非標(biāo)準(zhǔn)型預(yù)應(yīng)力波紋管的制作與檢驗(yàn)

廖春生徐少峰

（1.江蘇中核華興特殊建筑工程有限公司 江蘇省 南京市 2111992.中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 江蘇省 南京市 211000）

非標(biāo)準(zhǔn)型預(yù)應(yīng)力波紋管的制作與檢驗(yàn)

廖春生1徐少峰2

（1.江蘇中核華興特殊建筑工程有限公司 江蘇省 南京市 2111992.中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 江蘇省 南京市 211000）

本文主要分為兩個(gè)部分：①預(yù)應(yīng)力鋼束所使用的非標(biāo)準(zhǔn)型波紋管制作工藝說(shuō)明，主要包括波紋管制作所需的材料、設(shè)備以及工藝流程參數(shù)等，另外對(duì)于該波紋管的非標(biāo)準(zhǔn)性特點(diǎn)也進(jìn)行了說(shuō)明；②該波紋管的型式檢驗(yàn)，第一批該類(lèi)型波紋管加工完畢后，在正式安裝前，需按相關(guān)歐標(biāo)進(jìn)行型式檢驗(yàn)，本文主要說(shuō)明了該試驗(yàn)的項(xiàng)目、試驗(yàn)方法以及試驗(yàn)所應(yīng)達(dá)到指標(biāo)。

波紋管；非標(biāo)準(zhǔn)；制作；型式檢驗(yàn)

1　概述

某國(guó)家重點(diǎn)工程預(yù)應(yīng)力體系是采用法國(guó)Freyssinet公司的55C16后張預(yù)應(yīng)力錨固體系，在進(jìn)行水平鋼束成孔過(guò)程中，在未遇到大的偏轉(zhuǎn)時(shí)采用半剛性管進(jìn)行成孔，長(zhǎng)度約為15000m，該半剛性管即由磷化皂化鍍鋅鋼帶通過(guò)波紋卷管機(jī)卷制而成，因此也稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力波紋管；該預(yù)應(yīng)力波紋管內(nèi)徑為160mm，為非標(biāo)準(zhǔn)型管，在制作與檢驗(yàn)過(guò)程中，均遇到了新技術(shù)與新課題，本文即對(duì)該類(lèi)型波紋管的制作與檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和探討。

2　參考文件

（1）NFEN523（01/04）：預(yù)應(yīng)力鋼束帶肋波紋管。

（2）NFEN524-1～6（08/97）：該系列標(biāo)準(zhǔn)共分6個(gè)部分，分別規(guī)定波紋管的各項(xiàng)性能參數(shù)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，包括幾何尺寸、彈性性能、彎曲性能、側(cè)面負(fù)載性能以及密封性能。

（3）JG225-2007：預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管。

3　波紋管性能的比選

3.1原材料

3.1.1鍍鋅層厚度問(wèn)題

在該國(guó)家重點(diǎn)工程，首次引入了鍍鋅層對(duì)鋼絞線電化學(xué)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的概念，即鍍鋅層在與鋼絞線接觸時(shí)，有發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，從而造成對(duì)鋼絞線的腐蝕，因此必須控制鋼帶的鍍鋅層厚度，因此鋼帶鍍鋅層厚度等級(jí)為歐標(biāo)中最低的，采用雙面鍍鋅層重量控制在24～36g/m2之間，而國(guó)標(biāo)（JG225-2007）則要求雙面鍍鋅層重量必須不小于60g/m2。

3.1.2表面處理問(wèn)題

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)用于金屬波紋管卷制的鋼帶一般采用軟鋼帶或鍍鋅鋼帶；而在該項(xiàng)目，為控制孔道的摩擦系數(shù)，降低預(yù)應(yīng)力損失，用于波紋管卷制的鋼帶為磷化皂化鍍鋅鋼帶，即在已鍍鋅的鋼帶上進(jìn)行磷化皂化處理，磷化處理用于防腐，而皂化處理則用于減少管道內(nèi)摩擦系數(shù)，且要求皂化層（雙面）≥5g/m2。

