南水北調是緩解中國北方水資源嚴重短缺局面的戰略性工程。我國南澇北旱，南水北調工程通過跨流域的水資源合理配置，能大大緩解我國北方水資源嚴重短缺問題，促進南北方經濟、社會與人口、資源、環境的協調發展， 分東線、中線、西線三條調水線。工程沿線地質環境復雜，存在有害介質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氧煤瀝青防腐涂層在保滄干渠項目的應用實例，總結了PCCP管無溶劑型環氧煤瀝青外防腐涂層在工程施工中對材料選用、施工方法、補口及補傷、檢驗標準。

 

    文| 于法鑫 姬傳領 江蘇帝邦建設工程有限公司

 

    項目概述

 

       保滄干渠工程擔負向保定、滄州、廊坊三市12 個縣（市）、15 個供水目標、13 個供水目標的供水任務，是河北省南水北調配套工程的重要組成部分。干渠采用管道輸水，經定州、安國、博野縣城北部至蠡縣，在蠡縣北王村北側設調壓井， 自調壓井以后分為南、北兩條干線，南干線至獻縣、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243.571km,設計最大引水流量9.9m3/s.保滄干渠工程按功能、管材結構、控制區段等因素，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、北干線一級泵站及輸水工程、北干線二級泵站及輸水工程、文安支線。

 

       保滄干渠根據其供水目標重要性和引水流量，確定工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3 級，次要建筑物為4 級，臨時建筑物為5 級。設計洪水標準為20 年一遇；校核洪水標準為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氧煤瀝青防腐涂層，在管道生產廠家完成。涂料適應雙組份加熱自動噴涂機施工；一次噴涂厚度可達600um（含）以上；可允許濕噴。

 

       該漆膜具有優異的抗化學介質腐蝕和滲透性，良好的物理機械性能，還具有優異的電絕緣性、抗水滲透性、抗微生物侵蝕、抗雜散電流、耐熱、耐高溫驟變等優良性能，漆膜堅韌、耐磨，耐水、耐海水、耐鹽霧性能佳。環氧涂層設計干膜厚度600±100μm.

 

       工程在國內首次實施了防腐涂層機械化濕噴技術。利用PCCP 管道保護層輥射設備回轉平臺和噴槍提升系統，在砂漿保護層輥射完成后，選用無氣高壓噴涂設備， 在輥射回轉平臺帶動管道旋轉過程中，提升設備勻速下降，同時噴槍均勻噴涂霧化涂料至保護層。通過控制回轉平臺的旋轉速度、噴射寬度和壓縮空氣壓力，對涂裝漆膜的厚度進行調整。為了保證噴涂質量， 回轉平臺旋轉一周噴槍向下移動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，提高了保護層質量和生產效率。
 

 

    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氧煤瀝青涂料，要求防腐性能好、附著力強。

 

       所采用防腐涂料應有滿足規范規定的證明材料，防腐涂料的化學成分、性能指標測試結果應滿足要求。并附具有相應資格的檢驗機構的報告書和對飲用水無害的證明書。

 

        2. 濕噴無溶劑型環氧煤瀝青涂料性能

 

      （1） 濕噴無溶劑型環氧煤瀝青涂料是雙組份防腐蝕涂料，由改性環氧樹脂、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的滲透，并具有優異的絕緣性，耐陰極剝離性，固含量高。涂料涂層致密、堅韌、耐磨。對鋼結構和混凝土基材都有很強的附著力和相容性。對土壤中的酸、堿、鹽和細菌有優異的防腐蝕性能，能有效地隔絕各種腐蝕介質的滲透，能起長期有效的保護作用。

 

       它具有使涂層光亮、致密、堅韌、耐磨，特別是對濕態和初凝的混凝土基材有很強的附著力和相溶性。對土壤中的酸、堿、鹽和細菌有優異的防腐性。

 

      （2） 涂料應無溶劑，不會對施工環境產生污染，對人體無害，綠色環保；
 
      （3） 涂層必須具備高絕緣特性和抗腐蝕介質滲透功能；

 

