南水北调是缓解中国北方水资源严重短缺局面的战略性工程。我国南涝北旱，南水北调工程通过跨流域的水资源合理配置，能大大缓解我国北方水资源严重短缺问题，促进南北方经济、社会与人口、资源、环境的协调发展， 分东线、中线、西线三条调水线。工程沿线地质环境复杂，存在有害介质腐蚀和杂散电流腐蚀危害，必须采取有效的防腐措施，解决南水北调工程PCCP管线的腐蚀问题，提高工程安全和耐久性。本文通过PCCP管外防腐采用无溶剂型环氧煤沥青防腐涂层在保沧干渠项目的应用实例，总结了PCCP管无溶剂型环氧煤沥青外防腐涂层在工程施工中对材料选用、施工方法、补口及补伤、检验标准。

 

    文| 于法鑫 姬传领 江苏帝邦建设工程有限公司

 

    项目概述

 

       保沧干渠工程担负向保定、沧州、廊坊三市12 个县（市）、15 个供水目标、13 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，经定州、安国、博野县城北部至蠡县，在蠡县北王村北侧设调压井， 自调压井以后分为南、北两条干线，南干线至献县、河间，北干线至任丘、文安、大城，文安支线从文安分水口至文安水厂。南干线全线和北干线的任丘以下段采用单管输水，其余为双管输水，管道总长243.571km,设计最大引水流量9.9m3/s.保沧干渠工程按功能、管材结构、控制区段等因素，划分为八大部分，分别为沙河干渠连通工程、主干线输水箱涵、主干线管道工程、南干线工程、北干线自流段工程、北干线一级泵站及输水工程、北干线二级泵站及输水工程、文安支线。

 

       保沧干渠根据其供水目标重要性和引水流量，确定工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3 级，次要建筑物为4 级，临时建筑物为5 级。设计洪水标准为20 年一遇；校核洪水标准为50 年一遇。

 

    保沧干渠首端为钢筋混凝土箱涵，后接有压管道，有压管道管材选用PCCP 管， 管径为DN2200、DN2000,管道工作内压0.6、0.8Mpa.

 

    防腐涂层方案的选择

 

       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机施工；一次喷涂厚度可达600um（含）以上；可允许湿喷。

 

       该漆膜具有优异的抗化学介质腐蚀和渗透性，良好的物理机械性能，还具有优异的电绝缘性、抗水渗透性、抗微生物侵蚀、抗杂散电流、耐热、耐高温骤变等优良性能，漆膜坚韧、耐磨，耐水、耐海水、耐盐雾性能佳。环氧涂层设计干膜厚度600±100μm.

 

       工程在国内首次实施了防腐涂层机械化湿喷技术。利用PCCP 管道保护层辊射设备回转平台和喷枪提升系统，在砂浆保护层辊射完成后，选用无气高压喷涂设备， 在辊射回转平台带动管道旋转过程中，提升设备匀速下降，同时喷枪均匀喷涂雾化涂料至保护层。通过控制回转平台的旋转速度、喷射宽度和压缩空气压力，对涂装漆膜的厚度进行调整。为了保证喷涂质量， 回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， 保证了漆膜均匀，提高了保护层质量和生产效率。
 

 

    防腐材料的选择

 

       1.PCCP 管道外壁防腐材料选用湿喷无溶剂型环氧煤沥青涂料，要求防腐性能好、附着力强。

 

       所采用防腐涂料应有满足规范规定的证明材料，防腐涂料的化学成分、性能指标测试结果应满足要求。并附具有相应资格的检验机构的报告书和对饮用水无害的证明书。

 

        2. 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，能起长期有效的保护作用。

 

       它具有使涂层光亮、致密、坚韧、耐磨，特别是对湿态和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。

 

      （2） 涂料应无溶剂，不会对施工环境产生污染，对人体无害，绿色环保；
 
      （3） 涂层必须具备高绝缘特性和抗腐蚀介质渗透功能；

 

      （4） 涂层与混凝土有很好的附着力， 可直接在初凝的水泥砂浆（湿喷）；

 

      （5） 涂料固化时间短、耐磨等物理机械性能优良、适应PCCP 管短期的吊装、运输和铺设施工；

 

      （6） 涂料适应全自动喷涂， 一次喷涂即可符合规定厚度。

 

        3. 选择材料的规定

 

     （1） 底漆、面漆、固化剂和稀释剂四种配套材料应由同一生产厂供应。

 

      （2） 涂料有包括厂名、生产日期、存放期限等内容完整的商品标志、产品使用说明书及质量合格证、材料检验报告，否则不进入施工现场。

 

      （3） 涂料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， 拒收。

 

      （5） 涂料储存期不大于1 年。用户应按产品说明书所要求的条件储存。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。

 

       4. 防腐涂装施工环境要求

 

     （1） 因PCCP 管道防腐涂层对施工环境要求较为严格，当温度大于40℃时，防腐涂层固化过快，影响涂层质量。当温度小于5℃时，防腐涂层固化时间过长或不固化。因此当环境温度低于5℃和高于40℃时， 不进行防腐涂装施工，不在雨、雾或4 级以上大风中露天施工。

 

    （2） 被涂管道表面温度应大于等于露点3 度。

 

    （3） 当大气相对湿度大于85% 时，不应施工（除产品说明书中特别注明的条件之外）。

 

    （4） 施工场地应保持良好且安全的照明和通风设施，以便涂装施工，也便于质量检查。
 

 

    PCCP 管无溶剂环氧煤沥青外防腐的施工方法

 

            1.PCCP 管外壁防腐喷涂施工工艺流程
 

  

   
       2.PCCP 管吊装

 

