張恒珍

(遼寧省白石水庫(kù)管理局有限責(zé)任公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

預(yù)應(yīng)力鋼絲是管道提升強(qiáng)度、抵抗內(nèi)壓或外壓產(chǎn)生的拉應(yīng)力的重要組成部分。而在管道制造和實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中鋼絲受生產(chǎn)工藝、氫脆性、安裝質(zhì)量、雜散電流、保護(hù)層砂漿質(zhì)量差等影響，會(huì)造成鋼絲的損傷或腐蝕，影響管道的運(yùn)行安全，鋼絲腐蝕到一定程度后所在部位管道強(qiáng)度下降、腐蝕進(jìn)一步發(fā)展后，造成同一部位出現(xiàn)多個(gè)斷絲，管道強(qiáng)度明顯降低，甚至出現(xiàn)管道爆裂事故。

1 管芯混凝土纏絲后預(yù)應(yīng)力檢測(cè)原理

PCCP管道管芯混凝土受預(yù)應(yīng)力鋼絲束縛，始終保持受壓狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力的施加使混凝土中的微裂縫和微孔隙閉合，從而使混凝土的實(shí)際受壓面積增大。也可以說(shuō)混凝土的彈性模量與施加的預(yù)應(yīng)力成正比，而預(yù)應(yīng)力的施加者為鋼絲，因此鋼絲施加的預(yù)應(yīng)力越大則管芯混凝土彈性模量越大，如鋼絲出現(xiàn)腐蝕或預(yù)應(yīng)力松弛，則管芯混凝土的彈性模量變小。彈性波雷達(dá)法是利用發(fā)振彈性波的反射特性來(lái)檢測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部及背面的構(gòu)造、缺陷以及材質(zhì)狀況的一種檢測(cè)方法。

2 管芯混凝土預(yù)應(yīng)力檢測(cè)方法

利用沖擊回波法檢測(cè)混凝土彈性模量時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的檢測(cè)條件選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法?；炷敛馁|(zhì)檢測(cè)最常用的方法有雙面透過(guò)法、單面反射法、單面?zhèn)鞑シ?P波、R波)。具體項(xiàng)目采用了對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法(見(jiàn)表1)進(jìn)行檢測(cè)。

表1 檢測(cè)方法比較

3 檢測(cè)方法的選擇

對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)物，可以用雙面透過(guò)法、單面反射法、單面?zhèn)鞑シ?P波、R波)檢測(cè)P波、R波速度來(lái)推測(cè)結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部強(qiáng)度，幾乎適合所有的結(jié)構(gòu)物，檢測(cè)范圍相當(dāng)廣。對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象可以選擇對(duì)用的檢測(cè)方法(見(jiàn)圖1)。

圖1 檢測(cè)方法的選擇

4 傳感器的安裝

根據(jù)選擇的檢測(cè)方法不同，所使用的傳感器不盡相同，傳感器的安裝亦有不同。具體的傳感器選擇、安裝和激振方法見(jiàn)圖2。

圖2 單面反射法檢測(cè)

4.1 雙面透過(guò)法傳感器的安裝

雙面透過(guò)法、單面?zhèn)鞑シㄐ鑼鞲衅鱈T0408T/305m安裝在沖擊錘上；雙面透過(guò)法沖擊錘型號(hào)主要根據(jù)兩個(gè)傳感器之間的距離選擇：傳感器間距越大，所選擇的沖擊錘直徑也越大。一般情況下可以選擇PB-D30或者PB-D50型號(hào)的沖擊錘，對(duì)于小于0.5m的構(gòu)件，可以考慮選用PB-D17。

4.2 瑞利波法傳感器的安裝

采用瑞利波法進(jìn)行檢測(cè)，一般要求受信傳感器的移動(dòng)距離為0.2m或者0.4m，而激振點(diǎn)到受信傳感器之間的距離一般要求介于0.4～1.0m之間；為了提高檢測(cè)精度，可以通過(guò)改變傳感器之間距離進(jìn)行回歸。

4.3 單面法傳感器的安裝

單面?zhèn)鞑シ?R波)檢測(cè)時(shí)打擊錘很重要，一般輕質(zhì)低頻錘更容易產(chǎn)生有效瑞利波；單面反射法在一個(gè)檢測(cè)面上進(jìn)行檢測(cè)。一般要求傳感器固定時(shí)與檢測(cè)面接觸良好，傳感器與打擊錘之間距離不大于0.1m；單面反射法可供選擇的打擊錘有SB-D10、SB-D17、SB-D30、SB-D50。打擊錘的選擇與結(jié)構(gòu)厚度有關(guān)：一般情況下，厚度越大，要求打擊錘直徑越大(原則上建議按表2選擇)。

表2 打擊錘的選擇

單面?zhèn)鞑シ?P波)在垂直方向上發(fā)振，橫方向傳播的波中，P波成分非常少，要充分地獲取到P波信號(hào)，傳感器S31SC需要倒置，且激振點(diǎn)與受信點(diǎn)間距應(yīng)大于0.6m。

5 工程實(shí)例

本次PCCP管道預(yù)應(yīng)力松弛區(qū)檢測(cè)，采用SCE-MATS型混凝土多功能檢測(cè)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)對(duì)象恒潤(rùn)管道集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的長(zhǎng)度為5m的DN2800預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，檢測(cè)面均為管芯混凝土外側(cè)壁，激振點(diǎn)與接收點(diǎn)分別位于鋼絲兩側(cè)。為配合本次試驗(yàn)，生產(chǎn)廠(chǎng)商分別現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞，纏繞應(yīng)力分別為1099MPa和437MPa(管道技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3)。

表3 檢測(cè)管道技術(shù)參數(shù)

為排除掉管道生產(chǎn)影響，采用同日管芯混凝土澆筑和同樣養(yǎng)護(hù)方式的管芯混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，試驗(yàn)齡期同為12天。檢測(cè)前針對(duì)管芯混凝土進(jìn)行了全面排查，預(yù)應(yīng)力區(qū)均無(wú)環(huán)向及縱向裂縫。每個(gè)管道分別在距離管道承插口0.5m范圍內(nèi)均勻布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)單次測(cè)量5次(檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4)。

表4 檢測(cè)結(jié)果

6 結(jié) 語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力鋼絲是PCCP管道的重要組成部分，是管道在制造生產(chǎn)及安裝運(yùn)行過(guò)程中的主要受力點(diǎn)，為此鋼絲纏絲后的應(yīng)力成為管道安裝的重要條件。通過(guò)上述檢測(cè)方法比選和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，采用沖擊回波單面?zhèn)鞑シ?P波、R波)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)能夠有效地檢測(cè)出管芯混凝土的彈性模量。對(duì)此通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的對(duì)比，采用無(wú)損檢測(cè)的方式能夠識(shí)別出纏絲控制應(yīng)力對(duì)管芯混凝土纏絲后彈性模量的影響。通過(guò)管芯混凝土彈性模量的大小能夠有效地推算鋼絲實(shí)際受力情況。本文結(jié)果為今后管道纏絲應(yīng)力復(fù)核、混凝土內(nèi)部應(yīng)力標(biāo)定及預(yù)應(yīng)力松弛判別提供了參考依據(jù)。?