PCCP管道生产中的缠丝工序分析

杜 鹏 王 建（山东电力管道工程公司，山东 泰安 271222）

PCCP管道生产中的缠丝工序分析

杜 鹏 王 建（山东电力管道工程公司，山东 泰安 271222）

本文在研究的过程中结合了具体的实际工程，对PCCP管道的施工工序进行了简单的介绍。在论述的过程中分别从技术要求以及质量验收标准等多个层次对缠丝工作进行了较为详细的论述，并指出在进行工作的过程中应当注意的问题，并建立了一个PCCP寿命预测模型，希望能够在最大限度上提供PCCP的管道的运行安全。

PCCP管道；缠丝工序；寿命预测模型；

1 工程概括

该工程全线总长超过了1500km，输送水源的主要干线位于北京房山区惠南庄，从该处的出水管，终点至大宁水库副坝下新建的大宁调压池。输水主要线路的管道采用的是PCCP型压力管道，内径达到了4.0m，呈双排布置。主干线管道的整体长度接近于57.15km。其中包括明挖沟槽铺设管道、洞内穿管以及暗挖顶管段。采用暗挖顶管段这种方式主要是因为在管线沿线存在比较重要的交通公路以及铁路，大范围的开挖可能会对其使用造成一定的威胁，采取这种方式进行铺设的管道长度为531m。而洞内穿管段为隧洞段，总长约为1.58km，其余管道铺设方法则为明挖段。

该项工程属于我国南水北调工程中十分重要的一个主干线，其能够有效的解决我国北方多年来面对的水资源短缺的问题，因此必须采取积极有效的措施保证其使用性能符合要求。在前期材料选择方面，为了能够满足质量要求选取了PCCP管道，管道直径为4m，工作压力根据实际情况确定为两个即0.6MPa以及0.8MPa。同时在确定管壁厚度的过程中也进行了十分精确的计算，最终根据工作环境的不同确定了三种厚度即300mm、350mm以及380mm，单层缠丝的保护层厚度达到了27mm，双层缠丝的保护层厚度达到了41mm，材料总重达到了66t左右。

2 施工工序

2.1 钢丝进场

在钢丝正式进场的过程中，相关的材料供应商必须向有关单位提供该批钢丝的物理强度参数例如其抗拉、断裂等等，同时还应当提供该批钢材的化学成分报告以及钢丝在拉拔的过程中表面的温度报告。上述所有的指标都要符合我国相关规范例如GB/T5223的规定。

2.2 钢丝的检验

首先就是对预应力钢丝的外观进行有效的检测。对于刚刚进厂的钢丝首先要做的就是对其外观进行检测，例如整体的外包装是否符合规范要求，同时还要观察钢丝表面是否存在生锈或者断裂的情况。

其次就是对该批钢丝进行抽样检测。通常情况在对钢丝的氢脆性灵敏度性能进行完实验之后，还应当按照有关标准从每五盘钢丝中抽取一盘，对其相关的物理性能进行力学实验。

如果钢丝被使用在管芯，那么其力学性能应当满足相关规范所规定的预应力混凝土管用冷拔钢丝的有关标准。同时其抗拉强度应当小于ASTM A648标准中的Ⅲ类钢丝。同时还要对钢丝的直径进行有效的选择，一般来说应当将其控制在5mm~8mm之间。而钢丝在拔制的过程中，表面的温度不应当超过182℃。

2.3 缠丝工序

2.3.1 技术要求

通常情况下，在制作缠绕幻想预应力钢丝的过程中普遍使用的方法就是机械法，在制作完毕之后由相关的技术人员对其力学性能、直径以及外观质量进行有效的检验，只有在其符合规范要求之后才能进行使用。以下则是相关标准。

首先在预应力钢丝的外观方面，钢丝不应当有裂纹或者油渍，表面不应当存在十分明显的凹坑，也不得存在十分明显的拉痕或者机械损伤。同时对所缠管芯也存在要求，其在经过模具加工并冷却到常温的过程中，只有到混凝土的抗压强度超过设计强度50%以上时方可进行缠丝工序。对于混凝土管芯的外表面有一定的质量要求，当其表面出现深度超过5mm，或者错位缺陷达到16mm以上时，必须在进行缠丝之前进行适当的修补。管芯经过技术人员检测合格之后，应当做好相应的标识工作。盘间的钢丝接头使用绑扎机进行搭接绑扎，连接处的强度不应当低于母材的最小极限抗拉强度。在进行缠丝的过程中，表面温度应当大于2℃，在缠丝的过程中要使用水泥净浆喷涂在管芯的外表面上。缠绕钢丝的间距应当尽量的保持平均，沿着长度方向的600mm范围之内，钢丝缠绕的圈数要适当的大于设计圈数。