      （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） 涂料固化時間短、耐磨等物理機械性能優良、適應PCCP 管短期的吊裝、運輸和鋪設施工；

 

      （6） 涂料適應全自動噴涂， 一次噴涂即可符合規定厚度。

 

        3. 選擇材料的規定

 

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

 

      （2） 涂料有包括廠名、生產日期、存放期限等內容完整的商品標志、產品使用說明書及質量合格證、材料檢驗報告，否則不進入施工現場。

 

      （3） 涂料說明書內容應包括涂料技術指標、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、運輸及儲存過程的注意事項等。

 

      （4） 涂料應按《涂料產品的取樣》規定的取樣數目進行抽查，質量應符合規定要求，如不合格，應重新抽查，取樣數目加倍。如仍不合格，則該批涂料為不合格， 拒收。

 

      （5） 涂料儲存期不大于1 年。用戶應按產品說明書所要求的條件儲存。并在儲存期內使用。超過儲存期的涂料應按規定重新檢查，符合要求時方可使用。

 

       4. 防腐涂裝施工環境要求

 

     （1） 因PCCP 管道防腐涂層對施工環境要求較為嚴格，當溫度大于40℃時，防腐涂層固化過快，影響涂層質量。當溫度小于5℃時，防腐涂層固化時間過長或不固化。因此當環境溫度低于5℃和高于40℃時， 不進行防腐涂裝施工，不在雨、霧或4 級以上大風中露天施工。

 

    （2） 被涂管道表面溫度應大于等于露點3 度。

 

    （3） 當大氣相對濕度大于85% 時，不應施工（除產品說明書中特別注明的條件之外）。

 

    （4） 施工場地應保持良好且安全的照明和通風設施，以便涂裝施工，也便于質量檢查。
 

 

    PCCP 管無溶劑環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 管道生產完成后，由管道生產廠家噴水養護并經監理工程師驗收合格后， 使用30t 行吊吊運至旋轉平臺上。吊裝過程中嚴禁對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配合比一至的水泥砂漿進行修補。修補處需經監理工程驗收，合格后方可進行外防腐施工。

 

    （1） 行吊開運至需進行吊裝的PCCP 管道下方。

 

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

 

      卡具就位后，由指揮人員指揮行吊操作員上升吊具，卡具會自動卡到PCCP 管插口上，繼續上升吊具0.5 米，對管道進行吊運。吊運進行吊行走均勻，保證PCCP 管道不會出現大幅度的搖擺。

 

    （3）PCCP 管道吊運至旋轉平臺上方時， 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平臺上方焊置的接觸面上。
 

   
圖1 PCCP管道的吊裝


 

圖2　PCCP管道防腐噴涂旋轉平臺
 

      3. PCCP 管外表面預處理

 

    （1）PCCP 管道就位后，開動旋轉平臺， PCCP 管均勻轉動。

 

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

 

       4. 施工機具的準備

 

       旋轉平臺、升降平臺、雙組分自動噴涂機、6m3 電動空氣壓縮機、蒸汽加熱保溫層等。

 

       5. 涂料加熱

 

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

 

       結合以往PCCP 管道防腐施工經驗， 管道生產廠家會對PCCP 管道進行蒸汽養護。與管道生產廠家進行溝通、協調，從PCCP 管養護蒸汽輸送管道進行分叉接入保溫管，將蒸汽引入特別加工的涂料加熱保溫房內進行涂料加熱。
 

   
圖4 無溶劑環氧煤瀝青涂料預熱工作間
 

 

      6. PCCP 無溶劑環氧煤瀝青涂料噴涂關鍵工作

 

      確定達到設計厚度時的旋轉平臺和升降平臺施工速度和旋轉平臺和升降平臺施工速度的技術措施和試驗方案。

 

    （1） 將加熱后的雙組分涂料分別倒入噴涂機的甲涂料桶和乙涂料桶中，將噴涂壓力調到涂料說明書中要求的壓力。啟動雙組分涂料噴涂中的涂料桶的加熱保溫鍵和電動空氣壓縮機。

 

