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贵州​铸铁管讲讲铸铁管的腐蚀与失效预测

发布日期:2017-12-20 作者:贵州铸铁管 点击:

贵州铸铁管讲讲铸铁管的腐蚀与失效预测

贵州铸铁管

铸铁管的腐蚀和失效预测其主要内容包括许多现场数据和支持理论/模型:


  • 来自现场管道的37个详细的腐蚀分析

  • 管道的有限元建模

  • 交通荷载试验

  • 内压负载测试

  • 用现场管道的路面实测结果进行管道状态评估

  • 主要成果:

        - 大面积腐蚀导致灾难性失效

        - 管道在破裂之前泄漏

        - 控制管道内压,延长管道使用寿命

        - 开发“蒙纳士工具” - 腐蚀扩展和失效预测的模型


贵州铸铁管认为研究主要集中在如何防止铸铁管的腐蚀以及交通荷载和管道内水压和瞬时压力对管道破坏的影响。铸铁管内衬水泥砂浆,在实践中需要知道现在管道的腐蚀量和未来的速度,预测外部腐蚀随时间和土壤环境变化的模型。




控制铸铁管的腐蚀要点:


  • 控制管道埋置土(管周回填材料)的含水量(湿度)

  • 用换填的方法更换管道埋置土

  • 控制管道表面缺陷和裂纹,这只点蚀扩展的根源

  • 回填密实可以减小土壤中空气和水分的存量,继而减小腐蚀速率

  • 圆周6点位置的管道腐蚀最严重,垫层可能不密实,含水量较大

  • 其次是圆周10点和2点位置,与管道埋设质量有关

  • 管道泄漏可能是未来管道破裂的警示信号



上面的照片是发生在澳大利亚墨尔本的直径375mm铸铁管爆管现场,3辆停在路边的汽车掉进爆管形成的水坑,爆管的洪水还涌进了附近的50家住宅,致3行人受伤。


道路下埋地管道的交通荷载试验


爆管事故通常是不可预料和损失惨重的,因此需要AG平台事先加以关注和重视。管道主要失效形式有两种,一种是腐蚀引起的管身开裂或断裂,另一种是铸铁管承口开裂,这种失效通常与腐蚀无关(参见下图)。





道路下埋地管道的交通荷载试验参见下图。




悉尼水务现场全尺寸试验台


使用不同的车轴配置不同的卡车

测试了三种不同的路面类型(路基,沥青和混凝土)

不同类型的测试(不同的速度通过,刹车,转弯,越过减速丘,车轴停在管道上)。

将管道施压至670 kPa。


实验台能力


    • 5 MPa的静态加压能力

    • 1.2 MPa的循环加压能力(模拟压力瞬变)

    • 完全自动化

    • 每个压力周期〜2000次/天

    • 压力,流量(通过泄流),管材应变测量

    • 铸铁管爆破测试结果


  • 在任何情况下,都需要一定深度的大块腐蚀才会导致爆管

  • 尺寸为100mm x 120mm,壁厚为72%的自然腐蚀斑块,在3.6 MPa的压曲失败, 测试压力是管道的典型工作压力的6倍。

  • 在所有的试验中,在导致漏水的临界腐蚀斑块(爆管之前漏水 - LBB)之前开始出现裂缝。

  • 与具有弯曲腐蚀剖面的腐蚀斑块相比,平坦的底部腐蚀斑块倾向于减少LBB窗口。


小结


  1. 该项目主要集中在管筒失效机理和大口径管道承插接口(> 300mm)。

  2. 交通和土壤负荷 - 在SW试验台管道上进行非常全面的Strathfield交通负荷测试的基础上,发现交通负荷的影响大约是由于内部水压的1/6或更小纵向开裂(或失效)。所以需要加大水压力的影响。

  3. 水压力和瞬变 - 在压力瞬变测量,建模和案例研究的基础上,发现压力瞬变可能是管爆发的主要原因。然而,有直接的证据表明,爆发可能不会发生在一瞬间,而是在一些瞬时压力之后(Hunter水污管道在测试中失效的直接证据)。在爆管之前可能发生泄漏。

  4. 材料性能 - 管道破坏评估的主要材料属性是:管道材料拉伸强度(开始破裂或泄漏)和断裂韧性(爆裂)。可以将这些管道放在一起以评估这些属性和一般故障模式。

  5. 管道失效机理 - 对于大口径铸铁管,需要在工作压力下产生大量腐蚀(通常超过80%)的腐蚀斑块。观察到的第一个失败是在锈蚀底部的裂缝,最终导致漏水。当裂纹达到临界长度时,主要的纵向断裂发生在较高的压力下。

  6. LBB概念 - 上述“断裂前泄漏”(LBB)概念是在失效和不可靠的腐蚀管道,爆裂试验和数值模拟的基础上发展起来的,但还需要进一步的研究。


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