南水北調(diào)是緩解中國(guó)北方水資源嚴(yán)重短缺局面的戰(zhàn)略性工程。我國(guó)南澇北旱，南水北調(diào)工程通過跨流域的水資源合理配置，能大大緩解我國(guó)北方水資源嚴(yán)重短缺問題，促進(jìn)南北方經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展， 分東線、中線、西線三條調(diào)水線。工程沿線地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，存在有害介質(zhì)腐蝕和雜散電流腐蝕危害，必須采取有效的防腐措施，解決南水北調(diào)工程PCCP管線的腐蝕問題，提高工程安全和耐久性。本文通過PCCP管外防腐采用無溶劑型環(huán)氧煤瀝青防腐涂層在保滄干渠項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)例，總結(jié)了PCCP管無溶劑型環(huán)氧煤瀝青外防腐涂層在工程施工中對(duì)材料選用、施工方法、補(bǔ)口及補(bǔ)傷、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

 

    文| 于法鑫 姬傳領(lǐng) 江蘇帝邦建設(shè)工程有限公司

 

    項(xiàng)目概述

 

       保滄干渠工程擔(dān)負(fù)向保定、滄州、廊坊三市12 個(gè)縣（市）、15 個(gè)供水目標(biāo)、13 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)定州、安國(guó)、博野縣城北部至蠡縣，在蠡縣北王村北側(cè)設(shè)調(diào)壓井， 自調(diào)壓井以后分為南、北兩條干線，南干線至獻(xiàn)縣、河間，北干線至任丘、文安、大城，文安支線從文安分水口至文安水廠。南干線全線和北干線的任丘以下段采用單管輸水，其余為雙管輸水，管道總長(zhǎng)243.571km,設(shè)計(jì)最大引水流量9.9m3/s.保滄干渠工程按功能、管材結(jié)構(gòu)、控制區(qū)段等因素，劃分為八大部分，分別為沙河干渠連通工程、主干線輸水箱涵、主干線管道工程、南干線工程、北干線自流段工程、北干線一級(jí)泵站及輸水工程、北干線二級(jí)泵站及輸水工程、文安支線。

 

       保滄干渠根據(jù)其供水目標(biāo)重要性和引水流量，確定工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3 級(jí)，次要建筑物為4 級(jí)，臨時(shí)建筑物為5 級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇。

 

    保滄干渠首端為鋼筋混凝土箱涵，后接有壓管道，有壓管道管材選用PCCP 管， 管徑為DN2200、DN2000,管道工作內(nèi)壓0.6、0.8Mpa.

 

    防腐涂層方案的選擇

 

       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)噴涂機(jī)施工；一次噴涂厚度可達(dá)600um（含）以上；可允許濕噴。

 

       該漆膜具有優(yōu)異的抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕和滲透性，良好的物理機(jī)械性能，還具有優(yōu)異的電絕緣性、抗水滲透性、抗微生物侵蝕、抗雜散電流、耐熱、耐高溫驟變等優(yōu)良性能，漆膜堅(jiān)韌、耐磨，耐水、耐海水、耐鹽霧性能佳。環(huán)氧涂層設(shè)計(jì)干膜厚度600±100μm.

 

       工程在國(guó)內(nèi)首次實(shí)施了防腐涂層機(jī)械化濕噴技術(shù)。利用PCCP 管道保護(hù)層輥射設(shè)備回轉(zhuǎn)平臺(tái)和噴槍提升系統(tǒng)，在砂漿保護(hù)層輥射完成后，選用無氣高壓噴涂設(shè)備， 在輥射回轉(zhuǎn)平臺(tái)帶動(dòng)管道旋轉(zhuǎn)過程中，提升設(shè)備勻速下降，同時(shí)噴槍均勻噴涂霧化涂料至保護(hù)層。通過控制回轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度、噴射寬度和壓縮空氣壓力，對(duì)涂裝漆膜的厚度進(jìn)行調(diào)整。為了保證噴涂質(zhì)量， 回轉(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， 保證了漆膜均勻，提高了保護(hù)層質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
 

 

    防腐材料的選擇

 