    （2） 準備噴涂機的同時將第一根試驗用管等分成三分，根據以往的施工經驗， 在實驗中將最底一段調試到以往施工旋轉速度和升降速度，并記錄旋轉速度和升降速度。將中間段的旋轉速度不變一檔和升降速度低一檔；最上一段旋轉速度不變， 升降速度提高一檔。

 

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

 

    （4） 記錄每一次速度變化的數據和施工時間。兩根試驗管涂層實干后，測量每一段的厚度、粘結力等。每一段厚度測量8 個點，求出平均值。根據厚度測量數據和要求厚度，以一次噴涂厚度達到600- 650um 為最佳，從中找出最優的旋轉速度和升降速度以及施工時間。如試驗數據都不能滿足設計要求，需以最接近設計要求厚度的旋轉和升降速度基礎進行速度的調整，直到得到設計要求厚度的速度為止。

 

       7. 預涂

 

       經清潔后的PCCP 管道外表面在噴涂前應先對邊緣、角落及管件連接處等噴涂難以達到的部位用輥涂和刷涂方式進行預涂，以保證這些部位的

漆膜厚度。

 

       8. 噴涂

 

      根據達到最佳設計厚度時的旋轉平臺和升降平臺的試驗速度，試驗時和噴涂壓力進行PCCP 管道大規模噴涂施工。

 

    （1） 使用前用專用清洗溶劑進行噴涂設備清洗，確保管路系統清潔。

 

    （2） 同時將已預熱到40 ~ 60℃的無溶劑環氧瀝青涂料甲乙組份分別攪拌均勻。并分別倒入噴涂機相應的甲乙組分涂料加熱桶內。

 

    （3） 調節噴涂設備，使無溶劑環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 管吊運至旋轉平臺并放穩后， 調節PCCP 管的轉速和升降平臺上塔尖上升速度符合確定值，啟動噴涂設備和轉盤， 按確定值勻速上升，從下向上進行防腐涂料的噴涂。噴涂至管的最高端時，一次關閉噴涂設備、升降平臺和轉盤。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，轉盤按確定速度旋轉， 升降平臺按設計速度上升，采用同向平行噴涂，以達到規定的漆膜厚度和避免漏涂現象。噴槍操作工控制噴槍移動速度，厚度應均勻，各噴涂帶之間應有1/2 的寬度重疊。

 

    （6） 施工結束后，馬上用清洗劑清洗設備。

 

    （7）噴涂完的管件吊裝到堆放位置后， 進行漆膜外觀檢查，發現漏涂的部位及時用同類涂料進行修補。漆膜之缺陷應及時修正，經表面處理后，采用高壓無氣噴涂或手工刷涂，逐度將漆膜補至規定的干膜厚度。

 

    （8） 漆膜如有缺陷應及時修正。經表面處理后，采用高壓無氣噴涂或手工刷涂， 逐度將漆膜補至規定的干膜厚度。

 

    （9） 涂層實干后，用超聲波測厚儀測量涂層厚度，檢驗合格的PCCP 管應在車間內完成外防腐涂裝，表面涂裝損壞部位應在現場進行。

 

    （10） 根據當班用量適量配置涂料，涂料配置好后，應在施工技術要求規定的時間內用完。

 

    （11） 外防腐涂裝材料的使用應按施工圖紙及制造廠的說明書進行。包括涂裝材料品種以及層數、厚度、間隔時間、調配方法等均應嚴格執行。

 

    （12） 噴涂設備及壓力應達到產品說明書的要求，以保證漆膜均勻，平整，光滑。

 

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

 

    （14） 各噴涂層間的噴槍走向應相互垂直，交叉覆蓋。

 

    外防腐層的補口及補傷

 

     1. 在PCCP 管安裝后需要補口時，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勒痕、劃傷等損傷，應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，搭接時應做成階梯形接茬。

 

       3. 補口、補傷處的防腐層結構及所用材料應與管體防腐層相同。

圖7　現場涂層厚度測量



圖8　測量數據符合設計要求



圖9　涂層厚度測量儀器



圖10　技術人員現場質量進行檢查



圖11　成品堆放


圖12　河北省南水北調配套工程保滄干渠保定段管道防腐施工第一標段施工項目部施工現場