3.2性能的比選該項(xiàng)目所用波紋管的性能要求應(yīng)參照歐標(biāo)NFEN523（01/04）的要求進(jìn)行，但參考標(biāo)準(zhǔn)NFEN523（01/04）中僅對(duì)內(nèi)徑130mm以下的波紋管的性能進(jìn)行了規(guī)定，而對(duì)于內(nèi)徑160mm的波紋管未做明確要求；最終通過(guò)歐標(biāo)、國(guó)標(biāo)以及相關(guān)項(xiàng)目資料的比對(duì)，確定了波紋管的性能。

3.2.1新增的性能參數(shù)

相比國(guó)標(biāo)，根據(jù)歐標(biāo)的要求，對(duì)以下性能參數(shù)進(jìn)行了增加或變化：

（1）幾何尺寸方面，增加了對(duì)于相對(duì)體積（Vrel）的測(cè)量，該性能主要檢驗(yàn)波紋管截面尺寸的合理性；

（2）機(jī)械性能方面，增加了彈性試驗(yàn)，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定波紋管應(yīng)力-變形曲線以及回彈性能，詳見(jiàn)5.2；

（3）機(jī)械性能方面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，還對(duì)于彎曲性能試驗(yàn)方法做了相關(guān)改進(jìn)，詳見(jiàn)5.3。

3.2.2波紋管性能參數(shù)比對(duì)表

表1　

4　波紋管的制作

4.1波紋管的規(guī)格

本波紋管應(yīng)為NFEN523中規(guī)定的2類(lèi)剛性波紋管，詳細(xì)尺寸要求如下：

標(biāo)稱(chēng)內(nèi)徑（d1）：160mm±1%

厚度（t）：0.6±0.06mm

肋高（h）：≥2.5mm

相對(duì)體積（Vrel）≥0.08cm3/cm2（測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：NFEN524-1）

螺距：65mm

4.2波紋管的制作

4.2.1原理

將軋制好的鋼帶，裝入鋼帶盤(pán)后放在鋼帶盤(pán)支架上。鋼帶通過(guò)導(dǎo)向潤(rùn)滑裝置、壓波紋裝置，環(huán)繞在心模上，由主軸帶動(dòng)已形成好的鋼帶經(jīng)過(guò)折邊、滾花、壓緊等接縫工序，將鋼帶成形為螺旋波紋管，螺旋波紋管由螺旋波紋支架支承，按照所需長(zhǎng)度連續(xù)不斷地向前轉(zhuǎn)動(dòng)。

卷制螺旋波紋管，主要由卷管機(jī)、輔助裝置、隨件所承擔(dān)；卷管機(jī)由導(dǎo)向潤(rùn)滑裝置、壓波紋裝置、成管中心部分、頂針裝置、折邊裝置、滾花裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和切割機(jī)組成；輔助裝置有鋼帶盤(pán)支架、螺旋波紋管支架、點(diǎn)焊機(jī)等；附件包括心軸、螺旋導(dǎo)向套、心模、齒輪等。

4.2.2制作流程

鋼帶的送入→成管中心部分安裝→鋼帶方向的調(diào)整→接縫工具的調(diào)整→波紋鋼帶的卷繞→螺距的調(diào)整。

4.2.3鋼帶的送入

在鋼帶送進(jìn)之前，先把鋼帶裝好放在鋼帶盤(pán)內(nèi)后，將鋼帶盤(pán)放在鋼帶盤(pán)支架上，并能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，謹(jǐn)防生銹和弄臟，如鋼帶表面有銹，應(yīng)將它放入潤(rùn)滑油中浸泡，直到脫銹為止。

