國外PCCP管應(yīng)用失效深度分析及國內(nèi)應(yīng)用建議

李 津，李世龍

(1.山東龍泉管道工程股份有限公司，山東 淄博 255200；2.新疆國統(tǒng)管道股份有限公司，新疆 烏魯木齊 110121)

1 概述

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(簡稱PCCP)自20世紀(jì)80年代末90年代初從美國引進(jìn)以來，已經(jīng)在水利、電力、市政等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，據(jù)中國水泥制品協(xié)會的統(tǒng)計，截止2015年底，PCCP在我國鋪設(shè)的總長度已超過15000km，年使用量在2500km/d以上，國內(nèi)幾乎所有大型水利調(diào)水工程都采用了PCCP，如單項管線最長工程-遼西北某工程，長度達(dá)900km，管徑最大工程-南水北調(diào)北京段，管徑至DN4000mm，工作壓力最大工程-新疆引額濟(jì)烏工程，工作壓力達(dá)1.6MPa和管頂覆土深度最深工程-南水北調(diào)北京段，覆土達(dá)10m以上，這些是用其他管材所無法替代的。

近幾年來，隨著PCCP在輸水工程的使用不斷擴大，因各種原因在個別工程中出現(xiàn)爆管，造成了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。與此同時，國內(nèi)也出現(xiàn)了個別“專家”、“學(xué)者”全盤否定PCCP的聲音，并片面的使用國外PCCP的統(tǒng)計數(shù)據(jù)或爆管事例來質(zhì)疑這種管材，給設(shè)計單位和使用單位造成了一定的迷惑。

本文詳細(xì)論述國外PCCP管道失效爆管損壞的實際情況和產(chǎn)生的原因，以及我國PCCP在生產(chǎn)使用中應(yīng)注意的幾個方面，用科學(xué)的觀點共同探討促進(jìn)PCCP行業(yè)的健康發(fā)展。

2 國外PCCP管道的失效爆管原因分析

在國內(nèi)質(zhì)疑PCCP的文章中引用的材料與實例主要有20世紀(jì)70年代美國PCCP管道的失效爆管和利比亞人工大運河工程一期的爆管。

2.1 美國PCCP管道的失效爆管

2.1.1 二篇學(xué)術(shù)著作簡述

美國發(fā)展并大規(guī)模應(yīng)用PCCP始于20世紀(jì)40年代，到90年代初，在北美應(yīng)用于所有大都市的供水和排水管道總數(shù)已超過18000英里。在半個世紀(jì)的制造和使用中，確實也發(fā)生過一些問題，美國混凝土壓力管協(xié)會(簡稱：ACPPA)，執(zhí)行主席James S. Clift在1991年6月25日美國水務(wù)協(xié)會的年會上所作的題為《客觀看待預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管耐久性問題》的報告中，對從1943年到1990年115000英里的PCCP的調(diào)查結(jié)果和所使用的原材料作出了客觀的評價，總體認(rèn)為PCCP管具有卓越的使用性能，但也提出了在管道設(shè)計、制造工藝和提高原材料質(zhì)量等方面仍需改進(jìn)的建議。

另一篇有代表性的著作是2008年美國供水工程協(xié)會研究基金(簡稱：AWWARF)正式發(fā)布的《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管失效報告》。該報告匯總了1950～2005年595個PCCP問題項目的調(diào)查分析。

仔細(xì)研究這2份報告可以看出，雖然各自所給出數(shù)據(jù)的角度不同，但所指出的問題的本質(zhì)是相同的，一致指向美國Interpace公司和采用屈服極限大于1900MPa的Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲作為PCCP的預(yù)應(yīng)力筋的問題，不同點是ACPPA報告中沒有列舉與管子設(shè)計、制造、安裝等生產(chǎn)廠所能控制的問題，如不規(guī)范的管溝槽、管線上沒有限制水錘的措施、安裝中的管子遭人或機械破壞等，也就是說即使采用其他原材料生產(chǎn)的管子也同樣會發(fā)生類似的問題，而不僅僅是因為采用了PCCP。而在AWWARF的調(diào)查報告中列舉的595個有問題的項目中，317項嚴(yán)重的爆管，包括了由于溝槽墊層的不合理、水錘造成的水流波動、人為破壞以及汽車荷載過載和安裝前保護(hù)層已被損壞等原因。

