CN106756548A - 一种防洪堤的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防洪堤的制备方法，通过对防洪堤关键部件的制备方法进行改进，使得该关键部件的疲劳强度得到改善，从而使得防洪堤整体的使用年限得到提升。

Description

一种防洪堤的制备方法
技术领域
本发明属于水利工程领域，具体涉及一种防洪堤的制备方法。
背景技术
防洪河堤常规都是在河的两岸或海的岸边采用斜面的硬化水泥混凝土的方式形成多孔结构的河堤或海堤。但是这样的河堤或海堤在经过几次洪水防护之后就被浪冲击的损毁严重需要对其进行修复了。
轮胎的主要材质是橡胶，其是具有弹性的，因此为了达到吸能的目的，现有一些研究也把废旧轮胎作为防洪堤的材质。中国专利CN102425138A公开了一种使用废旧轮胎作为防洪堤材质的发明。但是其整体斜向的材质都是废旧轮胎，并且轮胎水平放置，一层接着一层，并且通过钢绞线将其完全固定住，然后通过填充混凝土或石料等材质进一步将其位置进行固定。其缺点在于废旧轮胎的规格必需完全一致（譬如某一层的轮胎规格不一致，则其上层即形成不稳定的空隙，从而使得上层容易垮塌），并且这样设置必需保证轮胎的位置相对固定，并且由于轮胎的材质是橡胶，会存在老化的问题，一旦其中一部分轮胎老化了，就得整体将所有轮胎拆除，然后再重新进行堤坝的设置。这样的设置维护成本也比较高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种防洪堤的制备方法或者说是建造方法。
具体通过如下技术手段实现：
一种防洪堤的制备方法，所述防洪堤包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎；
所述六边形型钢框架经过电炉冶炼、模铸成型之后经过如下热处理步骤：
1）淬火，将模铸成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到920~960℃，保温25~35min后置入淬火油中冷却至230~280℃，然后捞出喷水急冷至室温；其中在淬火油中冷却的时候，对半成品进行电脉冲处理，其中电脉冲的具体参数为：电脉冲频率为90~210Hz，峰值电流密度为80~220A·mm-2，脉宽为30~90μs，处理时间为15~30s；
2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至550~600℃，保温20~30min后出炉空冷至室温；
3）深冷，将步骤2）回火之后的半成品置入到深冷箱中冷却至-90~-120℃，保温30~50min；
4）低温回火，将步骤3）深冷处理之后的半成品在不恢复至室温的情况下直接置入到回火炉中，随炉将半成品加热至180~220℃，保温50~80min，然后随炉冷却至室温；
5）精加工，对步骤4）处理之后的半成品进行切边、精整处理之后得到六边形型钢框架成品；
得到所述六边形型钢框架成品之后，将其成排成列沿着防洪堤基础斜面呈α角度固定安装，然后在其之外套设所述废旧轮胎，套设之后，在套设的废旧轮胎的外侧、相邻的所述六边形型钢框架之间，安装所述连接杆，从而将废旧轮胎设置在连接杆和防洪堤基础之间、六边形型钢框架之外，从而整体形成防洪堤。
作为优选，所述六边形型钢框架的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.05~0.10%，Si：0.3~0.5%，Mn：0.6~0.9%，Ni：0.6~0.9%，Cr：0.5~1.1%，Cu：0.1~0.2%，Mo：0.2~0.5%，V：0.02~0.05%，Nb：0.05~0.08%，Ti：0.05~0.08%，La：0.01~0.02%，P<0.02%，S<0.01%，N<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述高强度水利用钢成型后的六边形型钢框架的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.1~1.5倍。
作为优选，所述六边形型钢的安装平面与所述防洪堤基础斜面具有夹角α，所述夹角α为2~8°。
作为优选，所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径。
作为优选，所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。
作为优选，所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。
作为优选，安装所述连接杆的步骤采用在六边形型钢框架和所述连接杆的相应位置上设置内螺纹，采用螺杆进行连接。
作为优选，所述六边形型钢框架整体呈六边形，在与六边形平面垂直的一侧设置有纵杆，所述纵杆用于深入到防洪堤基础中与其连接并固定。
作为优选，安装所述六边形型钢框架的时候，先能够所述纵杆以与防洪堤斜面基础呈90-α的角度***到防洪堤基础斜面中，然后对其纵杆进行固定，实现六边形型钢框架的固定安装。
