PCCP管無溶劑型環(huán)氧煤瀝青外防腐在南水北調(diào)工程的應(yīng)用

畢研峰 于法鑫 孫曉偉 楊敦丞 畢士君 馬 征

（河北維立方科技有限公司，河北 唐山 063205）

1 項(xiàng)目概述

保滄干渠工程擔(dān)負(fù)向保定、滄州、廊坊三市達(dá)到十幾個(gè)供水目標(biāo)的供水任務(wù)，是河北省南水北調(diào)配套工程的重要組成部分。干渠采用管道輸水，經(jīng)三市縣城北部至蠡縣，在蠡縣鋪設(shè)南、北兩條干線并設(shè)置的調(diào)壓井，在南干線又涉及到六縣至文安水廠，管道總長(zhǎng)約200多公里，設(shè)計(jì)最大引水流量10m3/s。大部分為有壓管道，管材選用PCCP管，管徑為DN2000、 DN2200，管道工作內(nèi)壓小于0.8（MPa）。

2 選擇PCCP管的優(yōu)越性

造價(jià)比鋼管低，使用壽命長(zhǎng)、口徑大。可以承受較高的工作壓力和外部荷載，接口采用鋼板冷加工成型，加工精度高。采用雙橡膠圈，密封性能好，接口較為簡(jiǎn)單，在每根管插口的密封圈之間留有試壓接口，調(diào)試方便等。

3 PCCP管外壁水泥砂漿保護(hù)層防腐的重要性

PCCP管最外的混凝土保護(hù)層是防止管道外界腐蝕性離子“入侵”的第一道防線，具有保護(hù)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼筒的功能。由于該混凝土保護(hù)層是以混凝土噴漿工藝形成，無抹平狀態(tài)，屬于多孔性復(fù)合材料的表面。雖然混凝土保護(hù)層有一定的厚度，但是與通常的澆注混凝土比較，在材料本身的密實(shí)性較低、而且表面粗糙度差值大并存有孔隙等現(xiàn)狀，所處埋地中腐蝕性離子就比較容易滲透通過混凝土保護(hù)層。一旦腐蝕性離子通過了混凝土噴漿保護(hù)層，首先是侵蝕到預(yù)應(yīng)力鋼絲，然后再侵入到鋼筒，因此，為了更有效的防止預(yù)應(yīng)力鋼絲的腐蝕而必須對(duì)PCCP管外壁混凝土保護(hù)層作好防腐蝕措施。

4 濕噴無溶劑型環(huán)氧煤瀝青涂料性能

（1）濕噴無溶劑型環(huán)氧煤瀝青涂料是雙組份防腐蝕涂料，由改性環(huán)氧樹脂、煤焦油、特殊固化劑、顏填料及各種助劑組成。有效地隔絕各種腐蝕介質(zhì)的滲透，并具有優(yōu)異的絕緣性，耐陰極剝離性，固含量高。涂料涂層致密、堅(jiān)韌、耐磨。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土基材都有很強(qiáng)的附著力和相容性。對(duì)土壤中的酸、堿、鹽和細(xì)菌有優(yōu)異的防腐蝕性能，能有效地隔絕各種腐蝕介質(zhì)的滲透，起到長(zhǎng)期有效的保護(hù)作用；

（2）具有涂層光亮、致密、堅(jiān)韌、耐磨，特別是對(duì)濕態(tài)初凝的混凝土基材有很強(qiáng)的附著力和相溶性。對(duì)土壤中的酸、堿、鹽和細(xì)菌有優(yōu)異的防腐性,其技術(shù)指標(biāo)如表1所示；

表1 無溶劑雙組份環(huán)氧煤瀝青涂料和涂層技術(shù)指標(biāo)

（3）濕噴無溶劑型環(huán)氧煤瀝青涂料，不會(huì)對(duì)施工環(huán)境造成污染，對(duì)人體無害，綠色環(huán)保；

（4）涂層具備絕緣特性和抗腐蝕介質(zhì)滲透功能；

（5）涂層與混凝土有很好的附著力，可直接在初凝的水泥砂漿進(jìn)行濕噴；

（6）涂料適應(yīng)全自動(dòng)噴涂，一次噴涂即可符合要求600μm厚度。

5 防腐材料的要求

（1）無溶劑型環(huán)氧煤瀝青涂料AB組份和清洗劑應(yīng)同一生產(chǎn)廠供應(yīng)；

（2）涂料包裝應(yīng)有商品標(biāo)志，內(nèi)容包括：廠名、生產(chǎn)日期、存放期限等,應(yīng)有產(chǎn)品使用說明書及質(zhì)量合格證、材料檢驗(yàn)報(bào)告；