鋼帶送進(jìn)按以下步驟進(jìn)行：

（1）用手推鋼帶穿過(guò)潤(rùn)滑槽和側(cè)邊導(dǎo)向。

（2）用送進(jìn)手把拉鋼帶穿過(guò)整個(gè)壓波紋裝置。

（3）用在側(cè)邊導(dǎo)向上的螺釘調(diào)整以得到正確的間隙“X”。

（4）用調(diào)整螺釘調(diào)整每對(duì)滾輪之間的距離，并使每對(duì)滾輪的四個(gè)調(diào)整螺釘擰得一樣緊。

4.2.4成管中心部分的安裝

根據(jù)波紋管的內(nèi)徑需求為160mm，需選用外徑為160mm的心軸，該心軸為成管的核心部件，其安裝順序如下：

（1）選擇心軸。

（2）推入心軸并與主軸用螺栓固定。

（3）在心軸上推入齒輪。

（4）在心軸上推入心模，并用螺母固定。

（5）用螺釘將螺旋導(dǎo)向套固定在星盤(pán)上。

（6）用二個(gè)螺栓和定位套將星盤(pán)固定。

4.2.5鋼帶方向的調(diào)整

由于每種管徑的螺旋角不同，因而卷制各種管徑的管時(shí)，都應(yīng)對(duì)鋼帶方向進(jìn)行調(diào)整。由于本工程使用的波紋管為內(nèi)徑160mm的非標(biāo)準(zhǔn)管，并無(wú)現(xiàn)成的管道螺旋角α可用，需試調(diào)整出合適的螺旋角α；具體作法是：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定管螺旋角α后，對(duì)壓波紋裝置作前后移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，只要鋼帶方向與波紋鋼帶導(dǎo)向達(dá)到一致即可。

4.2.6接縫工具的調(diào)整

（1）折邊裝置的調(diào)整：在鋼帶繞卷心模后進(jìn)行調(diào)整，為得到正確的位置，折邊輪必須用鋃頭慢慢敲入，直到與鋼帶接觸為止，其調(diào)整角則與鋼帶調(diào)束角一至即可；

（2）頂針裝置的調(diào)整：在鋼帶卷繞后進(jìn)行調(diào)整，其折邊角應(yīng)在1～4°范圍，應(yīng)防止頂針和鋼帶的波紋接觸，以免波紋管表面劃傷；

（3）滾花裝置的調(diào)整：齒輪之間有自嚙合間隙，滾花輪與心模之間有接觸間隙，以保證齒輪能自由嚙合，相互之間沒(méi)有沖擊力，防止小軸彎曲和可能發(fā)生的折斷，同時(shí)使得波紋管接縫處有足夠的花紋，確保接縫的可靠性；

（4）壓緊裝置的調(diào)整：其平面位置見(jiàn)圖1，其調(diào)整角與調(diào)整要求與滾花裝置類(lèi)似。

4.2.7波紋鋼帶的卷繞

鋼帶圍繞心模卷兩圈，用手鉗夾住鋼帶的始端拉，同時(shí)起動(dòng)卷管機(jī)，直到獲得正確直徑為止，同時(shí)控制繞卷鋼帶的正確位置。

4.2.8螺距的調(diào)整

該型號(hào)波紋管螺距應(yīng)控制在65mm，當(dāng)試卷制的波紋管無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)對(duì)諸如螺旋角等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，每次調(diào)整后，起動(dòng)卷管機(jī)卷制400mm長(zhǎng)波紋管，停機(jī)進(jìn)行測(cè)量，如果螺距不符合要求，按下述方法重新調(diào)整接縫工具；若是螺距偏大，滾花裝置和壓緊裝置朝著立板方向往里拉；要是螺距偏小，滾花裝置和壓緊置離開(kāi)立板方向往外推；同時(shí)也應(yīng)檢查鋼帶的進(jìn)入角度，直至加工出合格的波紋管。

5　波紋管的檢驗(yàn)

5.1幾何尺寸試驗(yàn)

（1）取一段長(zhǎng)度不小于500mm的試樣，在試樣兩端（A、B端）與之成90°角的位置用油標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)?nèi)徑、肋高、壁厚；

（2）分別取平均值得出內(nèi)徑d1、肋高h(yuǎn)及壁厚t；

（3）將波紋管試件豎立放置保證管口水平，下端密封保證其水密性；

（4）向管道內(nèi)裝水直到有水溢出，觀察無(wú)水溢出時(shí)，將試件中的水倒出測(cè)量出總?cè)莘eVtot；

（5）根據(jù)已測(cè)定的內(nèi)徑d1及管道試件長(zhǎng)L計(jì)算出圓柱體積Vref、表面積Aref；

將上述測(cè)量數(shù)據(jù)填入波紋管幾何尺寸檢驗(yàn)表中，波紋管及其連接套管的尺寸應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

標(biāo)稱(chēng)內(nèi)徑（d1）：160mm±1%

厚度（t）：0.6±0.06mm

肋高（h）：≥2.5mm

相對(duì)體積（Vrel）≥0.08cm3/cm2

5.2彈性試驗(yàn)