作为优选，所述固定为通过灌装水泥的方式进行固定。
本发明的效果在于：
1，通过对该防洪堤关键部件——六边形型钢框架的热处理制度进行改进，尤其是在淬火急冷的时候施加电脉冲，通过设置合适的参数，使得在急冷之初就通过电脉冲，将合金内部支晶打碎，从而将大的晶粒变成较小的晶粒，打碎的支晶形成更加细小的晶粒，从而使得合金在急冷的过程中再次细化晶粒，使得合金整体强度得到大幅度的提升。
通过在包含电脉冲的淬火之后设置回火，在回火之后设置深冷处理，使得细化后的晶粒在回火的过程中均匀稳定，然后在深冷处理的过程中进一步细化晶粒，然后再进行低温回火，将深冷处理细化后的晶粒进一步均匀并消除应力，从而达到在不添加大量昂贵元素的情况下细化了晶粒，提高了强度。
淬火的时候先油冷后喷水冷却的方式，使得合金微观结构中强化相在表面细化分布，从而提高了表面的疲劳强度。
通过检测，其框架的屈服强度为760~810MPa，抗拉强度为850~900MPa，伸长率为22~25%，-20℃冲击功为150~160J。
2，通过设置六边形型钢框架上软性固定废旧汽车轮胎的形式，首先由于废旧汽车轮胎的橡胶材质，使得洪水冲击的时候能够部分吸能，其次由于废旧汽车轮胎是套设在六边形型钢框架上，并且其尺寸是大于六边形型钢框架的（六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径），从而使得废旧轮胎能够在该框架上活动，从而当洪水冲击的时候，废旧轮胎也随着洪水上下运动，从而废旧轮胎的运动大大抵消了洪水冲击的动能，从而更进一步的达到了吸能的效果。并且由于六边形型钢框架外面通过连接杆将废旧轮胎套设在其内部，只要将该框架的尺寸设置为合适的尺寸，从而各种规格的废旧轮胎都能使用，而不受轮胎规格尺寸的影响，从而可以更加全面的再利用废旧轮胎，降低了轮胎的回收成本（没有筛选成本和淘汰成本）。
3，通过设置可拆卸安装的连接杆，使得废旧轮胎可以实时拆卸，当其中一个或一部分轮胎老化之后，可以仅仅对这部分轮胎进行换新操作，并不会导致整个堤坝的工程重新进行。
通过将固定的框架与防洪堤基础的斜面设置一定的角度，使得废旧轮胎在纵向（斜面垂直的方向）也能有一定的活动空间，使得洪水传递给废旧轮胎的部分能量通过纵向传递缓慢传送到纵向堤坝上，从而也减小了框架的整体受力，提高了整体结构的耐久度。
附图说明
图1为本发明高效耐久防洪堤侧视的结构示意图。
图2为本发明废旧轮胎和六边形型钢框架结构斜向俯视的结构示意图。
图3为图1中圆圈部分局部放大的结构示意图。
其中：1-防洪堤基础，2-废旧轮胎，3-六边形型钢框架，31-连接杆，32-纵杆，α-六边形型钢框架与防洪堤基础表面的夹角。
具体实施方式
实施例1
一种防洪堤的制备方法，所述防洪堤包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎。
所述六边形型钢框架经过电炉冶炼、模铸成型之后经过如下热处理步骤：
1）淬火，将模铸成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到932℃，保温28min后置入淬火油中冷却至262℃，然后捞出喷水急冷至室温；其中在淬火油中冷却的时候，对半成品进行电脉冲处理，其中电脉冲的具体参数为：电脉冲频率为110Hz，峰值电流密度为100A·mm-2，脉宽为60μs，处理时间为25s。
2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至580℃，保温25min后出炉空冷至室温。
3）深冷，将步骤2）回火之后的半成品置入到深冷箱中冷却至-98℃，保温38min。
4）低温回火，将步骤3）深冷处理之后的半成品在不恢复至室温的情况下直接置入到回火炉中，随炉将半成品加热至192℃，保温56min，然后随炉冷却至室温。
5）精加工，对步骤4）处理之后的半成品进行切边、精整处理之后得到六边形型钢框架成品。
得到所述六边形型钢框架成品之后，将其成排成列沿着防洪堤基础斜面呈α角度固定安装，然后在其之外套设所述废旧轮胎，套设之后，在套设的废旧轮胎的外侧、相邻的所述六边形型钢框架之间，安装所述连接杆，从而将废旧轮胎设置在连接杆和防洪堤基础之间、六边形型钢框架之外，从而整体形成防洪堤。
所述六边形型钢框架的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.08%，Si：0.32%，Mn：0.65%，Ni：0.8%，Cr：0.68%，Cu：0.15%，Mo：0.31%，V：0.03%，Nb：0.061%，Ti：0.06%，La：0.015%，P：0.01%，S：0.001%，N：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述高强度水利用钢成型后的六边形型钢框架的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.2倍。
通过检测，其框架的屈服强度为806MPa，抗拉强度为892MPa，伸长率为23%，-20℃冲击功为155J。