（3）說明書內(nèi)容應(yīng)包括涂料技術(shù)指標(biāo)、各組分的配合比例、漆料配制后的使用期、涂敷使用方法、參考用量、運(yùn)輸及儲(chǔ)存過程的注意事項(xiàng)等；

（4）涂料應(yīng)按《涂料產(chǎn)品的取樣》規(guī)定的取樣數(shù)目進(jìn)行抽查，質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)定要求，如不合格，應(yīng)重新抽查，取樣數(shù)目加倍。如仍不合格，則該批涂料為不合格；

（5）涂料儲(chǔ)存期不大于1年。用戶應(yīng)按產(chǎn)品說明書要求的條件儲(chǔ)存，并在儲(chǔ)存期內(nèi)使用，超過儲(chǔ)存期的涂料應(yīng)按規(guī)定重新檢查，符合要求時(shí)方可使用。

6 防腐施工工藝與要求

（1）PCCP管外防腐采用無溶劑型環(huán)氧煤瀝青防腐涂層，在管道生產(chǎn)廠家完成。涂料適應(yīng)雙組份加熱自動(dòng)噴涂設(shè)備施工，涂厚度要求600um；

（2）PCCP管外保護(hù)層的防腐涂裝采用了機(jī)械化濕噴方法：

1）利用生產(chǎn)PCCP管外保護(hù)層旋轉(zhuǎn)設(shè)備的平臺(tái)和砂漿噴槍提升系統(tǒng)，在砂漿保護(hù)層噴射完成經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后待下道程序；

2）防腐前的程序和要求：應(yīng)對(duì)PCCP管表面進(jìn)行吹掃，清理管道表面等雜物。隨后把高壓無氣加溫型涂料噴涂設(shè)備安裝在噴射旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，啟動(dòng)設(shè)備使其平臺(tái)、管道旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，確保提升系統(tǒng)勻速上升和下降，此時(shí)噴槍均勻噴涂霧化涂料至保護(hù)層基面。通過控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度、噴射寬度、壓縮空氣壓力大小和A、B料管閥門所給出的流量，對(duì)涂裝漆膜的厚度進(jìn)行調(diào)整。為了保證噴涂質(zhì)量，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周噴槍向下移動(dòng)1/2噴射寬度，即各噴涂帶之間有1/2的寬度重疊，保證漆膜厚度均勻，提高了保護(hù)層質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

7 防腐涂裝施工環(huán)境要求

（1）PCCP管防腐涂層應(yīng)在溫度5～40℃的環(huán)境下施工，不應(yīng)在雨、霧或4級(jí)以上大風(fēng)中露天施工；

（2）管道表面溫度應(yīng)不小于露點(diǎn)3度；

（3）大氣相對(duì)濕度應(yīng)小于85% ，方可施工（特殊情況及產(chǎn)品說明書中特別注明的條件除外）；

（4）施工場(chǎng)地應(yīng)保持安全的照明和通風(fēng)設(shè)施，以便涂裝施工及質(zhì)量檢查。

8 PCCP管外壁防腐噴涂施工

8.1 PCCP管外壁防腐噴涂施工工藝流程，如圖1所示

圖1 PCCP管外壁防腐噴涂施工工藝流程圖

圖2 PCCP管外防腐前狀態(tài)

圖3 PCCP管外防腐后表面狀態(tài)

8.2 施工機(jī)具的準(zhǔn)備

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、升降平臺(tái)、雙組分自動(dòng)噴涂機(jī)、空氣壓縮機(jī)、蒸汽加熱保溫層等，處于可使用狀態(tài)。

8.3 涂料加熱

（1）噴涂前應(yīng)預(yù)先對(duì)AB雙組份混合涂料分別進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度40～60℃以適合進(jìn)料和霧化；

（2）從PCCP管養(yǎng)護(hù)蒸汽輸送管道進(jìn)行分叉接入保溫管，將蒸汽引入涂料加熱保溫房?jī)?nèi)進(jìn)行涂料加熱，如圖4、圖5所示；

