CN107314164A - 双壁螺旋焊管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于井场作业辅具领域，尤其涉及一种双壁螺旋焊管。包括管道本体，所述的管道本体的结构由外向内依次包括外防腐层、碳钢外层、水泥夹层、碳钢内层和不锈钢层，碳钢外层、碳钢内层和不锈钢层均由钢带螺旋盘绕焊接而成，焊接后在相应的结构层的外侧形成螺旋焊缝。所述的碳钢外层和碳钢内层的厚度均为2‑10mm。所述的水泥夹层的厚度为10‑200mm。所述的不锈钢层的厚度为0.2‑3mm。所述的碳钢内层和不锈钢层上的螺旋焊缝的螺距相同，且两条螺旋焊缝错位设置。所述的外防腐层由沥青或玻璃钢制成。本发明通过在两层碳钢之间设置水泥夹层，有效增加了管道侧壁的抗压强度，同时也降低了管道的制造和施工成本。
Description
技术领域
本发明属于井场作业辅具领域，尤其涉及一种双壁螺旋焊管。
背景技术
给排水管道是市政工程中的一种设施。市政给排水管道的直径通常较大(常见的最大直径可达到4-5米)，为了保证管道不会被压塌，必须通过增加管壁厚度的方式来提高管道侧壁的抗压强度，因此，碳钢管用钢量较大，重量也较大，导致制造和施工成本居高不下。
现有的给排水管道主要有两种，一种是钢筋混凝土管道，另一种是外套钢管的混凝土管道。钢筋混凝土管道的缺点是比较笨重，运输费用高，施工需要较大的机械设备，施工周期长，管道接口易渗漏造成地下水污染或管内介质污染，管道内壁易滋生细菌等。与钢筋混凝土管道相比，外套钢管的混凝土管道可以在在保证同样抗外压强度的条件下降低管壁厚度，但仍存在明显缺点：钢管内壁容易腐蚀，混凝土层过薄容易冲蚀损坏，由于混凝土层的内侧并无束缚管道的抗外压强度在一定程度上仍然需要依靠提高混凝土的厚度来保证。
发明内容
本发明提供一种双壁螺旋焊管，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种双壁螺旋焊管，包括管道本体，所述的管道本体的结构由外向内依次包括外防腐层、碳钢外层、水泥夹层、碳钢内层和不锈钢层，水泥夹层通过浇筑的方式成型于碳钢外层和碳钢内层之间，碳钢外层、碳钢内层和不锈钢层均由钢带螺旋盘绕焊接而成，焊接后在相应的结构层的外侧形成螺旋焊缝。
所述的碳钢外层和碳钢内层的厚度均为2-10mm。所述的水泥夹层的厚度为10-200mm。所述的不锈钢层的厚度为0.2-3mm。所述的碳钢内层和不锈钢层上的螺旋焊缝的螺距相同，且两条螺旋焊缝错位设置。
本发明的有益效果为：本发明通过在两层碳钢之间设置水泥夹层，保证管道侧壁的抗外压强度的基础上降低了管道壁厚，从而降低了管道的重量，也降低了管道的制造和施工成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-外防腐层，2-碳钢外层，3-水泥夹层，4-碳钢内层，5-不锈钢层，6-螺旋焊缝。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
本实施例包括管道本体，所述的管道本体的结构由外向内依次包括外防腐层1、碳钢外层2、水泥夹层3、碳钢内层4和不锈钢层5。
与钢筋混凝土结构相比，将水泥填充在两层碳钢之间构成复合管道结构，具有下列优点：
1)本发明可在管道的公称内径一定的情况下，大幅缩减管道的壁厚，同时增加管道的强度(尤其是抗外压强度)，从而在提高管道综合性能的同时降低管道的制造成本、运输成本和施工成本。
2)钢筋混凝土管道主要缺点是管材质量不稳定，承插口加工精度差，多存在漏水现象，而采用本发明所述的技术方案，管道可采用焊接工艺连接，连接稳定，不渗不漏。
3)受混凝土物理性质所限，钢筋混凝土管道的抗内压强度有限，在实际使用中发生过爆管事故，而在本发明中，水泥夹层3通过浇筑的方式成型于碳钢外层2和碳钢内层4之间，利用水泥材料的高强度粘结特性可将碳钢外层2和碳钢内层4粘在一起构成紧密的复合结构，具有良好的防爆作用。