所述六边形型钢的安装平面与所述防洪堤基础斜面具有夹角α，所述夹角α为6°。
所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径。
所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。
所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。
安装所述连接杆的步骤采用在六边形型钢框架和所述连接杆的相应位置上设置内螺纹，采用螺杆进行连接。
所述六边形型钢框架整体呈六边形，在与六边形平面垂直的一侧设置有纵杆，所述纵杆用于深入到防洪堤基础中与其连接并固定。
安装所述六边形型钢框架的时候，先能够所述纵杆以与防洪堤斜面基础呈90-α的角度***到防洪堤基础斜面中，然后对其纵杆进行固定，实现六边形型钢框架的固定安装。
所述固定为通过灌装水泥的方式进行固定。
对比例1
所述六边形型钢框架经过电炉冶炼、模铸成型之后经过如下热处理步骤：
1）淬火，将模铸成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到932℃，保温28min后置入淬火油中冷却至262℃，然后捞出喷水急冷至室温。
2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至580℃，保温25min后出炉空冷至室温。
3）深冷，将步骤2）回火之后的半成品置入到深冷箱中冷却至-98℃，保温38min。
4）低温回火，将步骤3）深冷处理之后的半成品在不恢复至室温的情况下直接置入到回火炉中，随炉将半成品加热至192℃，保温56min，然后随炉冷却至室温。
5）精加工，对步骤4）处理之后的半成品进行切边、精整处理之后得到六边形型钢框架成品。
所述六边形型钢框架的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.08%，Si：0.32%，Mn：0.65%，Ni：0.8%，Cr：0.68%，Cu：0.15%，Mo：0.31%，V：0.03%，Nb：0.061%，Ti：0.06%，La：0.015%，P：0.01%，S：0.001%，N：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。
通过检测，其框架的屈服强度为752MPa，抗拉强度为803MPa，伸长率为23%，-20℃冲击功为139J。
对比例2
所述六边形型钢框架经过电炉冶炼、模铸成型之后经过如下热处理步骤：
1）淬火，将模铸成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到932℃，保温28min后置入淬火油中冷却至室温。
2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至580℃，保温25min后出炉空冷至室温。
3）深冷，将步骤2）回火之后的半成品置入到深冷箱中冷却至-98℃，保温38min。
4）低温回火，将步骤3）深冷处理之后的半成品在不恢复至室温的情况下直接置入到回火炉中，随炉将半成品加热至192℃，保温56min，然后随炉冷却至室温。
5）精加工，对步骤4）处理之后的半成品进行切边、精整处理之后得到六边形型钢框架成品。
所述六边形型钢框架的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.08%，Si：0.32%，Mn：0.65%，Ni：0.8%，Cr：0.68%，Cu：0.15%，Mo：0.31%，V：0.03%，Nb：0.061%，Ti：0.06%，La：0.015%，P：0.01%，S：0.001%，N：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。
通过检测，所述高强度水利用钢成型后的六边形型钢框架的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的0.96倍。
其框架的屈服强度为750MPa，抗拉强度为796MPa，伸长率为20%，-20℃冲击功为136J。
实施例2
一种防洪堤的制备方法，所述防洪堤包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎。
所述六边形型钢框架经过电炉冶炼、模铸成型之后经过如下热处理步骤：
1）淬火，将模铸成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到951℃，保温31min后置入淬火油中冷却至266℃，然后捞出喷水急冷至室温；其中在淬火油中冷却的时候，对半成品进行电脉冲处理，其中电脉冲的具体参数为：电脉冲频率为200Hz，峰值电流密度为90A·mm-2，脉宽为80μs，处理时间为20s。
2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至560℃，保温28min后出炉空冷至室温。
