【文章內(nèi)容簡介】 材。鋼管的強(qiáng)度及抗應(yīng)變性能比鑄鐵管和預(yù)應(yīng)力混凝土管均強(qiáng)，同時接口簡便。但鋼管成本高，耐腐蝕性差。 ? 鋼管有熱軋無縫鋼管和有縱向及螺旋焊縫的焊接鋼管。直徑較大的鋼管通常在加工場用鋼板卷圓、焊接而成。 ? 鋼管的接口多為焊接，如氣焊、電弧焊、接觸焊等方式。此外也有法蘭盤接口和各種柔性接口型式。 ? (一 )電弧焊 ? 電弧焊有手工電弧焊和自動電弧焊兩種，在施工現(xiàn)場，大部分采用手工電弧焊。 ? ? 為了提高焊縫強(qiáng)度，在管口處須做成坡口，見圖 615所示，坡口上部夾角為 30?~35?，靠里皮邊緣上應(yīng)留1~2mm寬的鈍邊。 ? 焊接管的兩個端面須乎行，并保持一定距離，以確保施焊質(zhì)量。兩端間的縫隙，見圖 616所示。其值見表66所示。 ? 由于管材的自重，管口會產(chǎn)生橢圓度，當(dāng)兩管端的橢圓度不一樣時稱錯口，見圖 617所示。錯口過大，也會影響施焊質(zhì)量，故對錯口也應(yīng)控制在表 67所列數(shù)值以內(nèi)。 ? 由于焊縫集中地段是受力的薄弱環(huán)節(jié)，對于大管徑的各管段對口焊接時，應(yīng)使其縱向焊縫互相錯開不小于100mm的距離，同時也應(yīng)使縱縫安置在表面，以利檢查和修理。 ? ? 根據(jù)焊條與管子之間的相對位置分為平焊、俯焊和仰焊。手焊易于施焊，焊接質(zhì)量易于保障，焊管時應(yīng)盡可能把仰焊變換成平焊。 ? 焊接口在熔融金屆冷卻過程中，會產(chǎn)生收縮應(yīng)力，為了減少收縮應(yīng)力，施焊前應(yīng)將管口預(yù)熱 15~20cm的寬度，或采用分段焊法，亦即將管周分成 4段，按照間隔次序焊接。 ? 焊接口的強(qiáng)度一般不低于管材本身的強(qiáng)度，為此，采用多層焊法以保證質(zhì)量。 ? (二 )焊接的質(zhì)量檢查 ? 焊接完畢后，應(yīng)進(jìn)行焊縫檢查，檢查項目包括外觀檢查和內(nèi)部檢查。 外觀檢查項目有焊縫是否偏斜，有無咬邊、焊瘤、弧坑、裂縫等弊病；內(nèi)部檢查包括是否焊透、有無夾渣及氣孔等現(xiàn)象。 ? 焊縫內(nèi)部缺陷可采用 X或 ?射線檢查及超聲波檢查。低壓管道通常采用油滲檢查。 ? (三 )鋼管的防腐 ? 未經(jīng)進(jìn)行防腐處理的鋼管，由于受到地下水及土壤中的酸、堿或鹽類的作用，可在短期內(nèi)發(fā)生化學(xué)腐蝕，由于地下電位差的作用，也將受到電化學(xué)腐蝕。 ? 金屬在電解質(zhì)中，具有一定的電極電位，就地下鋼管而言，含水土層為電解質(zhì)，金屬離子溶于電解質(zhì)時，在金屬和液面間存在的電位差稱為電極電位。電極電位因金屬種類不同而異。即使對于一種金屬，電極電位亦隨電解質(zhì)的不同而不相同。 ? 鋼鐵表面材質(zhì)并不是均勻的，它的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)組織、結(jié)晶方位、氧化層、附著物等各處也均不相同。此外，電解質(zhì)也具有離子濃度，溶解在其中的氣體濃度、溫度等不均一性，使得鋼鐵各個局部的自然電位高低不同，從而構(gòu)成了許多腐蝕電池這種腐蝕電池稱為自然腐蝕。 ? 此外，從外部及強(qiáng)制施以電流與電壓，在此種情況下的腐蝕稱為電解腐蝕，簡稱電解。 ? 若防止腐蝕，必須不使金屬與電解質(zhì)接觸，或使金屬表面不出現(xiàn)電位差。前者可采用涂裹絕緣層的方法；后者采用電氣防腐法，即陰極保護(hù)法。 ? ? 絕綠防腐層包括：冷底子漆、涂層和外包保護(hù)層。 ? 為了提高防腐層的質(zhì)量，應(yīng)先除銹并清除污垢和油斑，然后在管子上涂冷底子漆，其配合比為瀝青：稀釋劑＝ 3： 7(重量比 )。 ? 絕緣層的主要組成是涂層和保護(hù)層。