圖4 GRACO（固瑞克）公司生產(chǎn)的雙組份

圖5 無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料預(yù)熱工作間高壓無氣噴涂設(shè)備及工作間

（3）PCCP管無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料，噴涂關(guān)鍵工作是確定適合的，能達(dá)到涂層設(shè)計(jì)厚度時(shí)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、升降平臺(tái)施工速度的技術(shù)措施和試驗(yàn)方案；

（4）將加熱后的雙組分涂料分別裝入噴涂機(jī)的A涂料桶和B涂料桶中，將噴涂壓力調(diào)到涂料說明書中要求的壓力。啟動(dòng)雙組分涂料噴涂中的涂料桶的加熱保溫鍵和電動(dòng)空氣壓縮機(jī)。

9 預(yù)涂

清潔后的PCCP管外表面在噴涂前，應(yīng)先對(duì)邊緣、角落及管件連接處等部位采用輥涂或刷涂方式進(jìn)行預(yù)涂，以保證這些部位的漆膜厚度。

10 噴涂

選用適合涂層設(shè)計(jì)厚度時(shí)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、升降平臺(tái)施工的速度，進(jìn)行PCCP管噴涂施工。

（1）噴涂前用專用清洗溶劑對(duì)噴涂設(shè)備進(jìn)行清洗，確保管路系統(tǒng)清潔；

（2）同時(shí)將已預(yù)熱到40～60℃的無溶劑環(huán)氧瀝青涂料AB組份分別攪拌均勻，并分別倒入噴涂機(jī)相應(yīng)的AB組分涂料加熱桶內(nèi)；

（3）調(diào)節(jié)噴涂設(shè)備，使無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料按A組份∶B組份＝1∶1（重量比或體積比）混合；

（4）把PCCP管吊運(yùn)至旋轉(zhuǎn)平臺(tái)并放穩(wěn)后，調(diào)節(jié)PCCP管的轉(zhuǎn)速和升降平臺(tái)上塔尖上升速度，符合確定值后，啟動(dòng)噴涂設(shè)備和轉(zhuǎn)盤，按確定值勻速上升，從下向上進(jìn)行防腐涂料的噴涂。噴涂到管的最高端時(shí)，依次關(guān)閉噴涂設(shè)備、升降平臺(tái)和轉(zhuǎn)盤。噴涂距離為100～450mm，噴槍宜與基體表面成直角，不得小于45°；

（5）噴涂時(shí)，轉(zhuǎn)盤按確定速度旋轉(zhuǎn)，升降平臺(tái)按設(shè)計(jì)速度上升，采用同向平行噴涂，以達(dá)到規(guī)定的漆膜厚度和避免出現(xiàn)漏涂。操作時(shí)控制噴槍移動(dòng)速度，使厚度均勻，各噴涂帶之間應(yīng)有1/2的寬度重疊。噴涂施工如圖7、圖8所示；

（6）施工結(jié)束后，馬上用清洗劑清洗設(shè)備；

（7）噴涂完的管件吊運(yùn)到堆放位置后，進(jìn)行漆膜外觀檢查，發(fā)現(xiàn)漏涂的部位及時(shí)用同型號(hào)涂料進(jìn)行修補(bǔ)。漆膜之缺陷應(yīng)及時(shí)修正，經(jīng)表面處理后，采用高壓無氣噴涂，逐步將漆膜補(bǔ)至規(guī)定的干膜厚度；

（8）涂層實(shí)干后，用超聲波測(cè)厚儀測(cè)量涂層厚度，檢驗(yàn)合格的PCCP管應(yīng)在車間內(nèi)完成外防腐涂裝，表面涂裝損壞部位應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行；

（9）根據(jù)當(dāng)班用量適量配置涂料，涂料配置好后，應(yīng)在施工技術(shù)要求規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完；

（10）外防腐涂裝材料的使用應(yīng)按施工圖紙及制造廠的說明書進(jìn)行。包括涂裝材料品種以及層數(shù)、厚度、間隔時(shí)間、調(diào)配方法等均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。

無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料噴涂現(xiàn)場(chǎng)如圖6、圖7所示。

圖6 PCCP管防腐后外觀質(zhì)量檢查

圖7 PCCP管外防腐后成品養(yǎng)護(hù)

