雙金屬螺旋鋼管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋼管，尤其涉及一種雙金屬螺旋鋼管。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在流體的輸送和儲(chǔ)運(yùn)工程中，一般是用管道來(lái)輸送，常用的管道有水泥管、塑料管、普通碳素鋼鋼管、不銹鋼管和鍍鋅鋼管等。其中，水泥管是用水泥和鋼筋作為材料，運(yùn)用離心力原理制造的一種預(yù)制管道，但易泄漏，耐內(nèi)壓能力差;并且口徑不大，一般口徑為3米或3米以下;每節(jié)管長(zhǎng)度不長(zhǎng)，接頭多，接頭易泄露，施工困難;施工時(shí)要先做基礎(chǔ)，施工成本較高。塑料管是以塑料樹(shù)脂為原料，加入穩(wěn)定劑及其它添加劑，在制管機(jī)內(nèi)經(jīng)擠壓加工而成，質(zhì)量輕;加工方便，但是口徑不大，承內(nèi)壓能力差;機(jī)械強(qiáng)度低，抗破壞性能差;不耐磨損，不耐高溫，易老化。普通碳素鋼鋼管是用碳素鋼制成的鋼管，內(nèi)壁不耐磨且不耐腐蝕，口徑不能做的太大，大口徑時(shí)壁厚大大增加，成本高，目前國(guó)內(nèi)一些省份已經(jīng)明確禁止在供水工程中使用普通碳素鋼鋼管。不銹鋼管則成本太高。鍍鋅鋼管口徑不能太大，且鍍鋅是污染行業(yè)，對(duì)環(huán)境破壞大，普遍鍍鋅層較薄，一般厚度小于0.1mm，不耐磨損和沖刷?，F(xiàn)有普通的雙金屬鋼管，外管一般采用普通標(biāo)準(zhǔn)鋼管，壁厚相當(dāng)厚，不節(jié)省材料，內(nèi)管與外管是套裝，易脫層和脫落，而且口徑不能太大，只能達(dá)到I.2米至1.5米，內(nèi)管要有足夠的厚度支撐自身形狀，壁厚往往大于2mm甚至4_，不節(jié)省材料。
[0003]本申請(qǐng)人長(zhǎng)期致力于該領(lǐng)域的研究，并擁有一件專利號(hào)為201410477708.6、名稱為“一種帶加強(qiáng)環(huán)的螺旋鋼管及其制作方法”的實(shí)用新型專利權(quán)，該專利中，加強(qiáng)環(huán)與主體鋼管可以分別制作，然后焊接而成。存在如下缺陷:①、管體與加強(qiáng)環(huán)是兩個(gè)單獨(dú)的零件，由焊縫連接為一體，在加強(qiáng)環(huán)受力時(shí)，焊縫是應(yīng)力集中區(qū)，有開(kāi)裂隱患；②、在卷圓彎曲過(guò)程中，由于焊縫處于加工變形區(qū)的外側(cè)，焊縫受拉伸，變形大，極易開(kāi)裂;③、管體如果長(zhǎng)期受動(dòng)載荷，如地鐵、車輛等，焊縫極易因動(dòng)載疲勞而開(kāi)裂;④、鑒于本類管體結(jié)構(gòu)是半柔性結(jié)構(gòu)物，特別是大直徑管體時(shí)，對(duì)管土共同受力效應(yīng)(即管體與周圍的回填土協(xié)同變形)的依賴較大，應(yīng)增加管體自身的剛度，以避免較大的變形。
[0004]因此，亟待解決上述技術(shù)難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型的目的是提供一種大口徑高強(qiáng)度、提高防腐性和耐磨性的雙金屬螺旋鋼管；
[0006]技術(shù)方案:本實(shí)用新型所述的鋼管，包括管體，所述管體表面向外延伸形成沿管體外壁螺旋設(shè)置的凸筋，該凸筋與管體形成凹槽，并設(shè)有能覆蓋該凹槽槽口的輔助內(nèi)鋼帶，所述凹槽與輔助內(nèi)鋼帶之間形成空心腔體，并且該空心腔體內(nèi)填充混凝土。
[0007]本實(shí)用新型中，鋼管主體的材質(zhì)為碳鋼;輔助內(nèi)鋼帶可以覆蓋整個(gè)管體內(nèi)壁，也可以覆蓋部分管體內(nèi)壁;該輔助內(nèi)鋼帶可以選用特種合金鋼、不銹鋼、耐磨鋼、鋁或銅等，能提高管體內(nèi)壁的防腐蝕性，同時(shí)使主鋼材的厚度可以減薄，降低了材料成本。
[0008]當(dāng)然，在所述輔助內(nèi)鋼帶和凹槽之間還設(shè)有用于封堵凹槽槽口的封堵鋼帶。
