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.中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 江蘇省 南京市 211000）

非標準型預(yù)應(yīng)力波紋管的制作與檢驗

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（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）

本文主要分為兩個部分：①預(yù)應(yīng)力鋼束所使用的非標準型波紋管制作工藝說明，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，另外對于該波紋管的非標準性特點也進行了說明；②該波紋管的型式檢驗，第一批該類型波紋管加工完畢后，在正式安裝前，需按相關(guān)歐標進行型式檢驗，本文主要說明了該試驗的項目、試驗方法以及試驗所應(yīng)達到指標。

波紋管；非標準；制作；型式檢驗

1　概述

某國家重點工程預(yù)應(yīng)力體系是采用法國Freyssinet公司的55C16后張預(yù)應(yīng)力錨固體系，在進行水平鋼束成孔過程中，在未遇到大的偏轉(zhuǎn)時采用半剛性管進行成孔，長度約為15000m，該半剛性管即由磷化皂化鍍鋅鋼帶通過波紋卷管機卷制而成，因此也稱為預(yù)應(yīng)力波紋管；該預(yù)應(yīng)力波紋管內(nèi)徑為160mm，為非標準型管，在制作與檢驗過程中，均遇到了新技術(shù)與新課題，本文即對該類型波紋管的制作與檢驗技術(shù)進行總結(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）：該系列標準共分6個部分，分別規(guī)定波紋管的各項性能參數(shù)的試驗方法和標準，包括幾何尺寸、彈性性能、彎曲性能、側(cè)面負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鍍鋅層厚度問題

在該國家重點工程，首次引入了鍍鋅層對鋼絞線電化學(xué)腐蝕風險的概念，即鍍鋅層在與鋼絞線接觸時，有發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的風險，從而造成對鋼絞線的腐蝕，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為歐標中最低的，采用雙面鍍鋅層重量控制在24～36g/m2之間，而國標（JG225-2007）則要求雙面鍍鋅層重量必須不小于60g/m2。

3.1.2表面處理問題

國內(nèi)標準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性能的比選該項目所用波紋管的性能要求應(yīng)參照歐標NFEN523（01/04）的要求進行，但參考標準NFEN523（01/04）中僅對內(nèi)徑130mm以下的波紋管的性能進行了規(guī)定，而對于內(nèi)徑160mm的波紋管未做明確要求；最終通過歐標、國標以及相關(guān)項目資料的比對，確定了波紋管的性能。

3.2.1新增的性能參數(shù)

相比國標，根據(jù)歐標的要求，對以下性能參數(shù)進行了增加或變化：

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

（2）機械性能方面，增加了彈性試驗，根據(jù)相關(guān)試驗標準測定波紋管應(yīng)力-變形曲線以及回彈性能，詳見5.2；

（3）機械性能方面，根據(jù)現(xiàn)場實際，還對于彎曲性能試驗方法做了相關(guān)改進，詳見5.3。

3.2.2波紋管性能參數(shù)比對表

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類剛性波紋管，詳細尺寸要求如下：

標稱內(nèi)徑（d1）：160mm±1%

厚度（t）：0.6±0.06mm

肋高（h）：≥2.5mm

相對體積（Vrel）≥0.08cm3/cm2（測量標準：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，裝入鋼帶盤后放在鋼帶盤支架上。鋼帶通過導(dǎo)向潤滑裝置、壓波紋裝置，環(huán)繞在心模上，由主軸帶動已形成好的鋼帶經(jīng)過折邊、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，按照所需長度連續(xù)不斷地向前轉(zhuǎn)動。

卷制螺旋波紋管，主要由卷管機、輔助裝置、隨件所承擔；卷管機由導(dǎo)向潤滑裝置、壓波紋裝置、成管中心部分、頂針裝置、折邊裝置、滾花裝置、傳動系統(tǒng)、潤滑冷卻系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和切割機組成；輔助裝置有鋼帶盤支架、螺旋波紋管支架、點焊機等；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