11 施工安全及注意事項(xiàng)

（1）由于涂料，清洗劑是易揮發(fā)、易燃材料，應(yīng)嚴(yán)禁明火；

（2）材料加溫時(shí)應(yīng)防止電器短路裝設(shè)安全保護(hù)的雙重裝置；

（3）噴涂時(shí)禁止氣管、A、B料管的擠壓、受阻、堵塞；

（4）禁止在雨、雪、霧和4級(jí)以上風(fēng)力天氣下，進(jìn)行噴涂作業(yè)；

（5）噴涂時(shí)的環(huán)境溫度宜在0～35℃進(jìn)行；

（6）噴涂AB材料時(shí)加溫宜控制在40～60℃，據(jù)環(huán)境溫度可調(diào)。

12 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

（1）外觀：防腐管應(yīng)逐根目測(cè)檢查，防腐層表面應(yīng)平整、光滑、厚度均勻、無露底、無針孔、無皺紋、無漏涂、無裂縫，表面無流掛；

（2）防腐管干膜厚度：用磁性測(cè)厚儀檢查，漆膜厚度為600μm；

（3）防腐管粘結(jié)力：不合格的，不允許補(bǔ)涂處理，應(yīng)鏟掉全部防腐層，重新進(jìn)行防腐層施工。

PCCP管防腐后外觀質(zhì)量檢查 及PCCP管外防腐后成品養(yǎng)護(hù)如圖8、圖9所示。

圖8 PCCP管防腐后外觀質(zhì)量檢查

圖9 PCCP管外防腐后成品養(yǎng)護(hù)

13 PCCP管成品安裝后現(xiàn)場(chǎng)

PCCP管成品安裝后現(xiàn)場(chǎng)，如圖10～圖12所示。

圖11 PCCP管成品后安裝現(xiàn)場(chǎng)一

圖12 PCCP管成品后安裝現(xiàn)場(chǎng)三

圖13 PCCP管的吊裝

圖14 PCCP管防腐噴涂旋轉(zhuǎn)平臺(tái)

14 PCCP管防腐后吊裝要求

（1）防腐后的PCCP管在吊裝過程中禁止管道碰撞到任何物體；

（2）若確有掉灰碰撞損傷，應(yīng)用與PCCP管外壁相同配比一致的水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)和防腐涂層的修補(bǔ)。修補(bǔ)好后應(yīng)經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行防腐成品管的養(yǎng)護(hù)。

15 管道成品后的運(yùn)輸、安裝時(shí)對(duì)防腐層破損修復(fù)及補(bǔ)口要求

15.1 防腐層損壞的修復(fù)

（1）先清理基層表面雜物，再采用硬質(zhì)塑料刷對(duì)損壞處進(jìn)行打磨、清理；

（2）用調(diào)配好的環(huán)氧封閉底漆涂刷一遍、之后再用原無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料，涂刷至破損處外圍100mm的防腐層，厚度應(yīng)大于原涂層厚度的25%，以防修復(fù)處再次受損；

15.2 砂漿層與防腐層塊狀破損的修復(fù)

（1）清理基層表面雜物，再采用硬質(zhì)塑料刷打磨、清理；

（2）濕潤(rùn)后，用調(diào)配好的砂漿進(jìn)行修補(bǔ)（若深度較深時(shí)可分層涂抹）并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，之后用調(diào)好的環(huán)氧封閉底漆涂刷一遍，再用原無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料涂刷裝至破損處外圍100mm的防腐層，，厚度大于原涂層厚度的25%，以防修復(fù)處再次受損；

（3）PCCP管連接處的補(bǔ)口防腐，首先應(yīng)對(duì)接口處2～4cm寬縫的清理、采用硬質(zhì)塑料電動(dòng)小圓刷打磨及清掃，隨后進(jìn)行注模的安裝，采用加熱灌注法注入瀝青橡膠膠液，使其密實(shí)、外表光滑、平整，使其瀝青橡膠膠體掩邊至來10cm+-3要求。

PCCP管補(bǔ)口前狀態(tài)及補(bǔ)口后狀態(tài)，如圖15、圖16所示。

圖15 PCCP管補(bǔ)口前狀態(tài)

圖16 PCCP管補(bǔ)口后狀態(tài)