PCCP管无溶剂型环氧煤沥青外防腐在南水北调工程的应用

毕研峰 于法鑫 孙晓伟 杨敦丞 毕士君 马 征

（河北维立方科技有限公司，河北 唐山 063205）

1 项目概述

保沧干渠工程担负向保定、沧州、廊坊三市达到十几个供水目标的供水任务，是河北省南水北调配套工程的重要组成部分。干渠采用管道输水，经三市县城北部至蠡县，在蠡县铺设南、北两条干线并设置的调压井，在南干线又涉及到六县至文安水厂，管道总长约200多公里，设计最大引水流量10m3/s。大部分为有压管道，管材选用PCCP管，管径为DN2000、 DN2200，管道工作内压小于0.8（MPa）。

2 选择PCCP管的优越性

造价比钢管低，使用寿命长、口径大。可以承受较高的工作压力和外部荷载，接口采用钢板冷加工成型，加工精度高。采用双橡胶圈，密封性能好，接口较为简单，在每根管插口的密封圈之间留有试压接口，调试方便等。

3 PCCP管外壁水泥砂浆保护层防腐的重要性

PCCP管最外的混凝土保护层是防止管道外界腐蚀性离子“入侵”的第一道防线，具有保护高强度预应力钢丝和钢筒的功能。由于该混凝土保护层是以混凝土喷浆工艺形成，无抹平状态，属于多孔性复合材料的表面。虽然混凝土保护层有一定的厚度，但是与通常的浇注混凝土比较，在材料本身的密实性较低、而且表面粗糙度差值大并存有孔隙等现状，所处埋地中腐蚀性离子就比较容易渗透通过混凝土保护层。一旦腐蚀性离子通过了混凝土喷浆保护层，首先是侵蚀到预应力钢丝，然后再侵入到钢筒，因此，为了更有效的防止预应力钢丝的腐蚀而必须对PCCP管外壁混凝土保护层作好防腐蚀措施。

4 湿喷无溶剂型环氧煤沥青涂料性能

（1）湿喷无溶剂型环氧煤沥青涂料是双组份防腐蚀涂料，由改性环氧树脂、煤焦油、特殊固化剂、颜填料及各种助剂组成。有效地隔绝各种腐蚀介质的渗透，并具有优异的绝缘性，耐阴极剥离性，固含量高。涂料涂层致密、坚韧、耐磨。对钢结构和混凝土基材都有很强的附着力和相容性。对土壤中的酸、碱、盐和细菌有优异的防腐蚀性能，能有效地隔绝各种腐蚀介质的渗透，起到长期有效的保护作用；

