵完成注浆材料的注浆填充作业，待注浆层压力达设定压力并基本稳定后，操作三通球阀，使注浆泵与柔性胶管断开，水泵与柔性胶管接通，利用水泵为注浆层提供恒定压力，直至注浆层完全固化，注浆层固定过程中，可以拆下注浆泵与三通阀连接的管路接头，对三通阀的一个接头以及注浆泵进行清洗作业，当注浆层完全固化后，清理柔性胶管，完成整个注浆作业。

50、综上所述，在钢管内部浇筑环状混凝土内衬，混凝土内衬达到一定强度后在钢管内壁和混凝土内衬外壁之间经注浆孔用高压注浆泵注入注浆材料形成注浆层，迫使钢管内径变大，与混凝土内衬分开，使混凝土钢管具备抗内水压和外荷载的能力，通过设置密封组件，使注浆时，对钢管的两端进行密封，确保压力注浆操作过程中，使混凝土内衬和注浆层的端部很好的密封在钢管上。