2.1.2 二篇報告中指出的相同問題

首先我們應(yīng)該認(rèn)定報告數(shù)據(jù)是不矛盾的，到1992年后美國大規(guī)模的調(diào)水項目已經(jīng)不多，同時隨著社會福利的提升，直飲水系統(tǒng)迅猛發(fā)展，更多的城市自來水新工程采用的是不銹鋼管，因此涉及的數(shù)據(jù)和問題是可以相互結(jié)合的。

在ACPPA和AWWARF報告中都共同指向Interpace公司，Interpace公司已在1981年停業(yè)，以前曾是美國最大的PCCP制造企業(yè)。鼎盛時期，這家公司的產(chǎn)量占居了美國PCCP產(chǎn)量近一半份額，在70年代Interpace公司采用屈服強度大于1900Mpa的Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲作為PCCP預(yù)應(yīng)力筋后，由其生產(chǎn)的管材鋪設(shè)的管道發(fā)生的失效爆管，比ACPPA的9家公司之和多一倍以上，如圖1所示，運行紀(jì)錄情況見表1。因需要維修和更換所消耗的時間，造成了大量管道輸水中斷的后果，特別是1974年的一年時間就有18起事故發(fā)生，需要更換新管子，而同時期ACPPA所屬的9家公司事故總合僅為4起，如圖2、3所示。

圖1 AWWARF制造原因發(fā)生的問題統(tǒng)計

統(tǒng)計項目ACPPA九家公司Interpace公司合計1提供管子總長度/百萬英尺5145962時間范圍47年(1943～1990年)37年(1943～1981年)3管道工程總數(shù)/個1740011500289004管道發(fā)生故障數(shù)目/個3880118

圖2 美國九家公司(ACPPA成員)提供51百萬英尺管道，分別供給17400個管道項目

圖3 INTERPACE公司生產(chǎn)和鋪設(shè)的45百萬英尺(13716km)管道，11500個項目情況

2.1.3 事故元兇—Interpace公司

Interpace公司前身為Lock Joint公司，經(jīng)過多次變更業(yè)主和名稱后，于1967年才出現(xiàn)的，其名下有多個分子公司，1980年以前是美國最大的PCCP生產(chǎn)廠，最興旺時期的生產(chǎn)量占居美國PCCP市場的半壁江山。其最大的特點是Interpace公司附屬于子公司Solon公司，有預(yù)應(yīng)力鋼絲生產(chǎn)線，在1970年美國工業(yè)快速發(fā)展時期，為顯示其技術(shù)能力，降低PCCP管的生產(chǎn)成本，1971年開始生產(chǎn)屈服強度大于1900MPa的Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲，并優(yōu)先在自己的PCCP工廠中大量使用。而在美國PCCP行業(yè)中，其他公司都沒有自己的預(yù)應(yīng)力鋼絲的生產(chǎn)企業(yè)，就未能大量使用此類鋼絲，這就是為什么大量采用Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲生產(chǎn)的PCCP管子出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞事件時，絕大部分都與Interpace公司有關(guān)。分析Interpace公司的資料可以看出，在1970年以前，Interpace公司生產(chǎn)的管子與其他公司的情況基本相似，但進(jìn)入70年代，事故率逐年增加，這與采用Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲有直接關(guān)系，如圖3所示。

由于Interpace公司的管子事故多發(fā)，造成大量的經(jīng)濟(jì)訴訟事件，1990年6月Interpace公司被正式上訴到佛羅里達(dá)洲Pinellas行政區(qū)法院，被判決巨額賠償，為此公司宣布破產(chǎn)并被拍賣抵債，最后由ACPPA協(xié)會單位Price Brothers公司所得。

在拍賣期間ACPPA協(xié)會內(nèi)部規(guī)定，如有會員公司有意購買Interpace公司資產(chǎn)的意愿，就必須遵守合同的約定，不能公開批評Interpace公司所制造的管子，由此一來，ACPPA協(xié)會就不能有效的向大眾解釋美國PCCP管道工業(yè)的立場，這也就是前面“美國PCCP管的失效及對中國給水管道應(yīng)用的警示”一文中所提到的“可惜沒有公布”的真實原因。

