[发明专利]装配式建筑结构中管道套管防渗漏堵方案的研究方法

权利要求书

1.装配式建筑结构中管道套管防渗漏堵方案的研究方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取合适的管道套管渗漏防治方案，采用封闭弹性补偿式套管，在管道上套装套管，在套管的端头与管道之间由波纹管弹性元件封闭联接，在套管上固定止水板，埋置于楼板中与管道成为一体，波纹管外表面采用与管道相同等级的防腐处理，从而使管道与套管之间形成一个密闭的空腔；

S2：根据现场的具体情况，选择套管：对于新建项目，封闭弹性补偿式管道套管安装前需要根据管道外径、材质、长度以及楼板厚度和材质，选择套管的规格形式和连接方式；对于维修项目，利用原来的套管，在两端连接上波纹管补偿元件；

S3：设计对套管端进行密封的封堵方案，根据生产经验，工程中常用两类套管端部封堵方案，包括刚性封堵方案和柔性封堵方案，结合管道约束规律，对套管内主管道在操作工况下的应力和位移水平进行分析，综合评判两种封堵方案的适应性，并以此推荐合适的管道套管端封堵方案；

S4：选取合适的套管端封堵方案，采用柔性封堵套用作管道穿越时套管端口密封的方法，使端部密封套的材料特性能够适应管道输送温度和施工期间的环境温度，并使得端部密封套材料与管道的粘合能够长期稳定，同时在保证端部密封套强度的前提下，采用褶皱式安装法为管道运行中的伸缩提供伸缩裕量，若要求设置排气管，则采用具有双开口的柔性封堵套；

S5：数值模拟套管对金属管道阴极保护电位的影响：

第一步、建立模型，包括数学模型和边界条件与物理模型和模型求解，先对模型进行简化，再确定边界条件，最后按照相关步骤对所建立的模型进行管道阴极保护电位的计算和结果分析；

数学模型：根据经典电场理论，楼板周边介质遵循欧姆定律，见式；

式中：

Qc为电场中某一边界流过的电荷量，Ｃ；

σ为电导率，S/m；

A为边界区域的面积，m2；

φ为电场中某一点的电势，V；

x为单位长度，m；

t为时间，s；

边界条件：阳极表面给出固定的阳极开路电位，管道表面以及套管内外表面给出涂层所需保护电流密度；地面绝缘以及套管两端是否密封，若密封，电流无法流入，反之，则电流流入；对楼板下表面以及管道平行方向的楼板表面，设置无限尺寸；其余边界条件的电流为零，零电流边界条件可定义为：▽φi=0；基于金属材料管道的腐蚀与防护要求，对管道采用涂层法和阴极保护，根据标准中保护电流防腐蚀层的选取原则，选定好、中、差涂层的管道保护电流密度分别为0.01mA/m2、0.05mA/m2、0.1mA/m2；模拟方案是对多个试验工况进行改变，以寻求其对管道电位的影响；

物理模型和模型求解：取长度为2000m的管道，管径为610mm，在管道长度方向的中间位置设置牺牲阳极，牺牲阳极为圆柱体，长5m，直径0.2m；在距离牺牲阳极左右各300m处，分别设置20m长和10m长的套管，套管管径813mm，壁厚10mm；套管内的镯式牺牲阳极为主半径0.31m、小半径0.05m的圆环；楼板区域为长方体，尺寸为2200m长×50m宽×20m高；分别建立套管、管道、阳极以及两端密封模型，而后建立楼板环境；管道和牺牲阳极的埋深都为2m，且牺牲阳极距离管道中心距离为3m；其中牺牲阳极材料选用锌阳极，开路电位为-1.05V；土壤电阻率取20Ω·m；

结果分析：先进行网格剖分，对已生成的模型采用自由剖分四面体网格划分，管道与套管以及阳极边界网格划分为极端细化，其他楼板求解域划分为特别细化，降低求解成本；其次设置求解器，采用稳态求解器进行求解，设置精度要求为小于0.001，如果达不到精度要求，重新设置求解器配制参数，增加迭代次数，反复修改，直到求解结果的精度达到最终要求，再进行后处理，利用CAESARII软件自带的后处理功能获得后续对比分析所需要的数据和图形；

第二步、结果与讨论，总结套管、套管两端是否密封、涂层质量、套管内电解质、套管内是否安装牺牲阳极套与管内外管道涂层缺陷点对管道阴保电位的影响；

第三步、结论，管道安装套管后，套管越长对管道阴保电位的影响越大；密封的套管，能够防止杂质进入套管内导致管道发生腐蚀的情况；涂层质量越好，强制电流法所耗的电能越少，牺牲阳极使用寿命越长；内部电解质的电导率越大，管道的保护电位就越负，因此在套管内充满电解质情况下，需要电解质材料的电导率良好，用以保证套管内管道能得到足够的阴极保护作用；内部安装牺牲阳极有利于实现该套管内的阴保电位；当套管内外管道涂层缺陷越严重时，管道阴保电位正向偏移越大。