涂層材料有瀝青、瀝青膠、環(huán)氧瀝青等，各保護(hù)層的材料有麻布、玻璃布等。 ? 絕緣層要求不透水，并具有耐久性，與冷底子漆有很好的粘結(jié)力及一定的機(jī)械強(qiáng)度。 ? 絕緣防腐層的瀝青膠中的瀝青常用 30號瀝青，填充材料有高嶺土、石灰石粉、石棉等。瀝育膠的配比為85%的瀝青慘 15％的填充材機(jī)在瀝青溫度為 180~190?C時摻入填料，攪拌均勻后即可使用。 ? 麻布或玻璃布保護(hù)層的操作方法為：先將保護(hù)層浸透于瀝青膠，然后用包扎機(jī)裹覆在管壁上。要求不空鼓、不折皺。鋼管兩端各留出 150~200mm的長度 ,以便焊 ? 焊口，焊畢再做防腐絕緣層。 ? 采用樹脂和玻璃布組成的玻璃鋼絕緣層，有環(huán)氧玻璃鋼絕緣層、呋喃玻璃鋼絕緣層等。 ? 絕緣層根據(jù)層數(shù)不同，分為普通絕緣、加強(qiáng)絕緣和特加強(qiáng)絕緣 3類。 ? ? 電化學(xué)保護(hù)的方法有外加電源法和犧牲陽極法等。 ? (1)外加電源法 ? 1)原理與設(shè)備 ? 外加電源法是向被保護(hù)金屬通入一定量的負(fù)極直流電，使其相對于陰極接地裝置變成一個大陰極，從而免遭腐蝕，使用極與被保護(hù)金屬間形成電流回路。陽極則遭到強(qiáng)烈腐蝕。如圖 618所示。 ? 外加電源法由直流電源、陽極接地、絕緣法蘭、測試樁和檢查片組成。 ? ：直流電可由整流器、直流發(fā)電機(jī)或蓄電池供應(yīng)。應(yīng)保證連續(xù)供電，最長停電時間不得超過 2h。 ? ；陽極材料有廢鋼管、石墨、高硅鑄鐵、磁性氧化鐵 (Fe304)等。常用的是廢鋼鐵和石墨陽極，在海水中采用的有鉛、銀合金、鍍鉑鈦等。 ? ：絕緣法蘭一般設(shè)置在被保護(hù)管道與其他非保護(hù)設(shè)備的支管的連接處，以防止電流流失或?qū)ζ渌饘贅?gòu)筑物產(chǎn)生不良影響。泵站的進(jìn)出口處，排空支管連接處，不同管材連接處，以及大型跨越及有雜散電流等處均應(yīng)設(shè)有絕緣法蘭盤。 ? 絕緣法蘭是在法蘭中間采用絕緣墊圈以及在螺栓外加絕緣套筒及墊片以達(dá)到法蘭的完全絕緣。絕緣材料可采用酚醛或環(huán)氧層壓板、丁腈橡膠及聚四氨乙烯塑料等。 ? 為了便于維修、管理及達(dá)到絕緣效果，絕緣法蘭應(yīng)安裝在井內(nèi)并保持干燥，切勿浸入水中。此外，為了保證絕緣性能，一般采取領(lǐng)先組裝，在法蘭兩側(cè)各焊接一短管，進(jìn)行絕線檢查及試壓，合格后再整體焊接在管道上。 ? ：為了檢驗管道是否得到保護(hù)，每隔一定距離在管道上焊接一測試導(dǎo)線并引至地面樁上，測量管地電位。測試樁一般采用鋼筋混凝土、鋼管、塑料管等制作。在較大河流和穿越鐵路處，絕緣法蘭兩側(cè)，與其他管道交叉等處，必須沒立田試樁。 ? ：為了定量地了解電化學(xué)保護(hù)效果，可在管道沿線選擇兒處典型地段，埋設(shè)幾組鋼試片，材質(zhì)與管道相同，以備檢查。 ? 2)外加電源的計算 ? 保護(hù)長度計算分無限長保護(hù)及有限長保護(hù)兩種。 ? ：即在一條披保護(hù)管道上沒有一個陰極保護(hù)站，兩端無絕緣法蘭，如圖 619所示。 ? 計算公式： ? (62) ? 式中 L1— 保護(hù)長度的一半 (m)； ? a— 傳播系數(shù)或衰減系數(shù) (1/m)。 ? (63) ? 式中 R— 鋼管縱向電阻 (?/m)。 ? (64) ? 式中 P— 鋼管比電阻；取 (?mm2/m) ? D— 鋼管外徑 (mm)； )m(ln1 01保EEaL ?rRa ?????)( ?? DR ? δ — 鋼管壁厚 (mm)； ? r— 管道單位長度絕緣電阻 (?m)。 ? (65) ? 式中 Rt— 管道絕緣層電阻率 (?/m2)，其值參考表 68，一般采用 5000~10000?/m2(對石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青 )。 ? E0— 通電點通電前后對地電位變化值 (V)，即最高保護(hù)電位與鋼管自然電位的差值 c相對 CuS04電極 (下同 )。 ? E0＝ ()=(V) ? E保 — 被保護(hù)管道末端通電前后電位變化 (V)，即最小保護(hù)電位與鋼管自然電位的差值。 ? E保＝ ()=(V) DRr t?? ? ：在被保護(hù)管道上設(shè)有一個站或幾個站，站兩端有絕緣法蘭，如圖 620所示。 ? 計算公式： ? (66) ? (67) ? 式中 ch1— 反雙曲線余弦函致，其余各參數(shù)同前。 ? (2)犧牲陽極法 ? 1)原理與設(shè)備 ? 犧牲陽極法是利用不同金屬間的電位差得到防蝕電流的方式。在地下金屆體上安裝比其電位低的金屬作陽極，使其構(gòu)成大地電流，以犧姓陽極來防止地下 保EEchaL 012 1 ??保EEchRrL 012?? ? 金屬腐蝕的方法。見圖 621所示。 ? 犧牲陽極法由陽極、陽填包、測試樁組成。 ? :要求要有足夠的負(fù)電位；每單位消耗量所發(fā)生的電量要大；自腐蝕?。浑娏鳟a(chǎn)率高；在使用過程中，很少發(fā)生極化等。用于埋地金屬管道的犧牲陽極系列有鎂、鋁、鋅合金 3種。 ? ：為了使埋置的陽極能正常，持續(xù)地輸出電流，減少周圍土壤介質(zhì)電阻中，同時起到活化陽極表面的作用，防止腐蝕產(chǎn)物的結(jié)垢現(xiàn)象，必須將陽極埋置在填包料中。 ? (2)犧牲陽極計算 ? ? 計算公式 ? I=Si (68) ? 式中 i— 所需保護(hù)電流密度 (mA/m2)參見表 69所示； ? S— 所需保護(hù)面積 (m3)。 ? ? 計算公式 ? (69) ? 式中 ρ — 土壤電阻率 (?/cm)； ? f— 系數(shù) (見表 610)； ? y— 管地電位調(diào)整數(shù) (見表 611)。 ? ? 計算公式 ? (610) fyI?1 5 0 0 0 0??I WT ? ? 式中 W— 陽極重量 (lb)； ? I— 輸出電流 (mA)； ? η — 系數(shù) (取 )； ? T— 國內(nèi)一般采用 10~30a。 ? 3)陽極布置要點 ? ，低洼潮濕的地段。 ? 、小集中的方式，即根據(jù)計算每200~300m設(shè)置一處，每處布置 2~4支陽極，支數(shù)太多，會引起電流屏蔽作用。 ? ，距管道 2~5m，布置在管道的一側(cè)或兩側(cè)。 ? ，頂端高度不超出管中心。 ? ，另一端引入測試樁杖，固定在測試盒的接線柱上，可測試陽極的工作狀況及管道的保護(hù)程度。 ? ，所需保護(hù)電流大小等因素進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，且可用單系列或多系列并用。 ? 五、混凝土管和鋼筋混凝土管及其接口 ? 預(yù)制的混凝土管和鋼筋混凝土管的直徑為200~2600mm。管口形狀有平口、企口承插口等，如圖 622所示。 ? 室外埋設(shè)鋼筋混凝土管多用于排水管道，即重力流管道。接口有剛性及柔性兩種。為防止橫向斷裂及減少對地基的壓力，應(yīng)設(shè)留基礎(chǔ)和管座。基礎(chǔ)材料有砂基、礫石基礎(chǔ)及混凝土基礎(chǔ)等；基礎(chǔ)型式有通基及枕基。管座根據(jù)管道覆土深度和地基上性質(zhì)有 90?、 135?、 180?、360?等中心角。中心角角愈大，基礎(chǔ)所受的單位面積壓力和地基對管子單位面積反作用力愈小。如圖 623所示。 ? (一 )抹帶接口 ? ? 這種接口為剛性。一般在雨水管道或地基較好、管徑較小的情況下使用。如圖 624中所示為弧形抹帶。水泥砂漿配比為：水泥：砂＝ 1： (重量比 )，這種接口的抗彎性能差。抹帶前，應(yīng)將管口刷洗潔凈，抹完后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止開裂。