（2）具有涂层光亮、致密、坚韧、耐磨，特别是对湿态初凝的混凝土基材有很强的附着力和相溶性。对土壤中的酸、碱、盐和细菌有优异的防腐性,其技术指标如表1所示；

表1 无溶剂双组份环氧煤沥青涂料和涂层技术指标

（3）湿喷无溶剂型环氧煤沥青涂料，不会对施工环境造成污染，对人体无害，绿色环保；

（4）涂层具备绝缘特性和抗腐蚀介质渗透功能；

（5）涂层与混凝土有很好的附着力，可直接在初凝的水泥砂浆进行湿喷；

（6）涂料适应全自动喷涂，一次喷涂即可符合要求600μm厚度。

5 防腐材料的要求

（1）无溶剂型环氧煤沥青涂料AB组份和清洗剂应同一生产厂供应；

（2）涂料包装应有商品标志，内容包括：厂名、生产日期、存放期限等,应有产品使用说明书及质量合格证、材料检验报告；

（3）说明书内容应包括涂料技术指标、各组分的配合比例、漆料配制后的使用期、涂敷使用方法、参考用量、运输及储存过程的注意事项等；

（4）涂料应按《涂料产品的取样》规定的取样数目进行抽查，质量应符合规定要求，如不合格，应重新抽查，取样数目加倍。如仍不合格，则该批涂料为不合格；

（5）涂料储存期不大于1年。用户应按产品说明书要求的条件储存，并在储存期内使用，超过储存期的涂料应按规定重新检查，符合要求时方可使用。

6 防腐施工工艺与要求

（1）PCCP管外防腐采用无溶剂型环氧煤沥青防腐涂层，在管道生产厂家完成。涂料适应双组份加热自动喷涂设备施工，涂厚度要求600um；

（2）PCCP管外保护层的防腐涂装采用了机械化湿喷方法：

1）利用生产PCCP管外保护层旋转设备的平台和砂浆喷枪提升系统，在砂浆保护层喷射完成经监理工程师验收合格后待下道程序；

2）防腐前的程序和要求：应对PCCP管表面进行吹扫，清理管道表面等杂物。随后把高压无气加温型涂料喷涂设备安装在喷射旋转平台上，启动设备使其平台、管道旋转，在旋转过程中，确保提升系统匀速上升和下降，此时喷枪均匀喷涂雾化涂料至保护层基面。通过控制旋转平台的旋转速度、喷射宽度、压缩空气压力大小和A、B料管阀门所给出的流量，对涂装漆膜的厚度进行调整。为了保证喷涂质量，旋转平台旋转一周喷枪向下移动1/2喷射宽度，即各喷涂带之间有1/2的宽度重叠，保证漆膜厚度均匀，提高了保护层质量及生产效率。

7 防腐涂装施工环境要求

（1）PCCP管防腐涂层应在温度5～40℃的环境下施工，不应在雨、雾或4级以上大风中露天施工；

（2）管道表面温度应不小于露点3度；

（3）大气相对湿度应小于85% ，方可施工（特殊情况及产品说明书中特别注明的条件除外）；

（4）施工场地应保持安全的照明和通风设施，以便涂装施工及质量检查。

8 PCCP管外壁防腐喷涂施工

8.1 PCCP管外壁防腐喷涂施工工艺流程，如图1所示

图1 PCCP管外壁防腐喷涂施工工艺流程图

图2 PCCP管外防腐前状态

图3 PCCP管外防腐后表面状态

8.2 施工机具的准备

旋转平台、升降平台、双组分自动喷涂机、空气压缩机、蒸汽加热保温层等，处于可使用状态。

8.3 涂料加热

（1）喷涂前应预先对AB双组份混合涂料分别进行预热，预热温度40～60℃以适合进料和雾化；

（2）从PCCP管养护蒸汽输送管道进行分叉接入保温管，将蒸汽引入涂料加热保温房内进行涂料加热，如图4、图5所示；

图4 GRACO（固瑞克）公司生产的双组份

图5 无溶剂环氧煤沥青涂料预热工作间高压无气喷涂设备及工作间

（3）PCCP管无溶剂环氧煤沥青涂料，喷涂关键工作是确定适合的，能达到涂层设计厚度时的旋转平台、升降平台施工速度的技术措施和试验方案；

（4）将加热后的双组分涂料分别装入喷涂机的A涂料桶和B涂料桶中，将喷涂压力调到涂料说明书中要求的压力。启动双组分涂料喷涂中的涂料桶的加热保温键和电动空气压缩机。

9 预涂

清洁后的PCCP管外表面在喷涂前，应先对边缘、角落及管件连接处等部位采用辊涂或刷涂方式进行预涂，以保证这些部位的漆膜厚度。

10 喷涂

选用适合涂层设计厚度时的旋转平台、升降平台施工的速度，进行PCCP管喷涂施工。

（1）喷涂前用专用清洗溶剂对喷涂设备进行清洗，确保管路系统清洁；

（2）同时将已预热到40～60℃的无溶剂环氧沥青涂料AB组份分别搅拌均匀，并分别倒入喷涂机相应的AB组分涂料加热桶内；

（3）调节喷涂设备，使无溶剂环氧煤沥青涂料按A组份∶B组份＝1∶1（重量比或体积比）混合；

（4）把PCCP管吊运至旋转平台并放稳后，调节PCCP管的转速和升降平台上塔尖上升速度，符合确定值后，启动喷涂设备和转盘，按确定值匀速上升，从下向上进行防腐涂料的喷涂。喷涂到管的最高端时，依次关闭喷涂设备、升降平台和转盘。喷涂距离为100～450mm，喷枪宜与基体表面成直角，不得小于45°；

（5）喷涂时，转盘按确定速度旋转，升降平台按设计速度上升，采用同向平行喷涂，以达到规定的漆膜厚度和避免出现漏涂。操作时控制喷枪移动速度，使厚度均匀，各喷涂带之间应有1/2的宽度重叠。喷涂施工如图7、图8所示；