（1）隨機(jī)抽取長(zhǎng)為1100mm的管道試件；

（2）如圖1所示給試件施加、釋放荷載直到出現(xiàn)塑性變形；

圖1

（3）波紋管支撐兩端距離L1=1000mm，加載過(guò)程中繪制荷載變形曲線（如圖2）；

圖2

（4）將試驗(yàn)過(guò)程填入彈性性能檢查表中，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

①應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)建立荷載-變形曲線（圖2）；

②要求變形△ft在滿(mǎn)足5%ft＜△ft＜10%ft的條件下，荷載直徑比Fpl/d1≥6.5。

5.3彎曲試驗(yàn)

圖3

（1）取一根長(zhǎng)度大于3m焊接鋼管，用彎管機(jī)將鋼管彎曲，彎曲半徑為12m；

（2）即取3m長(zhǎng)波紋管試件，用鐵絲將波紋管試件捆綁在彎曲的鋼管上，使之半徑為12m，此時(shí)檢查波紋管應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

①要求波紋管咬邊不應(yīng)松開(kāi)；

②要求此時(shí)直徑等于波紋管直徑95%的通球能夠通過(guò)此波紋管。

將試驗(yàn)結(jié)果填入彎曲試驗(yàn)檢查表中。

5.4側(cè)面負(fù)載試驗(yàn)

（1）把長(zhǎng)為1100mm的波紋管試件固定安放在500mm長(zhǎng)的基座上；

（2）用一個(gè)壓力活塞對(duì)每一波紋管鋼帶咬合處及非咬合處施加荷載，施加力為1500N；

（3）活塞與波紋管之間放有加勁板，加勁板應(yīng)與波紋管咬合且長(zhǎng)度不超過(guò)波紋管內(nèi)徑的1.5倍，或不超過(guò)100mm；

（4）受荷部位需在波紋管中間且兩部位間的最小間距150mm；

（5）根據(jù)NFEN524-4標(biāo)準(zhǔn)對(duì)波紋管試件進(jìn)行側(cè)面負(fù)載強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)安全殼預(yù)應(yīng)力技術(shù)規(guī)范N6的要求，試驗(yàn)應(yīng)在波紋管鋼帶咬合處以及非咬合處各進(jìn)行一次，要求不可逆變形小于5mm。

將試驗(yàn)結(jié)果填入側(cè)面負(fù)載強(qiáng)度試驗(yàn)檢查表。

5.5密封性試驗(yàn)

（1）根據(jù)NFEN524-6標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行波紋管密封性試驗(yàn)，用于該密封性試驗(yàn)的波紋管試樣應(yīng)在進(jìn)行了彎曲試驗(yàn)及側(cè)面負(fù)載強(qiáng)度試驗(yàn)后，繼續(xù)用于本試驗(yàn)；

（2）在試件內(nèi)部裝滿(mǎn)水，密封后內(nèi)部施加50kPa的壓力；

（3）量出5min內(nèi)的水流損失（精確到0.1%）；

（4）水流損失的測(cè)定通過(guò)施加壓力前和釋放壓力后的水位差，該差值最小精確到0.5mm；

（5）試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足：水的損失體積應(yīng)低于實(shí)驗(yàn)前體積的1.5%；

（6）將試驗(yàn)結(jié)果填入密封性試驗(yàn)檢查表。

6　結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力波紋管在預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)均有使用，但在使用前均未進(jìn)行相關(guān)型式檢驗(yàn)，或僅僅是進(jìn)行簡(jiǎn)單的泌水試驗(yàn)，且無(wú)任何相關(guān)記錄與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，做法較不規(guī)范；此次在該重點(diǎn)工程項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)歐標(biāo)與國(guó)標(biāo)的消化吸收，對(duì)波紋管的反復(fù)試制，對(duì)波紋管的相關(guān)性能反復(fù)檢驗(yàn)，總結(jié)出了一套行之有效的管道制作工藝以及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，此次波紋管的制作與檢驗(yàn)的研究可以為以后以及其它項(xiàng)目提供參考。

U446.1

A

1673-0038（2015）34-0123-03

2015-8-2