[0009]本實(shí)用新型的另一種鋼管，包括管體，所述管體表面向外延伸形成沿管體外壁螺旋設(shè)置的凸筋，該管體與凸筋形成凹槽，并設(shè)有能封堵該凹槽槽口的封堵鋼帶，所述凹槽與封堵鋼帶之間形成空心腔體，并且該空心腔體內(nèi)填充混凝土，同時(shí)，在位于水位線以下的管體內(nèi)壁上設(shè)有輔助內(nèi)鋼帶。
[0010]所述凸筋的截面為Ω形、槽型、波浪形、半圓形、拋物線形或梯形。
[0011]本實(shí)用新型的鋼管中，管體由一面具有至少一排凸筋、另一面對(duì)應(yīng)形成凹槽的主鋼帶，以及用于覆蓋該凹槽槽口的輔助內(nèi)鋼帶共同螺旋繞制而成，該輔助內(nèi)鋼帶可增強(qiáng)主鋼帶的遞送力，避免卷繞時(shí)鋼帶發(fā)生變形。
[0012]本實(shí)用新型所述雙金屬螺旋鋼管的制作方法，包括如下步驟:
[0013]A、預(yù)備主鋼帶和輔助內(nèi)鋼帶；
[0014]B、該主鋼帶具有第一對(duì)邊和第二對(duì)邊，將主鋼帶彎折成帶凸筋的鋼帶，該凸筋沿主鋼帶的第一對(duì)邊間隔設(shè)置，且與第二對(duì)邊的長(zhǎng)度一致，并與主鋼帶形成凹槽；
[0015]C、將輔助內(nèi)鋼帶貼合于主鋼帶凹槽槽口位置，以形成復(fù)合型鋼帶，同時(shí)所述凸筋和輔助內(nèi)鋼帶之間形成空心腔體；
[0016]D、將該復(fù)合型鋼帶螺旋卷繞形成帶螺旋形空心腔體的管體；
[0017]E、按要求長(zhǎng)度切斷管體，在管體兩端凸筋的切口處焊接主鋼帶和輔助內(nèi)鋼帶之間的縫隙；
[0018]F、從管體一端凸筋的切口處澆注混凝土，直至混凝土從該管體另一端凸筋的切口處流出，空心腔體內(nèi)充滿混凝土，即完成制作。
[0019]步驟C中，先用封堵鋼帶貼合于主鋼帶凹槽的槽口處，再在封堵鋼帶上貼合輔助內(nèi)鋼帶，以形成復(fù)合型鋼帶，然后按照A-F步驟，完成鋼管制作。
[0020]實(shí)用新型原理:本實(shí)用新型同時(shí)應(yīng)用了管土共同受力原理和混凝土鋼管原理，管土共同受力原理是管道在埋置后，管道的上部載荷不是靠管道的剛性來(lái)承受，而是靠管道與四周土石相互之間受力共同作用，就形成了管土共同受力效應(yīng)，垂直向下的載荷就會(huì)轉(zhuǎn)化為管體管壁的環(huán)向內(nèi)壓力?；炷龄摴艿墓ぷ髟硎窃诳招牡匿摴軆?nèi)充填混凝土，利用混凝土的優(yōu)越的承壓能力和鋼管的對(duì)混凝土的包圍作用，使鋼管的豎向承壓能力極大的增強(qiáng)。本實(shí)用新型將普通碳鋼、不銹鋼及混凝土三種材料有機(jī)的結(jié)合為一體，并充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，在整體結(jié)構(gòu)中分別承擔(dān)不同的作用。
[0021]在螺旋鋼管外壁形成全閉合的凸筋，不僅可以增加管壁周向慣性矩，使主鋼帶的壁厚比一般鋼管壁厚大大減薄，降低材料的成本，可以制造大口徑及超大口徑的鋼管；當(dāng)主鋼材較薄時(shí)，卷圓過(guò)程中，遞送力會(huì)使鋼帶撓曲，無(wú)法進(jìn)行遞送卷圓，所以主鋼帶首先成型成截面帶有凸筋結(jié)構(gòu)，繼而用輔助內(nèi)鋼帶焊接，形成閉合狀，鋼帶橫截面積及慣性矩大增，卷圓時(shí)遞送很容易實(shí)現(xiàn)，便于加工；最為重要的是，凸筋直接由管體一體加工成型，兩者之間不存在焊縫，不存在應(yīng)力集中區(qū)，無(wú)開(kāi)裂隱患；同時(shí)鋼管剛度得到提高，在管土共同受力效應(yīng)(即管體與周圍的回填土協(xié)同變形)中不易產(chǎn)生較大變形，可以很好的承受由外界的振動(dòng)而引起的動(dòng)載荷，如地鐵、車輛等。同時(shí)，管體內(nèi)壁全部或部分設(shè)有輔助內(nèi)鋼帶，可避免或減少流體對(duì)主鋼管的銹蝕、磨損及主鋼管對(duì)流體的污染，也正是由于管道內(nèi)部設(shè)置了輔助內(nèi)鋼帶，主鋼材的厚度又可以再次減薄，且由于輔助內(nèi)鋼帶選用了特殊材質(zhì)從而大大提高了鋼管防腐及耐磨性能。此外，通過(guò)向空心腔體內(nèi)灌注素混凝土或鋼筋混凝土，大大提高了凸筋內(nèi)壁的徑向及環(huán)向的抗壓能力。埋地使用時(shí)，在管土共同受力效應(yīng)的作用下，凸筋及其內(nèi)的混凝土共同承受環(huán)向壓力，進(jìn)一步提高管體的整體強(qiáng)度，從而可進(jìn)一步減薄主鋼材的板厚，更進(jìn)一步降低了材料成本。