（6）施工结束后，马上用清洗剂清洗设备；

（7）喷涂完的管件吊运到堆放位置后，进行漆膜外观检查，发现漏涂的部位及时用同型号涂料进行修补。漆膜之缺陷应及时修正，经表面处理后，采用高压无气喷涂，逐步将漆膜补至规定的干膜厚度；

（8）涂层实干后，用超声波测厚仪测量涂层厚度，检验合格的PCCP管应在车间内完成外防腐涂装，表面涂装损坏部位应在现场进行；

（9）根据当班用量适量配置涂料，涂料配置好后，应在施工技术要求规定的时间内用完；

（10）外防腐涂装材料的使用应按施工图纸及制造厂的说明书进行。包括涂装材料品种以及层数、厚度、间隔时间、调配方法等均应严格执行。

无溶剂环氧煤沥青涂料喷涂现场如图6、图7所示。

图6 PCCP管防腐后外观质量检查

图7 PCCP管外防腐后成品养护

11 施工安全及注意事项

（1）由于涂料，清洗剂是易挥发、易燃材料，应严禁明火；

（2）材料加温时应防止电器短路装设安全保护的双重装置；

（3）喷涂时禁止气管、A、B料管的挤压、受阻、堵塞；

（4）禁止在雨、雪、雾和4级以上风力天气下，进行喷涂作业；

（5）喷涂时的环境温度宜在0～35℃进行；

（6）喷涂AB材料时加温宜控制在40～60℃，据环境温度可调。

12 检验标准

（1）外观：防腐管应逐根目测检查，防腐层表面应平整、光滑、厚度均匀、无露底、无针孔、无皱纹、无漏涂、无裂缝，表面无流挂；

（2）防腐管干膜厚度：用磁性测厚仪检查，漆膜厚度为600µm；

（3）防腐管粘结力：不合格的，不允许补涂处理，应铲掉全部防腐层，重新进行防腐层施工。

PCCP管防腐后外观质量检查 及PCCP管外防腐后成品养护如图8、图9所示。

图8 PCCP管防腐后外观质量检查

图9 PCCP管外防腐后成品养护

13 PCCP管成品安装后现场

PCCP管成品安装后现场，如图10～图12所示。

图11 PCCP管成品后安装现场一

图12 PCCP管成品后安装现场三

图13 PCCP管的吊装

图14 PCCP管防腐喷涂旋转平台

14 PCCP管防腐后吊装要求

（1）防腐后的PCCP管在吊装过程中禁止管道碰撞到任何物体；

（2）若确有掉灰碰撞损伤，应用与PCCP管外壁相同配比一致的水泥砂浆进行修补和防腐涂层的修补。修补好后应经监理工程师验收合格后方可进行防腐成品管的养护。

15 管道成品后的运输、安装时对防腐层破损修复及补口要求

15.1 防腐层损坏的修复

（1）先清理基层表面杂物，再采用硬质塑料刷对损坏处进行打磨、清理；

（2）用调配好的环氧封闭底漆涂刷一遍、之后再用原无溶剂环氧煤沥青涂料，涂刷至破损处外围100mm的防腐层，厚度应大于原涂层厚度的25%，以防修复处再次受损；

15.2 砂浆层与防腐层块状破损的修复

（1）清理基层表面杂物，再采用硬质塑料刷打磨、清理；

（2）湿润后，用调配好的砂浆进行修补（若深度较深时可分层涂抹）并进行养护，之后用调好的环氧封闭底漆涂刷一遍，再用原无溶剂环氧煤沥青涂料涂刷装至破损处外围100mm的防腐层，，厚度大于原涂层厚度的25%，以防修复处再次受损；

（3）PCCP管连接处的补口防腐，首先应对接口处2～4cm宽缝的清理、采用硬质塑料电动小圆刷打磨及清扫，随后进行注模的安装，采用加热灌注法注入沥青橡胶胶液，使其密实、外表光滑、平整，使其沥青橡胶胶体掩边至来10cm+-3要求。

PCCP管补口前状态及补口后状态，如图15、图16所示。

图15 PCCP管补口前状态

图16 PCCP管补口后状态