3）深冷，将步骤2）回火之后的半成品置入到深冷箱中冷却至-100℃，保温39min。
4）低温回火，将步骤3）深冷处理之后的半成品在不恢复至室温的情况下直接置入到回火炉中，随炉将半成品加热至200℃，保温60min，然后随炉冷却至室温。
5）精加工，对步骤4）处理之后的半成品进行切边、精整处理之后得到六边形型钢框架成品。
得到所述六边形型钢框架成品之后，将其成排成列沿着防洪堤基础斜面呈α角度固定安装，然后在其之外套设所述废旧轮胎，套设之后，在套设的废旧轮胎的外侧、相邻的所述六边形型钢框架之间，安装所述连接杆，从而将废旧轮胎设置在连接杆和防洪堤基础之间、六边形型钢框架之外，从而整体形成防洪堤。
所述六边形型钢框架的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.09%，Si：0.39%，Mn：0.82%，Ni：0.65%，Cr：1.06%，Cu：0.11%，Mo：0.39%，V：0.022%，Nb：0.069%，Ti：0.055%，La：0.018%，P：0.015%，S：0.002%，N：0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述高强度水利用钢成型后的六边形型钢框架的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.3倍。
所述六边形型钢的安装平面与所述防洪堤基础斜面具有夹角α，所述夹角α为3°。
所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径。
所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。
所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。
安装所述连接杆的步骤采用在六边形型钢框架和所述连接杆的相应位置上设置内螺纹，采用螺杆进行连接。
所述六边形型钢框架整体呈六边形，在与六边形平面垂直的一侧设置有纵杆，所述纵杆用于深入到防洪堤基础中与其连接并固定。
安装所述六边形型钢框架的时候，先能够所述纵杆以与防洪堤斜面基础呈90-α的角度***到防洪堤基础斜面中，然后对其纵杆进行固定，实现六边形型钢框架的固定安装。
所述固定为通过灌装水泥的方式进行固定。
实施例3
一种防洪堤的制备方法，所述防洪堤包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎。
所述六边形型钢框架经过电炉冶炼、模铸成型之后经过如下热处理步骤：
1）淬火，将模铸成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到930℃，保温26min后置入淬火油中冷却至250℃，然后捞出喷水急冷至室温；其中在淬火油中冷却的时候，对半成品进行电脉冲处理，其中电脉冲的具体参数为：电脉冲频率为160Hz，峰值电流密度为180A·mm-2，脉宽为80μs，处理时间为20s。
2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至590℃，保温25min后出炉空冷至室温。
3）深冷，将步骤2）回火之后的半成品置入到深冷箱中冷却至-110℃，保温39min。
4）低温回火，将步骤3）深冷处理之后的半成品在不恢复至室温的情况下直接置入到回火炉中，随炉将半成品加热至196℃，保温60min，然后随炉冷却至室温。
5）精加工，对步骤4）处理之后的半成品进行切边、精整处理之后得到六边形型钢框架成品。
得到所述六边形型钢框架成品之后，将其成排成列沿着防洪堤基础斜面呈α角度固定安装，然后在其之外套设所述废旧轮胎，套设之后，在套设的废旧轮胎的外侧、相邻的所述六边形型钢框架之间，安装所述连接杆，从而将废旧轮胎设置在连接杆和防洪堤基础之间、六边形型钢框架之外，从而整体形成防洪堤。
所述六边形型钢框架的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.08%，Si：0.35%，Mn：0.62%，Ni：0.83%，Cr：0.9%，Cu：0.18%，Mo：0.3%，V：0.022%，Nb：0.068%，Ti：0.052%，La：0.018%，P：0.012%，S：0.0051%，N：0.0068%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述高强度水利用钢成型后的六边形型钢框架的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.32倍。
所述六边形型钢的安装平面与所述防洪堤基础斜面具有夹角α，所述夹角α为5°。
所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径。
所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。