[0022]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):首先，該管體外壁的凸筋與管體一體成型，兩者之間無(wú)焊縫，在承受動(dòng)載荷時(shí)能耐受動(dòng)載疲勞;其次，管體內(nèi)壁帶有特定金屬材質(zhì)的輔助內(nèi)鋼帶，能提高了鋼管的防腐性和耐磨性，避免了流體的污染，還可使鋼管主體的厚度減薄，降低了材料成本；同時(shí)，管體內(nèi)壁還可設(shè)置封堵鋼帶，其與凸筋形成空心腔體，并可在該空心腔體內(nèi)填充混凝土，該封堵鋼帶還可用于承擔(dān)管內(nèi)介質(zhì)對(duì)輔助內(nèi)鋼帶的壓力，防止輔助內(nèi)鋼帶向凹槽內(nèi)變形;最后，該管道可用于輸送水或特殊介質(zhì)的場(chǎng)合，例如供水、排水或具有腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)、對(duì)純凈度要求較高的介質(zhì)及溫度高的介質(zhì)等，大大降低了制造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型主鋼帶的橫截面示意圖；
[0024]圖2為表面具有凸筋的主鋼帶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為表面具有凸筋的主鋼帶的橫截面示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型主鋼帶與封堵鋼帶焊接位置的示意圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型主鋼帶、封堵鋼帶及輔助內(nèi)鋼帶焊接位置的示意圖；
[0028]圖6為圖5中A處的局部放大圖；
[0029]圖7為圖5中B處的局部放大圖；
[0030]圖8為圖5中C處的局部放大圖；
[0031 ]圖9為本實(shí)用新型復(fù)合型鋼帶螺旋卷制加工的示意圖；
[0032]圖10為本實(shí)用新型螺旋鋼管卷制后的立體圖；
[0033]圖11為本實(shí)用新型鋼管螺旋卷制過(guò)程中管節(jié)對(duì)接焊接的橫截面示意圖；
[0034]圖12為圖11中D處局部放大圖；
[0035]圖13本實(shí)用新型單節(jié)鋼管整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖14為本實(shí)用新型鋼管橫向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖15為本實(shí)用新型縱向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖16為本實(shí)用新型內(nèi)壁全部覆蓋輔助內(nèi)鋼帶的管體的橫截面示意圖；
[0039]圖17為本實(shí)用新型內(nèi)壁部分覆蓋輔助內(nèi)鋼帶的管體的橫截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0041]本實(shí)用新型的鋼管，包括管體100，包括管體100，所述管體100表面向外延伸形成沿管體外壁螺旋設(shè)置的凸筋102，該管體100與凸筋102形成凹槽103，輔助內(nèi)鋼帶200覆蓋該凹槽槽口位置，凹槽103與輔助內(nèi)鋼帶200之間形成空心腔體300，并且該空心腔體300內(nèi)填充混凝土400。
[0042]本實(shí)用新型中，管體外壁具有凸筋結(jié)構(gòu)，可大大提高主管體的截面慣性矩，該慣性矩比一般的加強(qiáng)方式提高很多，承載能力提高，使制成管體的主鋼帶的壁厚比一般鋼管壁厚大大減薄，降低了材料成本；同時(shí)，主鋼帶卷圓時(shí)可實(shí)現(xiàn)薄板遞送，卷圓工藝突破。上述凸筋的截面可以為Ω形、槽型、波浪形、半圓形、拋物線形或梯形。
[0043]本實(shí)用新型為雙金屬螺旋鋼管，其中的“雙金屬”是指鋼管主體和輔助內(nèi)鋼帶分別采用兩種金屬材質(zhì)。其中，輔助內(nèi)鋼帶既可以覆蓋整個(gè)管體內(nèi)壁，也可以覆蓋部分管體內(nèi)壁，其中，覆蓋部分管體內(nèi)壁即為覆蓋管體凹槽的槽口位置，從