在进行双层缠丝的过程中，第一层钢丝要使用水泥砂浆覆盖并进行养护，覆盖层的厚度要小于钢丝直径。第二层钢丝在缠绕的过程中水泥强度要大于50%的砂浆保护层设计强度。

2.3.2 质量验收标准

缠丝的过程中必须由相关技术人员对缠丝的强度进行有效的校对，并将检测结果备案。缠丝的间距应当控制均匀，沿着管道的长度方向所缠绕的方向应当大于设计圈数。最后还要对钢丝的外观质量进行检查，不得有裂纹或者油渍，也不得出现机械损伤等情况。

2.3.3 缠丝中应注意的事项

要有效的利用好阴极保护钢带的重要作用，在将薄钢带焊接按章完毕之后应当短时间内进行缠丝工作，以免长时间暴露在外部环境下出现锈蚀的情况。如果由于客观原因未及时进行缠丝，那么在正式缠丝之前要进行除锈的工作，确保两者之间能够良好的接触在一起。

缠丝与喷浆两个工序之间应当进行有效的衔接，当钢丝缠绕在管芯之后，保护层厚度的高低将起到十分关键的作用。其自身的密集性、抗渗性以及强度和钢丝的抗腐蚀能力都有着十分大的影响。在缠丝工序完成之后，应当对其进行必要的保护，不应当长时间的将其暴露于空气之中，要控制在48h之内。同时还应当在短时间内进行辊射操作，从而防止钢丝受到水分以及氯离子的影响。

混凝土的碱集料反应。混凝土碱和集料中的碱活性矿物成分会在混凝土凝固之后缓慢的发生化学反应，逐渐的生成胶凝物质，之后还会不断的吸收空气中的水蒸气而逐渐膨胀，导致混凝土由内而外的出现裂缝，这对于管道的整体质量将会产生十分大的危害。对于本案例中的工程来说，为了防止这种情况的发生，特意从河北省选择了适当的材料。同时还在拌和的过程中掺入了掺合料，有效的降低混凝土孔缝溶液中的碱离子浓度，从而对碱集料的反应起到良好的抑制作用。

最后就是经过缠丝之后管芯的运输问题，从操作台向储运地或者工地进行吊运的过程中，应当采取有效的措施防止管芯不会受到横向力的作用，防止钢丝内部产生集中力，导致其遭受到不良的损伤。

预应力钢丝在生产的过程中要尽量避免过高的抽拉速度，同时也要避免较高的温度或者过高的抗拉强度，应对其进行氢脆化灵敏度试验，保证其质量符合要求。要控制水泥、外加剂含碱量和活性集料的含量，并定期进行检测，有效的避免碱集料反应。但是对于从同一地区采集到的集料，必须进行高度的关注，防止出现碱集料反应。保护层是保障PCCP管耐久性符合要求的关键性因素，为了满足耐久性符合要求，可以采取以下三种措施即掺加混合料、施加涂料保护或者采取阴极保护。相关的研究人员要加大对电化学再生技术的研究工作，并建立有效的PCCP寿命预测模型，通过多种多样的手段保证PCCP管材的质量能够符合要求。

3 结 语

目前在我国范围内，绝大多数的引水工程所使用的管道材料都是PCCP管道，而本案例中直径达到4m的PCCP管道在我国还实属首例，因此在生产以及施工的过程中会面临比较多的问题。同时，本案例中所使用的直径为7mm的预应力钢丝在我国也是第一次使用，在其制造的过程中也会存在问题。PCCP管道有着十分多的优点，很多研究学者都认为这种管道的使用寿命将会超过75年，而且其在制造的过程中也并不会受到工艺过多的影响。

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Analysis of winding process in PCCP pipe production

In the course of the study combining the specific practical engineering,the construction process of PCCP pipe is briefly introduced.In the process of discussing respectively from multiple levels of technical requirements and quality acceptance standard of wrapping work are discussed in detail,and points out that should be paid attention to in the course of the work in question,and to establish a prediction model of a PCCP life,hope to be able to provide the safe operation of PCCP pipeline in the maximum.

PCCP pipeline;winding process;life prediction model

TU528.79 TV672

B

1003-8965(2017)05-0090-02