       1.PCCP 管道外壁防腐材料選用濕噴無溶劑型環(huán)氧煤瀝青涂料，要求防腐性能好、附著力強(qiáng)。

 

       所采用防腐涂料應(yīng)有滿足規(guī)范規(guī)定的證明材料，防腐涂料的化學(xué)成分、性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果應(yīng)滿足要求。并附具有相應(yīng)資格的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的報(bào)告書和對(duì)飲用水無害的證明書。

 

        2. 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，能起長(zhǎng)期有效的保護(hù)作用。

 

       它具有使涂層光亮、致密、堅(jiān)韌、耐磨，特別是對(duì)濕態(tài)和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。

 

      （2） 涂料應(yīng)無溶劑，不會(huì)對(duì)施工環(huán)境產(chǎn)生污染，對(duì)人體無害，綠色環(huán)保；
 
      （3） 涂層必須具備高絕緣特性和抗腐蝕介質(zhì)滲透功能；

 

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

 

      （5） 涂料固化時(shí)間短、耐磨等物理機(jī)械性能優(yōu)良、適應(yīng)PCCP 管短期的吊裝、運(yùn)輸和鋪設(shè)施工；

 

      （6） 涂料適應(yīng)全自動(dòng)噴涂， 一次噴涂即可符合規(guī)定厚度。

 

        3. 選擇材料的規(guī)定

 

     （1） 底漆、面漆、固化劑和稀釋劑四種配套材料應(yīng)由同一生產(chǎn)廠供應(yīng)。

 

      （2） 涂料有包括廠名、生產(chǎn)日期、存放期限等內(nèi)容完整的商品標(biāo)志、產(chǎn)品使用說明書及質(zhì)量合格證、材料檢驗(yàn)報(bào)告，否則不進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

 

      （3） 涂料說明書內(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， 拒收。

 

      （5） 涂料儲(chǔ)存期不大于1 年。用戶應(yīng)按產(chǎn)品說明書所要求的條件儲(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。

 

       4. 防腐涂裝施工環(huán)境要求

 

     （1） 因PCCP 管道防腐涂層對(duì)施工環(huán)境要求較為嚴(yán)格，當(dāng)溫度大于40℃時(shí)，防腐涂層固化過快，影響涂層質(zhì)量。當(dāng)溫度小于5℃時(shí)，防腐涂層固化時(shí)間過長(zhǎng)或不固化。因此當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃和高于40℃時(shí)， 不進(jìn)行防腐涂裝施工，不在雨、霧或4 級(jí)以上大風(fēng)中露天施工。

 

    （2） 被涂管道表面溫度應(yīng)大于等于露點(diǎn)3 度。

 

    （3） 當(dāng)大氣相對(duì)濕度大于85% 時(shí)，不應(yīng)施工（除產(chǎn)品說明書中特別注明的條件之外）。

 

    （4） 施工場(chǎng)地應(yīng)保持良好且安全的照明和通風(fēng)設(shè)施，以便涂裝施工，也便于質(zhì)量檢查。
 

 

    PCCP 管無溶劑環(huán)氧煤瀝青外防腐的施工方法

 

            1.PCCP 管外壁防腐噴涂施工工藝流程
 

  

   
       2.PCCP 管吊裝

 

       PCCP 管道生產(chǎn)完成后，由管道生產(chǎn)廠家噴水養(yǎng)護(hù)并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后， 使用30t 行吊吊運(yùn)至旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。吊裝過程中嚴(yán)禁對(duì)PCCP 管道碰撞。如有掉灰和碰撞處，需用與PCCP 管道外壁的水泥砂漿層材質(zhì)配合比一至的水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)處需經(jīng)監(jiān)理工程驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行外防腐施工。

 

    （1） 行吊開運(yùn)至需進(jìn)行吊裝的PCCP 管道下方。

 

    （2） 將行吊卡具與PCCP 管道插口進(jìn)行對(duì)位，下方由專人進(jìn)行指揮卡具的移動(dòng)。

 