2.1.4 Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲的冷作硬化與氫脆性

(1)預(yù)應(yīng)力鋼絲的質(zhì)量特性

預(yù)應(yīng)力鋼絲對PCCP產(chǎn)品是非常重要的，要了解Interpace公司管子故障事件的原因，就須先了解預(yù)應(yīng)力鋼絲在生產(chǎn)過程中的機理變化，它的生產(chǎn)過程并不復(fù)雜，主要是把熱軋線材在常溫下通過連續(xù)模具冷拔成型，如圖4所示。

圖4 預(yù)應(yīng)力鋼絲生產(chǎn)示意圖

(2)有害的拉拔應(yīng)力時效硬化

在預(yù)應(yīng)力鋼絲制造過程中，如果有單體氮(N)或碳(C)移動到預(yù)應(yīng)力鋼絲的顯微結(jié)構(gòu)中，并且鎖定在琦變的晶格內(nèi)，這樣就會產(chǎn)生“有害的應(yīng)變時效”現(xiàn)象。圖5是一個鐵元素(Fe)的三維基體圖，以一個鐵原子在結(jié)構(gòu)中心。圖6是一個鐵元素的平面結(jié)構(gòu)圖，顯示了幾個立方體角上的原子，可看到一個琦變的晶格，這個琦變的晶格的滑動可以使鐵或鋼具有韌性，即塑性好，強度高，不宜折斷等特性。

圖5 鐵元素的三圍基體

圖6 鐵元素平面結(jié)構(gòu)

圖7 有害拉拔應(yīng)力時效硬化后鐵元素結(jié)構(gòu)圖

圖8 有害拉拔應(yīng)力時效硬化與輕脆化

圖7為預(yù)應(yīng)力鋼絲在遭受到“有害拉拔應(yīng)力時效硬化”以后的鐵元素結(jié)構(gòu)，如果碳(C)或氮(N)原子鎖定在琦變的晶格內(nèi)，則把琦變的晶格鎖死，阻止了晶格的移動，最終導(dǎo)至預(yù)應(yīng)力鋼絲線材的結(jié)構(gòu)被鎖定。在這種結(jié)構(gòu)下，往往抗拉強度變得很高，卻降低了預(yù)應(yīng)力鋼絲的柔韌性，令預(yù)應(yīng)力鋼絲變得脆而易斷，失去了延伸率，同時在拉斷后降低了斷口縮減量。

“有害拉拔應(yīng)力時效硬化”的起因是由于在預(yù)應(yīng)力鋼絲拉拔生產(chǎn)過程當(dāng)中，鋼線被拉的太快，同時又沒有讓鋼線充分的涼下來。

(3)氫脆化現(xiàn)象

關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼絲氫脆化的原因有多種理論，其中比較普遍認(rèn)同的是“壓力原理”，它可分成2步加以說明。首先，必須有氫原子滲入預(yù)應(yīng)力鋼絲的晶格中，第二，這些氫原子必須結(jié)成氫分子，因為氫分子是由二個氫原子構(gòu)成，所以氫分子所占的空間比單體氫原子要大許多，這就對預(yù)應(yīng)力鋼絲的顯微結(jié)構(gòu)構(gòu)成很大的壓力，這個概念類似于水結(jié)成冰，在一個有限的空間膨脹一樣，圖8就是描繪這一原理。美國俄亥俄洲的Battelle Memorial Institute of Columbus和加拿大的Atomic Energy二個科研機構(gòu)，對預(yù)應(yīng)力鋼絲的“有害拉拔應(yīng)力時效硬化和氫脆化”做了長期的實驗和研究，他們在試驗室中的觀察結(jié)果和結(jié)論：①氫脆化現(xiàn)象是發(fā)生在預(yù)應(yīng)力鋼絲制造后，在產(chǎn)品使用時引起的作用；②二個氫原子如果在預(yù)應(yīng)力鋼絲外面或直接在預(yù)應(yīng)力鋼絲的表面結(jié)合，不會引起預(yù)應(yīng)力鋼絲的氫脆化；③氫脆化現(xiàn)象的起因是必須有外在因素，也就是需要有氫離子的來源。

