预应力钢筒混凝土管缠绕预应力钢丝在线检测装置

     

         

2022年度中国混凝土与水泥制品协会混凝土科学技术奖工作于2022年5月启动，至2023年1月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目44项。经过专家评审委员会的初评及终评，共计36个项目获奖，包括一等奖1项、二等奖16项、三等奖19项，其中“科技进步类”22项、“技术革新类”14项。

         

三等奖项目

预应力钢筒混凝土管缠绕预应力钢丝在线检测装置

                                                                                                                                                                                                                                                                             

主要完成单位： 山东龙泉管道工程股份有限公司

主要完成人： 赵利、尹俊、邢兵兵、路程豪、杨继波

                                                                                                                                                                                                                                                                           

项目概况  

预应力钢筒混凝土管是由钢板、预应力钢丝和混凝土构成的复合管材，预应力钢丝对其结构至关重要。预应力钢丝是以一定的拉应力螺旋式缠绕在混凝土管芯上，使管芯产生均匀的预压应力以抵抗由内压和外荷载产生的拉应力，同时缠绕着预应力钢丝的管芯混凝土承担着管材的内水压及外荷载，并保护钢筒和提高管材刚度。由于预应力钢丝的作用，使得该管材具备高工压、高覆土的使用环境，因而保证预应力钢丝的质量，对保障管材的力学性能和耐久性能尤为重要。                                                                  

预应力钢丝母材在生产过程中可能存在夹渣、砂眼等内在质量缺陷，在生产和运输过程中可能造成划痕等损伤，存在缺陷的预应力钢丝，通过拉拔后缺陷增大，造成钢丝截面积减小，在施加预应力后出现断丝现象，造成材料、人工浪费，直接影响产量，即使施加预应力后未出现断丝，对管道的运行也存在较大隐患。                      

针对目前PCCP缠丝作业情况，本技术革新的目的旨在提供一种预应力钢筒混凝土管缠绕预应力钢丝在线检测装置，可降低存在缺陷的预应力钢丝在PCCP管芯表面缠绕过程中断丝致使管芯需要退丝重缠，造成缠丝作业的重复劳动，影响缠丝作业进度；也避免了存在缺陷的预应力钢丝在PCCP管芯表面缠绕过程中断裂给缠丝工序操作工人带来人身伤害；同时降低了管材成品中的钢丝存在质量隐患。                      

为实现上述目的，本技术革新采用如下技术方案：                      

预应力钢筒混凝土管缠绕预应力钢丝在线检测装置，包括放线盘、校直器、检测器、重绕机，放线盘上面放置有预应力钢丝，预应力钢丝的一端依次穿过校直器、检测器，缠绕在重绕机上，校直器对放线盘出来的预应力钢丝进行校直，保证钢丝在经过检测器时保持稳定，避免因钢丝晃动对检测数据造成影响，检测器检测预应力钢丝表面及内部是否存在缺陷，检测器与上位机电连接，上位机与报警器和打标机电连接；通过检测器检测合格的预应力钢丝缠绕到重绕机上，上位机实时显示检测数据，上位机与打标机和报警器连接并根据检测数据实时控制打标机和报警器。检测出有缺陷的钢丝，在缺陷处打标，将缺陷处剪除重新搭接后缠绕在重绕机上，重绕机上的预应力钢丝由缠丝设备缠绕到PCCP管芯表面。

                     

1.放线盘 2.预应力钢丝 3.校直器 4.调整器 5.检测器 6.重绕机

主要创新点  

                 

                 

（ 1 ）在预应力钢丝缠丝之前对预应力钢丝进行实时检测，可以确保在预应力钢筒混凝土管管芯表面缠丝的钢丝无超标物理缺陷，进一步保证了预应力钢筒混凝土管的整体产品质量，同时也对混凝土管安装使用后的通水安全具有重要意义。

（2）使用本检测装置，可以将存在凹坑、裂纹、夹渣等物理缺陷的预应力钢丝在缠丝之前通过检测器检出，并对检出存在缺陷部位进行打标和报警，与传统工艺无钢丝检测过程相比，一方面，可以降低因钢丝存在的裂纹、夹渣等物理缺陷在缠丝时断裂给工作人员造成人身伤害，保障了工作人员的人身安全；另一方面，也可降低缠丝过程中钢丝断裂导致退丝重缠，进而提高工作效率。                                                    

             

应用效果 

                           

该项目于2021年8月完成，已正常运行1年，目前已在各分子公司推广使用。使用过程中，该设备对钢丝实时检测，发现缺陷后立即发出声音警报并对缺陷部位喷漆打点标记，工人对存在缺陷的钢丝剪裁后再进行缠丝作业，确保了PCCP管材使用的钢丝检测合格后使用，进一步保证了产品质量。预应力钢丝在线检测装置在龙泉股份河南公司应用的一年多时间里，经该检测装置检验后的钢丝在缠丝过程中从未出现断丝现象；同时对该检测设备检验报警的钢丝段进行检测，发现抗拉强度不满足要求，钢丝存在瑕疵，因此进一步证明了预应力钢丝在线检测装置能够确保PCCP管缠丝作业的安全和质量。                            

检测探头                                                                                        

喷涂设备                            

钢丝检验过程中出现的异常                                                                                        

检验出来的缺陷钢丝                                                                                        

                           

                         

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