所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。
安装所述连接杆的步骤采用在六边形型钢框架和所述连接杆的相应位置上设置内螺纹，采用螺杆进行连接。
所述六边形型钢框架整体呈六边形，在与六边形平面垂直的一侧设置有纵杆，所述纵杆用于深入到防洪堤基础中与其连接并固定。
安装所述六边形型钢框架的时候，先能够所述纵杆以与防洪堤斜面基础呈90-α的角度***到防洪堤基础斜面中，然后对其纵杆进行固定，实现六边形型钢框架的固定安装。

Claims (10)

1.一种防洪堤的制备方法，其特征在于，所述防洪堤包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎；
所述六边形型钢框架经过电炉冶炼、模铸成型之后经过如下热处理步骤：
1）淬火，将模铸成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到920~960℃，保温25~35min后置入淬火油中冷却至230~280℃，然后捞出喷水急冷至室温；其中在淬火油中冷却的时候，对半成品进行电脉冲处理，其中电脉冲的具体参数为：电脉冲频率为90~210Hz，峰值电流密度为80~220A·mm-2，脉宽为30~90μs，处理时间为15~30s；
2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至550~600℃，保温20~30min后出炉空冷至室温；
3）深冷，将步骤2）回火之后的半成品置入到深冷箱中冷却至-90~-120℃，保温30~50min；
4）低温回火，将步骤3）深冷处理之后的半成品在不恢复至室温的情况下直接置入到回火炉中，随炉将半成品加热至180~220℃，保温50~80min，然后随炉冷却至室温；
5）精加工，对步骤4）处理之后的半成品进行切边、精整处理之后得到六边形型钢框架成品；
得到所述六边形型钢框架成品之后，将其成排成列沿着防洪堤基础斜面呈α角度固定安装，然后在其之外套设所述废旧轮胎，套设之后，在套设的废旧轮胎的外侧、相邻的所述六边形型钢框架之间，安装所述连接杆，从而将废旧轮胎设置在连接杆和防洪堤基础之间、六边形型钢框架之外，从而整体形成防洪堤。
2.根据权利要求1所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，所述六边形型钢框架的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.05~0.10%，Si：0.3~0.5%，Mn：0.6~0.9%，Ni：0.6~0.9%，Cr：0.5~1.1%，Cu：0.1~0.2%，Mo：0.2~0.5%，V：0.02~0.05%，Nb：0.05~0.08%，Ti：0.05~0.08%，La：0.01~0.02%，P<0.02%，S<0.01%，N<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述高强度水利用钢成型后的六边形型钢框架的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.1~1.5倍。
3.根据权利要求1所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，所述六边形型钢的安装平面与所述防洪堤基础斜面具有夹角α，所述夹角α为2~8°。
4.根据权利要求1所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径。
5.根据权利要求1所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。
6.根据权利要求1所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。
7.根据权利要求1所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，安装所述连接杆的步骤采用在六边形型钢框架和所述连接杆的相应位置上设置内螺纹，采用螺杆进行连接。
8.根据权利要求1所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，所述六边形型钢框架整体呈六边形，在与六边形平面垂直的一侧设置有纵杆，所述纵杆用于深入到防洪堤基础中与其连接并固定。
9.根据权利要求8所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，安装所述六边形型钢框架的时候，先能够所述纵杆以与防洪堤斜面基础呈90-α的角度***到防洪堤基础斜面中，然后对其纵杆进行固定，实现六边形型钢框架的固定安装。
10.根据权利要求1-9所述的防洪堤的制备方法，其特征在于，所述固定为通过灌装水泥的方式进行固定。
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