2.1.5美國對Interpace公司失效爆管事故的調(diào)查論證

根據(jù)美國PCCP制造標(biāo)準(zhǔn)AWWA C301對預(yù)應(yīng)力鋼絲的規(guī)定，在1940～1979年采用ASTM A227標(biāo)準(zhǔn)，1979年后，增加了ASTM A648標(biāo)準(zhǔn)，將預(yù)應(yīng)力鋼絲分為三個級別Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級，規(guī)定了不同級別預(yù)應(yīng)力鋼絲的化學(xué)成分和不同預(yù)應(yīng)力鋼絲直徑的抗拉強度。而Interpace公司自己的Solon公司獨自開發(fā)了Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲，其中用于內(nèi)襯型PCCP的8號預(yù)應(yīng)力鋼絲最高的抗拉強度達(dá)到2000MPa。Price Brothers公司也曾用Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲試生產(chǎn)，但很快放棄了，理由是很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。所有資料表明，只有Interpace公司的PCCP產(chǎn)品采用自己生產(chǎn)的Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲。

Interpace公司的管子出的問題，令美國供水工程協(xié)會(AWWA)全體會員及廣大用戶遭受了巨大的損失，美國供水工程協(xié)會認(rèn)為必須明白事故的根源，改進(jìn)生產(chǎn)和安裝技術(shù)，吸取經(jīng)驗面對未來。經(jīng)過廣泛檢驗，對Interpace公司的管子事故所得出的結(jié)論是：①在大規(guī)模、連續(xù)生產(chǎn)Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲時，拉拔溫度無法控制在350℉(177℃)上限以內(nèi)，極有可能使預(yù)應(yīng)力鋼絲造成“有害拉拔應(yīng)力時效硬化”現(xiàn)象，雖然增加了鋼絲的強度，但會大大降低其延展性，使其更容易受到應(yīng)力腐蝕。②抗拉強度高的預(yù)應(yīng)力鋼絲，易受到氫脆化影響，相反抗拉強度偏低，柔韌性好的預(yù)應(yīng)力鋼絲，對氫脆化就不會很敏感。

Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲雖然其抗拉強度很高，但是卻容易發(fā)生氫脆化現(xiàn)象，試驗結(jié)果得出，Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲比Ⅲ級預(yù)應(yīng)力鋼絲易受氫脆化的可能性高出20～40倍。鑒于如此，美國供水工程協(xié)會于1984年更新了AWWA C301預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管制造標(biāo)準(zhǔn)和ASTM A648預(yù)應(yīng)力混凝土管用冷拔鋼絲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，詳細(xì)規(guī)定了預(yù)應(yīng)力鋼絲的化學(xué)成分、抗拉強度、扭轉(zhuǎn)圈數(shù)等性能指標(biāo)和試驗方法。拒絕使用高抗拉強度的預(yù)應(yīng)力鋼絲-Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲，以此向廣大用戶保證，今后生產(chǎn)的管子會采用韌性好、強度高又氫脆化敏感性低適的鋼絲。

2.1.6 二篇報告的最終結(jié)論

通過匯總AWWARF報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(見表2)可以看出，采用Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲是爆管事故的主要原因。必須指出的是AWWARF報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中沒有因設(shè)計失誤產(chǎn)生爆管事故(關(guān)于美國PCCP設(shè)計，在今后的文章中著重闡述)。

表2 AWWARF報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù)

Interpace公司所出的問題給美國PCCP行業(yè)帶來了難以挽回的影響。美國劉易斯工程咨詢股份有限公司(Lewis Engineering and Consulting Inc)于2002年又選取了1973～2001年間不同廠家生產(chǎn)的Ⅲ級和InterpaceⅣ級預(yù)應(yīng)力鋼絲樣品進(jìn)行系統(tǒng)性氫脆性實驗，作出了“提高PCCP預(yù)應(yīng)力鋼絲可靠性的報告”。而在國內(nèi)出現(xiàn)的一些PCCP管材的文章中，在強調(diào)爆管時卻忽略了一個重要因素，即Ⅳ級預(yù)應(yīng)力鋼絲的問題。

2.2 利比亞人工大運河工程中的PCCP失效爆管

2.2.1 工程簡介

圖9所示為利比亞人工大運河工程，美國Brice Brothers公司負(fù)責(zé)制造管材，整個工程分五期工程建設(shè)，第一期工程從庫夫拉到北部的艾季比耶，輸水距離1872km，主管道采用兩條直徑為4m的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，1992年建成通水；第二期工程從邁爾祖克到首都的黎波里，輸水距離1750km，主管道采用兩條直徑為4m的PCCP，1998年竣工；第三期開發(fā)庫夫臘水源地，同時將第一、二期聯(lián)接起來，管線長1370km，2006年竣工；第四期、第五期由于海水淡化技術(shù)的快速發(fā)展，只實施了部分工程。