      卡具就位后，由指揮人員指揮行吊操作員上升吊具，卡具會(huì)自動(dòng)卡到PCCP 管插口上，繼續(xù)上升吊具0.5 米，對(duì)管道進(jìn)行吊運(yùn)。吊運(yùn)進(jìn)行吊行走均勻，保證PCCP 管道不會(huì)出現(xiàn)大幅度的搖擺。

 

    （3）PCCP 管道吊運(yùn)至旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上方時(shí)， 由下方指揮人員指揮行吊操作員放置管道， 要求PCCP 管道均勻的放置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上方焊置的接觸面上。
 

   
圖1 PCCP管道的吊裝


 

圖2　PCCP管道防腐噴涂旋轉(zhuǎn)平臺(tái)
 

      3. PCCP 管外表面預(yù)處理

 

    （1）PCCP 管道就位后，開動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)， PCCP 管均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。

 

    （2） 開動(dòng)6m3 電動(dòng)空氣壓縮機(jī)，由專人持氣管對(duì)PCCP 管表面進(jìn)行高壓空氣吹掃，清理管道表面疏松的混凝土面、浮漿、水泥翻沫及泥土。

 

       4. 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)、6m3 電動(dòng)空氣壓縮機(jī)、蒸汽加熱保溫層等。

 

       5. 涂料加熱

 

       PCCP 管道噴涂的無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料為甲乙雙組分混合涂料，屬于高粘度的涂料，在噴涂前必須預(yù)先對(duì)甲乙組份分別進(jìn)行預(yù)熱，再對(duì)粘稠的無溶劑環(huán)氧涂料預(yù)熱到40-70℃即可獲得較低的粘度以適合進(jìn)料和霧化。

 

       結(jié)合以往PCCP 管道防腐施工經(jīng)驗(yàn)， 管道生產(chǎn)廠家會(huì)對(duì)PCCP 管道進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。與管道生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通、協(xié)調(diào)，從PCCP 管養(yǎng)護(hù)蒸汽輸送管道進(jìn)行分叉接入保溫管，將蒸汽引入特別加工的涂料加熱保溫房?jī)?nèi)進(jìn)行涂料加熱。
 

   
圖4 無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料預(yù)熱工作間
 

 

      6. PCCP 無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料噴涂關(guān)鍵工作

 

      確定達(dá)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和升降平臺(tái)施工速度和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和升降平臺(tái)施工速度的技術(shù)措施和試驗(yàn)方案。

 

    （1） 將加熱后的雙組分涂料分別倒入噴涂機(jī)的甲涂料桶和乙涂料桶中，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)。

 

    （2） 準(zhǔn)備噴涂機(jī)的同時(shí)將第一根試驗(yàn)用管等分成三分，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)， 在實(shí)驗(yàn)中將最底一段調(diào)試到以往施工旋轉(zhuǎn)速度和升降速度，并記錄旋轉(zhuǎn)速度和升降速度。將中間段的旋轉(zhuǎn)速度不變一檔和升降速度低一檔；最上一段旋轉(zhuǎn)速度不變， 升降速度提高一檔。

 

    （3） 第二根試驗(yàn)用管同樣三等分，試驗(yàn)時(shí)最底段旋轉(zhuǎn)速度比第一根高一檔，旋轉(zhuǎn)速度不變，中間段旋轉(zhuǎn)速度比第一根低一檔，旋轉(zhuǎn)速度不變，最上段旋轉(zhuǎn)速度高一檔，升降速度也高一檔。

 

    （4） 記錄每一次速度變化的數(shù)據(jù)和施工時(shí)間。兩根試驗(yàn)管涂層實(shí)干后，測(cè)量每一段的厚度、粘結(jié)力等。每一段厚度測(cè)量8 個(gè)點(diǎn)，求出平均值。根據(jù)厚度測(cè)量數(shù)據(jù)和要求厚度，以一次噴涂厚度達(dá)到600- 650um 為最佳，從中找出最優(yōu)的旋轉(zhuǎn)速度和升降速度以及施工時(shí)間。如試驗(yàn)數(shù)據(jù)都不能滿足設(shè)計(jì)要求，需以最接近設(shè)計(jì)要求厚度的旋轉(zhuǎn)和升降速度基礎(chǔ)進(jìn)行速度的調(diào)整，直到得到設(shè)計(jì)要求厚度的速度為止。