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

鋼帶送進按以下步驟進行：

（1）用手推鋼帶穿過潤滑槽和側(cè)邊導(dǎo)向。

（2）用送進手把拉鋼帶穿過整個壓波紋裝置。

（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)整每對滾輪之間的距離，并使每對滾輪的四個調(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)向套固定在星盤上。

（6）用二個螺栓和定位套將星盤固定。

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，都應(yīng)對鋼帶方向進行調(diào)整。由于本工程使用的波紋管為內(nèi)徑160mm的非標準管，并無現(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)驗設(shè)定管螺旋角α后，對壓波紋裝置作前后移動和轉(zhuǎn)動，只要鋼帶方向與波紋鋼帶導(dǎo)向達到一致即可。

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，相互之間沒有沖擊力，防止小軸彎曲和可能發(fā)生的折斷，同時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：其平面位置見圖1，其調(diào)整角與調(diào)整要求與滾花裝置類似。

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，同時起動卷管機，直到獲得正確直徑為止，同時控制繞卷鋼帶的正確位置。

4.2.8螺距的調(diào)整

該型號波紋管螺距應(yīng)控制在65mm，當試卷制的波紋管無法滿足要求時，應(yīng)對諸如螺旋角等參數(shù)進行調(diào)整，每次調(diào)整后，起動卷管機卷制400mm長波紋管，停機進行測量，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立板方向往外推；同時也應(yīng)檢查鋼帶的進入角度，直至加工出合格的波紋管。

5　波紋管的檢驗

5.1幾何尺寸試驗

（1）取一段長度不小于500mm的試樣，在試樣兩端（A、B端）與之成90°角的位置用油標卡尺測量內(nèi)徑、肋高、壁厚；

（2）分別取平均值得出內(nèi)徑d1、肋高h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，觀察無水溢出時，將試件中的水倒出測量出總?cè)莘eVtot；

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

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

標稱內(nèi)徑（d1）：160mm±1%

厚度（t）：0.6±0.06mm

肋高（h）：≥2.5mm

相對體積（Vrel）≥0.08cm3/cm2

5.2彈性試驗

（1）隨機抽取長為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，加載過程中繪制荷載變形曲線（如圖2）；

圖2

（4）將試驗過程填入彈性性能檢查表中，試驗結(jié)果應(yīng)滿足以下要求：

①應(yīng)根據(jù)試驗建立荷載-變形曲線（圖2）；

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

5.3彎曲試驗

圖3

（1）取一根長度大于3m焊接鋼管，用彎管機將鋼管彎曲，彎曲半徑為12m；

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

①要求波紋管咬邊不應(yīng)松開；

②要求此時直徑等于波紋管直徑95%的通球能夠通過此波紋管。

將試驗結(jié)果填入彎曲試驗檢查表中。

5.4側(cè)面負載試驗

（1）把長為1100mm的波紋管試件固定安放在500mm長的基座上；

（2）用一個壓力活塞對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)與波紋管咬合且長度不超過波紋管內(nèi)徑的1.5倍，或不超過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標準對波紋管試件進行側(cè)面負載強度試驗，根據(jù)安全殼預(yù)應(yīng)力技術(shù)規(guī)范N6的要求，試驗應(yīng)在波紋管鋼帶咬合處以及非咬合處各進行一次，要求不可逆變形小于5mm。

將試驗結(jié)果填入側(cè)面負載強度試驗檢查表。

5.5密封性試驗

（1）根據(jù)NFEN524-6標準進行波紋管密封性試驗，用于該密封性試驗的波紋管試樣應(yīng)在進行了彎曲試驗及側(cè)面負載強度試驗后，繼續(xù)用于本試驗；

（2）在試件內(nèi)部裝滿水，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）水流損失的測定通過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）試驗結(jié)果應(yīng)滿足：水的損失體積應(yīng)低于實驗前體積的1.5%；

（6）將試驗結(jié)果填入密封性試驗檢查表。

6　結(jié)語

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

U446.1

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1673-0038（2015）34-0123-03

2015-8-2