圖9 利比亞大人工河工程

2.2.2 事故原因

在北京市水務(wù)局、北京水利規(guī)劃設(shè)計院的考察報告中明確指出：利比亞人工大運河一期工程爆管事故真正的的原因是出于降低工程造價的考慮，“大運工河”一期工程按照利比亞方面的要求，只有30%的PCCP作環(huán)氧煤瀝青保護(hù)層，全都沒有采用陰極防腐，結(jié)果導(dǎo)致運行過程中管道被腐蝕而引起爆管，造成嚴(yán)重?fù)p失。二期工程吸取一期工程的經(jīng)驗與教訓(xùn)，PCCP全部做環(huán)氧煤瀝青保護(hù)層，一期工程PCCP陰極防腐是后補作的，二期工程則是邊安裝邊做陰極防腐，盡管這些設(shè)計和措施增加PCCP工程造價，但為保證工程質(zhì)量和安全運行提供了有力保障。

美國Ameron公司在推廣他們生產(chǎn)的Amercaot 1972B環(huán)氧煤瀝青涂料時，提供了利比亞人工大運河一期5處爆管位置并標(biāo)有爆管時間，與利比亞大人工河管理局提供的數(shù)據(jù)相同，事故點都在一期的管線上，如圖10所示，爆管都是未使用外防腐涂料的管子。

圖10 利比亞大人工河工程一期管道破裂處

美國Brice Brothers公司也曾說明事故原因是咨詢公司對管線上的某區(qū)域的地質(zhì)條件估計不足，當(dāng)時考慮資金因素，對部分PCCP管未做防腐處理，與美國Ameron公司指出的問題原因相同，損壞的管子很快都做了更換處理，后面再沒有出現(xiàn)爆管事故。

2.3 康復(fù)計劃

事故原因確定后，隨之制定了康復(fù)計劃，采用電磁檢查2092.5km，超聲波監(jiān)控318.2km，更換管子18921根，波斯特方法施加預(yù)應(yīng)力修復(fù)856根，采用陰極保護(hù)(鋅陽極)421.9km。經(jīng)過康復(fù)計劃，2001年5月后未出現(xiàn)爆管事故，二期、三期工程順利展開。

3 我國PCCP的發(fā)展

3.1 引進(jìn)之路

我國引進(jìn)PCCP是1992年后，當(dāng)時美國已全面啟用了AWWA C304設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，AWWA C301- 92制造標(biāo)準(zhǔn)和AWWA M9手冊(第二版)《混凝土壓力管》，我國在引進(jìn)PCCP制造設(shè)備和AWWA C304、C301、M9外，還同時引進(jìn)了ASTM648《預(yù)應(yīng)力混凝土管冷拔鋼絲》等51個美國標(biāo)準(zhǔn)，為PCCP行業(yè)日后的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

3.2 我國的PCCP標(biāo)準(zhǔn)體系

隨著PCCP在我國的快速發(fā)展，20世紀(jì)90年代中期制定的JC625行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已無法適應(yīng)行業(yè)的需要，迫切需要制定完整的中國標(biāo)準(zhǔn)，2005年參照AWWA C301標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合我國的實際情況，相關(guān)部委頒布了GB/T19685- 2005《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管》標(biāo)準(zhǔn)，2011年對比美國AWWA C304設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會頒布了CECS140- 2011《給水排水工程埋地預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》，其他引用標(biāo)準(zhǔn)也結(jié)合美標(biāo)相繼頒布。2014、2015年城鄉(xiāng)建設(shè)部和水利部也先后分別頒布了CJJ224- 2014《城鎮(zhèn)給水預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道工程技術(shù)規(guī)程》和SL702- 2015《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道技術(shù)規(guī)范》，至今我國已形成一整套以我為主，完整的PCCP標(biāo)準(zhǔn)體系。

4 我國PCCP生產(chǎn)和使用中應(yīng)改進(jìn)的方面

PCCP在美國已經(jīng)使用了近80年，我國從引進(jìn)到現(xiàn)在廣泛用于各個相關(guān)領(lǐng)域也近30年。在肯定的同時，仍需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4.1 砂漿保護(hù)層