 

       7. 預(yù)涂

 

       經(jīng)清潔后的PCCP 管道外表面在噴涂前應(yīng)先對(duì)邊緣、角落及管件連接處等噴涂難以達(dá)到的部位用輥涂和刷涂方式進(jìn)行預(yù)涂，以保證這些部位的

漆膜厚度。

 

       8. 噴涂

 

      根據(jù)達(dá)到最佳設(shè)計(jì)厚度時(shí)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和升降平臺(tái)的試驗(yàn)速度，試驗(yàn)時(shí)和噴涂壓力進(jìn)行PCCP 管道大規(guī)模噴涂施工。

 

    （1） 使用前用專用清洗溶劑進(jìn)行噴涂設(shè)備清洗，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)氧瀝青涂料甲乙組份分別攪拌均勻。并分別倒入噴涂機(jī)相應(yīng)的甲乙組分涂料加熱桶內(nèi)。

 

    （3） 調(diào)節(jié)噴涂設(shè)備，使無溶劑環(huán)氧煤瀝青防腐蝕涂料按甲組份∶乙組份= 1∶1 （重量比或體積比）混合。

 

    （4）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，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。噴涂至管的最高端時(shí)，一次關(guān)閉噴涂設(shè)備、升降平臺(tái)和轉(zhuǎn)盤。噴涂距離為100~450mm,噴槍盡可能與基體表面成直角，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漏涂現(xiàn)象。噴槍操作工控制噴槍移動(dòng)速度，厚度應(yīng)均勻，各噴涂帶之間應(yīng)有1/2 的寬度重疊。

 

    （6） 施工結(jié)束后，馬上用清洗劑清洗設(shè)備。

 

    （7）噴涂完的管件吊裝到堆放位置后， 進(jìn)行漆膜外觀檢查，發(fā)現(xiàn)漏涂的部位及時(shí)用同類涂料進(jìn)行修補(bǔ)。漆膜之缺陷應(yīng)及時(shí)修正，經(jīng)表面處理后，采用高壓無氣噴涂或手工刷涂，逐度將漆膜補(bǔ)至規(guī)定的干膜厚度。

 

    （8） 漆膜如有缺陷應(yīng)及時(shí)修正。經(jīng)表面處理后，采用高壓無氣噴涂或手工刷涂， 逐度將漆膜補(bǔ)至規(guī)定的干膜厚度。

 

    （9） 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。

 

    （10） 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。

 

    （11） 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。

 

    （12） 噴涂設(shè)備及壓力應(yīng)達(dá)到產(chǎn)品說明書的要求，以保證漆膜均勻，平整，光滑。

 

    （13） 控制噴槍移動(dòng)速度，厚度應(yīng)均勻， 各噴涂帶之間應(yīng)有1/3 的寬度重疊。

 

    （14） 各噴涂層間的噴槍走向應(yīng)相互垂直，交叉覆蓋。

 

    外防腐層的補(bǔ)口及補(bǔ)傷

 

     1. 在PCCP 管安裝后需要補(bǔ)口時(shí)，首先檢查表面是否符合要求，然后配置適量的涂料，待熟化后在兩邊各不少于100 mm 的搭接處開始噴涂施工。

 

      2. 如在管道吊裝或安裝過程中出現(xiàn)勒痕、劃傷等損傷，應(yīng)將損壞的防腐層表面清理干凈，用砂紙打毛損傷面及周圍（不小于100mm）的防腐層，搭接時(shí)應(yīng)做成階梯形接茬。

 

       3. 補(bǔ)口、補(bǔ)傷處的防腐層結(jié)構(gòu)及所用材料應(yīng)與管體防腐層相同。

圖7　現(xiàn)場(chǎng)涂層厚度測(cè)量



圖8　測(cè)量數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求



圖9　涂層厚度測(cè)量?jī)x器



圖10　技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量進(jìn)行檢查



圖11　成品堆放


圖12　河北省南水北調(diào)配套工程保滄干渠保定段管道防腐施工第一標(biāo)段施工項(xiàng)目部施工現(xiàn)場(chǎng)