4)钢筋混凝土管道多存在表层混凝土脱落钢筋骨架外露腐蚀等情况，管材使用寿命短，而本发明所述的管道的基体的外侧面平整光滑，通过在管道基体上设置外防腐层，可在管道外层形成稳定的外防腐层1，具备良好的防腐效果。管道的内侧设置了不锈钢层5，管道施工时，通过氩弧焊并用镍丝填充焊缝，便可将各根管道焊接相连便可在管道内形成不间断的连续防腐层，从而充分保证管道内壁的防腐效果，延长管道的使用寿命。
5)钢筋混凝土管道在受压时容易出现裂缝，造成管道破裂事故，而本发明采用双层碳钢结构，钢自身具备的延展性使得管道受压时通常只会变形，而不会出现裂缝，从而在管道维修前保证管道系统的正常运行。
另外，与外套钢管的混凝土管道相比，本发明在水泥夹层3的内侧设置了碳钢内层4，碳钢内层4可对水泥夹层3形成束缚，显著增大了水泥夹层3受压破裂的难度，从而改善管道的抗外压强度，防止管道受压失稳变形。
碳钢外层2、碳钢内层4和不锈钢层5均由钢带螺旋盘绕焊接而成，焊接后在相应的结构层的外侧形成螺旋焊缝6。现有技术中，直径较大的钢管通常是由宽度与钢管直径相等的大块钢板卷曲焊接而成，采用这种加工方式制造钢管时，会产生较多的废料，造成材料的浪费，同时，上述工艺应用于较厚的钢板时，钢管的接缝处不易弯曲，管道的圆度较难保证，因此加工难度比较大。而本发明采用螺旋焊接工艺，不但有效节省材料，而且由于是采用连续板材弯曲制成，因此管壁的弧度更均匀，圆度也就更容易保证。
所述的碳钢外层2和碳钢内层4的厚度均为2-10mm，碳钢外层2和碳钢内层4在本发明的力学模型中主要承受周向拉力载荷，因此碳钢外层2和碳钢内层4的厚度不必过厚。
所述的水泥夹层3的厚度为10-200mm。所述的不锈钢层5的厚度为0.2-3mm。
所述的碳钢内层4和不锈钢层5上的螺旋焊缝6的螺距相同，且两条螺旋焊缝6错位设置。
下面以公称内径为2000mm的管道为例，将混凝土管道与本实施例提供的管道的性能参数进行对比：
1、参照GB/T11836-2009《混凝土和钢筋混凝土排水管》中规定的标准，性能参数最好的Ⅲ级钢筋混凝土管道的标准参数如下：
| 公称内径(mm) | 壁厚(mm) | 裂缝载荷(KN/m) | 破坏载荷(KN/m) |
| 2000 | 200 | 181 | 272 |
实际生产中，管道的裂缝载荷和破坏载荷也仅仅略高于上述标准，因此上述参数具备参考性。
2、将本发明所述的管道的参数设定如下：
公称内径2000mm，碳钢外层2厚度7mm，碳钢内层4厚度7mm，水泥夹层厚度80mm，在不设置外防腐层1和不锈钢层5的情况下，试验得到管道的平均性能参数如下：
| 公称内径(mm) | 壁厚(mm) | 裂缝载荷(KN/m) | 破坏载荷(KN/m) |
| 2000 | 94 | 320 | 382 |
可见，使用本发明所述的技术方案，可在将厚度缩减一半的情况下，大幅提高管道的抗外压强度，同时由于混凝土的用量显著减少，管道的重量得以大幅度减轻。
Claims (5)
1.一种双壁螺旋焊管，包括管道本体，其特征在于：所述的管道本体的结构由外向内依次包括外防腐层(1)、碳钢外层(2)、水泥夹层(3)、碳钢内层(4)和不锈钢层(5)，水泥夹层(3)通过浇筑的方式成型于碳钢外层(2)和碳钢内层(4)之间，碳钢外层(2)、碳钢内层(4)和不锈钢层(5)均由钢带螺旋盘绕焊接而成，焊接后在相应的结构层的外侧形成螺旋焊缝(6)。
2.根据权利要求1所述的一种双壁螺旋焊管，其特征在于：所述的碳钢外层(2)和碳钢内层(4)的厚度均为2-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种双壁螺旋焊管，其特征在于：所述的水泥夹层(3)的厚度为10-200mm。
4.根据权利要求1所述的一种双壁螺旋焊管，其特征在于：所述的不锈钢层(5)的厚度为0.2-3mm。
5.根据权利要求1所述的一种双壁螺旋焊管，其特征在于：所述的碳钢内层(4)和不锈钢层(5)上的螺旋焊缝(6)的螺距相同，且两条螺旋焊缝(6)错位设置。
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