內外表面平滑的鋼-混凝土組合結構管道及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種鋼管及其制作方法，尤其涉及一種內外表面平滑的鋼-混凝土結構管道及其制作方法。
【背景技術】
[0002]目前，在流體的輸送和儲運工程中，一般是用管道來輸送，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等。
[0003]水泥管是用水泥和鋼筋作為材料，運用離心力原理制造的一種預制管道，但易泄漏，耐內壓能力差；并且口徑不大，一般口徑為3米或3米以下；每節管長度不長，接頭多，接頭易泄露，施工困難；施工時要先做基礎，施工成本較高。塑料管是以塑料樹脂為原料，加入穩定劑及其它添加劑，在制管機內經擠壓加工而成，質量輕；加工方便，但是口徑不大，承內壓能力差；機械強度低，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，內壁不耐磨且不耐腐蝕，口徑不能做的太大，只能達到2.5米左右，大口徑時壁厚大大增加，成本高，目前國內一些省份已經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，對環境破壞大，普遍鍍鋅層較薄，一般厚度小于0.1mm，不耐磨損和沖刷。
[0004]因此，亟待解決上述技術難題。
【發明內容】
[0005]發明目的:本發明的第一目的是提供一種具有高防腐性和高耐磨性、口徑大、管壁薄的內外表面平滑的鋼-混凝土結構管道。
[0006]本發明的第二目的是提供該鋼管的制作方法。
[0007]技術方案:本發明所述的內外表面平滑的鋼-混凝土組合結構管道，包括外管體，沿所述外管體內壁螺旋間隔繞設若干個加強環，該加強環內壁與外管體內壁之間形成螺旋狀的空心腔體，沿加強環的外壁鋪設覆蓋整個外管體內壁的金屬內襯，該金屬內襯卷繞形成與外管體同軸線的內管體，在內管體、外管體與加強環之間形成的通道以及空心腔體內均填充混凝土。
[0008]優選的，金屬內襯為特種合金鋼、不銹鋼、耐磨鋼、鋁或銅制成的內襯鋼材，該金屬內襯具有有異于普通碳鋼鋼材的性能，如防腐耐磨、高溫穩定等性能。
[0009]其中，加強環的橫截面為半閉合狀的半圓形、凹槽型、矩形、拋物線形或梯形。
[0010]本發明的外管體由主鋼帶螺旋卷繞形成螺旋狀的管體，所述加強環以螺旋方式卷繞扣合于外管體的內壁。
[0011]本發明內外表面平滑的鋼-混凝土組合結構管道的制作方法，包括如下步驟:
[0012]A、預備用于制作外管體的主鋼帶，用于制作加強環的窄鋼帶并將窄鋼帶彎曲成截面為半閉合狀的加強環；
[0013]B、在主鋼帶的上表面貼合加強環，將加強環與主鋼帶焊接在一起；
[0014]C、再在加強環上表面鋪設金屬內襯，并采用氣體保護焊接形成復合型鋼帶，將該復合型鋼帶螺旋卷繞形成內外表面平滑的管體；
[0015]D、按要求長度切斷管體，從管體一端切口處澆注混凝土，直至混凝土從該管體另一端切口處流出，即完成制作。
[0016]其中，步驟B中，所述加強環與主鋼帶貼合后，采用氣體保護焊進行焊接。
[0017]其中，步驟C中，對所述復合型鋼帶在螺旋卷制過程中自身形成的焊縫采用埋弧焊進行焊接。
[0018]發明原理:本發明同時應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，垂直向下的載荷就會轉化為管體管壁的環向內壓力。混凝土鋼管的工作原理是在空心的鋼管內充填混凝土，利用混凝土的優越的承壓能力和鋼管的對混凝土的包圍作用，使鋼管的豎向承壓能力極大的增強。本發明中將普通碳鋼、不銹鋼及混凝土三種材料有機的結合為一體，并充分發揮各自的特點及優勢，在整體結構中分別承擔不同的作用。在鋼管內壁增設截面為半閉合狀的加強環，增加了管壁環向的慣性矩，使得管壁在承受環向內壓力時不易失穩和變形，主鋼帶的壁厚相比較一般鋼管壁厚可以大大減薄，降低了材料的成本，也使得制造大口徑及超大口徑的鋼管得以實現；當主鋼帶較薄時，在卷圓過程中，遞送力會使鋼帶撓曲，無法進行遞送卷圓，在鋼管內壁增設加強環后，鋼帶橫截面積及慣性矩增大，卷圓時遞送很容易實現，便于加工。鋼管的內壁還覆蓋有金屬內襯，不僅可以避免和減少流體對鋼管的銹蝕、磨損及管體對流體的污染，而且鑒于內壁設置了金屬內襯，主鋼帶的厚度又可以再次減薄，進一步降低了材料的成本，且由于金屬內襯的特殊材質從而大大提高了整個管道的防腐性及耐磨性。埋地使用時，在管土共同受力效應的作用下，加強環和主體鋼管與金屬內襯間的混凝土共同承受環向及徑向壓力，進一步提高管體道的整體強度，從而可進一步減薄主鋼材的板厚，更進一步降低了材料成本。
[0019]有益效果:與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點:首先本發明在管體內壁上設有特殊材質的金屬內襯，提高鋼管的防腐性和耐磨性，可用于輸送水或特殊介質的場合，例如供水、排水或具有腐蝕性強的介質、對純凈度要求較高的介質以及溫度高的介質等；其次，本發明鋼管在管體內壁增設螺旋狀加強環，提高了管體周向斷面慣性矩，承載能力提高，主鋼帶的壁厚相比較一般鋼管壁厚可以大大減薄，降低了材料的成本；同時卷圓時可實現薄板遞送，實現卷圓工藝突破；然后，本發明在加強環內以及在主鋼帶與金屬內襯間的螺旋通道內填充混凝土，可以二次加強鋼管的剛度和承載能力；最后本發明鋼管的可靠性好，適用范圍廣，即使在沙礫中也可使用，可以制作出超大口徑的鋼管，可達直徑8米，可以用作埋地管，利用管土共用受力效應，由加強環為主承受壓力，超大直徑時(DMm)，可以埋土很深高達到10?20米以上。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明中主鋼帶和窄鋼帶在生產線上的排列位置示意圖；
[0021]圖2為本發明窄鋼帶彎曲成加強環的結構示意圖；
[0022]圖3為本發明主鋼帶、加強環貼合后焊接的結構示意圖；
[0023]圖4為圖3中A處局部放大圖；
[0024]圖5為本發明在帶加強環的主鋼帶上鋪設金屬內襯形成復合型鋼帶的結構示意圖；
[0025]圖6為圖5中B處局部放大圖；
[0026]圖7為利用圖5中的復合型鋼帶進行卷制加工的結構示意圖；
[0027]圖8為圖7中卷制形成的螺旋狀管體的結構示意圖；
[0028]圖9為將圖5中復合型鋼帶管節與管節對接焊接結構示意圖；
[0029]圖10為圖9中C處局部放大圖；
[0030]圖11為在圖9所示鋼帶上焊接金屬內襯的結構示意圖；
[0031]圖12為本發明管體的橫向截面結構示意圖；
[0032]圖13為本發明管體的結構示意圖
[0033]圖14為本發明鋼管灌注混凝土前縱向截面結構示意圖；
[0034]圖15為圖14中D處局部放大圖；
[0035]圖16為本發明鋼