水泥砂漿保護(hù)層對PCCP管材的防腐起到極為關(guān)鍵的作用，其防腐機理比埋地鋼管要復(fù)雜的多。水泥砂漿保護(hù)層通過兩個重要的防腐機理來保護(hù)PCCP中的預(yù)應(yīng)力鋼絲，一是屏障保護(hù)外殼，另一個是通過電化學(xué)反應(yīng)使鋼材鈍化。形成鋼材鈍化的主要原因是水泥砂漿中pH值高達(dá)12.5，造成如此高的堿性主要是氫氧化鈣，而氫氧化鈣產(chǎn)生于水泥中的游離石灰(Na2O、K2O)與砂漿中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

國內(nèi)外大量的工程實踐證明，砂漿保護(hù)層是PCCP管最重要的防腐屏障，只要鋼材保持在堿性環(huán)境中，并且不存在游離氧，即使在很高的氯離子環(huán)境中也不易發(fā)生鋼材的腐蝕。2002～2003年，美國的麻省辛普森顧問工程公司(Simpson Gumpertz&Heger Inc.)資深專家扎米博士(Mehdi S.Zarghamee)等對美國懷俄明州(Wyoming)夏尼市(Cheyenne)4條運行50年的PCCP管線進(jìn)行了深入的實地檢測和研究，包括開挖后管道外部檢測，停水后管道內(nèi)部檢測，材料試驗、化學(xué)分析、結(jié)構(gòu)計算分析，最后的結(jié)論是50年運行的PCCP情況良好，水泥砂漿保護(hù)層斷面均勻而堅硬，鋼絲斷面沒有減少，沒有出現(xiàn)危險的象征，僅個別接頭處外包砂漿有局部脫落情況。而在個別損壞的PCCP案例中，均是保護(hù)層沒有做好，或者損壞所造成。

4.2 管子的外涂層

混凝土管道內(nèi)的鋼材在水泥的高堿性環(huán)境下(pH值為12.5～13.5)會形成的一層氧化鐵保護(hù)膜。但是，當(dāng)管線長時間遭受游離電流或處在含高氯離子的低電阻率土壤下反復(fù)干濕，那么，就需要一種輔助的、高阻抗的屏蔽涂料在管道外壁上。綜合考量，環(huán)氧煤瀝青是比較經(jīng)濟(jì)的選擇，但缺點是環(huán)氧煤瀝青不防紫外線，從PCCP生產(chǎn)到鋪設(shè)后回填土，有一個比較長的時間過程，會對環(huán)氧煤瀝青產(chǎn)生粉化。為此Ameron公司建議用Amercoat 1972B型號的涂料涂抹的壓力管，需放置在地上高溫下貯藏幾個月，必須避免陽光直曬，或涂上一層反射涂層。我國沒有這方面的測試報告來論述露天可放置的具體時間，但參考利比亞人工大運河工程，所有生產(chǎn)出來的管子放倒后上部都涂有白色石灰，防止紫外線對環(huán)氧煤瀝青的分解是有益處的。建議我們在設(shè)計中也應(yīng)考慮在環(huán)氧煤瀝青外，再涂淺色防曬涂層。

4.3 使用中的問題

任何產(chǎn)品的制造都有一定的科學(xué)依據(jù)，為趕工期而加快生產(chǎn)節(jié)奏以提高產(chǎn)量，在不適宜氣候下生產(chǎn)或者在環(huán)境惡劣的條件長時間存管，產(chǎn)品質(zhì)量很難得到保證。無論是設(shè)計單位、發(fā)包人還是承包商都應(yīng)該充分地認(rèn)識這一點。尤其是嚴(yán)格控制成品管子的儲存時間，在不利環(huán)境中，儲存時間應(yīng)不超過90d，在一般環(huán)境中，最長不應(yīng)超過270d。

5 結(jié)語

美國和利比亞PCCP爆管事故確有其事，本文對其產(chǎn)生的原因和改進(jìn)的措施都給予了充分的論述，我國也在不斷的完善和提高產(chǎn)品質(zhì)量。眾所周知，無論哪種管材都有其優(yōu)點和缺點，也都有其適用范圍，長期的應(yīng)用實踐已證明，PCCP管特別是大口徑規(guī)格的PCCP管非常適用于跨區(qū)域水源地之間的大型輸水工程。

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