       PCCP 管道生产完成后，由管道生产厂家喷水养护并经监理工程师验收合格后， 使用30t 行吊吊运至旋转平台上。吊装过程中严禁对PCCP 管道碰撞。如有掉灰和碰撞处，需用与PCCP 管道外壁的水泥砂浆层材质配合比一至的水泥砂浆进行修补。修补处需经监理工程验收，合格后方可进行外防腐施工。

 

    （1） 行吊开运至需进行吊装的PCCP 管道下方。

 

    （2） 将行吊卡具与PCCP 管道插口进行对位，下方由专人进行指挥卡具的移动。

 

      卡具就位后，由指挥人员指挥行吊操作员上升吊具，卡具会自动卡到PCCP 管插口上，继续上升吊具0.5 米，对管道进行吊运。吊运进行吊行走均匀，保证PCCP 管道不会出现大幅度的摇摆。

 

    （3）PCCP 管道吊运至旋转平台上方时， 由下方指挥人员指挥行吊操作员放置管道， 要求PCCP 管道均匀的放置在旋转平台上方焊置的接触面上。
 

   
图1 PCCP管道的吊装


 

图2　PCCP管道防腐喷涂旋转平台
 

      3. PCCP 管外表面预处理

 

    （1）PCCP 管道就位后，开动旋转平台， PCCP 管均匀转动。

 

    （2） 开动6m3 电动空气压缩机，由专人持气管对PCCP 管表面进行高压空气吹扫，清理管道表面疏松的混凝土面、浮浆、水泥翻沫及泥土。

 

       4. 施工机具的准备

 

       旋转平台、升降平台、双组分自动喷涂机、6m3 电动空气压缩机、蒸汽加热保温层等。

 

       5. 涂料加热

 

       PCCP 管道喷涂的无溶剂环氧煤沥青涂料为甲乙双组分混合涂料，属于高粘度的涂料，在喷涂前必须预先对甲乙组份分别进行预热，再对粘稠的无溶剂环氧涂料预热到40-70℃即可获得较低的粘度以适合进料和雾化。

 

       结合以往PCCP 管道防腐施工经验， 管道生产厂家会对PCCP 管道进行蒸汽养护。与管道生产厂家进行沟通、协调，从PCCP 管养护蒸汽输送管道进行分叉接入保温管，将蒸汽引入特别加工的涂料加热保温房内进行涂料加热。
 

   
图4 无溶剂环氧煤沥青涂料预热工作间
 

 

      6. PCCP 无溶剂环氧煤沥青涂料喷涂关键工作

 

      确定达到设计厚度时的旋转平台和升降平台施工速度和旋转平台和升降平台施工速度的技术措施和试验方案。

 

    （1） 将加热后的双组分涂料分别倒入喷涂机的甲涂料桶和乙涂料桶中，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。

 

    （2） 准备喷涂机的同时将第一根试验用管等分成三分，根据以往的施工经验， 在实验中将最底一段调试到以往施工旋转速度和升降速度，并记录旋转速度和升降速度。将中间段的旋转速度不变一档和升降速度低一档；最上一段旋转速度不变， 升降速度提高一档。

 

    （3） 第二根试验用管同样三等分，试验时最底段旋转速度比第一根高一档，旋转速度不变，中间段旋转速度比第一根低一档，旋转速度不变，最上段旋转速度高一档，升降速度也高一档。

 

    （4） 记录每一次速度变化的数据和施工时间。两根试验管涂层实干后，测量每一段的厚度、粘结力等。每一段厚度测量8 个点，求出平均值。根据厚度测量数据和要求厚度，以一次喷涂厚度达到600- 650um 为最佳，从中找出最优的旋转速度和升降速度以及施工时间。如试验数据都不能满足设计要求，需以最接近设计要求厚度的旋转和升降速度基础进行速度的调整，直到得到设计要求厚度的速度为止。

 

       7. 预涂

 

       经清洁后的PCCP 管道外表面在喷涂前应先对边缘、角落及管件连接处等喷涂难以达到的部位用辊涂和刷涂方式进行预涂，以保证这些部位的

漆膜厚度。

 

       8. 喷涂

 

      根据达到最佳设计厚度时的旋转平台和升降平台的试验速度，试验时和喷涂压力进行PCCP 管道大规模喷涂施工。

 

    （1） 使用前用专用清洗溶剂进行喷涂设备清洗，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甲乙组份分别搅拌均匀。并分别倒入喷涂机相应的甲乙组分涂料加热桶内。

 

    （3） 调节喷涂设备，使无溶剂环氧煤沥青防腐蚀涂料按甲组份∶乙组份= 1∶1 （重量比或体积比）混合。

 

    （4）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，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。喷涂至管的最高端时，一次关闭喷涂设备、升降平台和转盘。喷涂距离为100~450mm,喷枪尽可能与基体表面成直角，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漏涂现象。喷枪操作工控制喷枪移动速度，厚度应均匀，各喷涂带之间应有1/2 的宽度重叠。

 

    （6） 施工结束后，马上用清洗剂清洗设备。

 

    （7）喷涂完的管件吊装到堆放位置后， 进行漆膜外观检查，发现漏涂的部位及时用同类涂料进行修补。漆膜之缺陷应及时修正，经表面处理后，采用高压无气喷涂或手工刷涂，逐度将漆膜补至规定的干膜厚度。

 

    （8） 漆膜如有缺陷应及时修正。经表面处理后，采用高压无气喷涂或手工刷涂， 逐度将漆膜补至规定的干膜厚度。

 

    （9） 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。

 

    （10） 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。

 

    （11） 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。

 

    （12） 喷涂设备及压力应达到产品说明书的要求，以保证漆膜均匀，平整，光滑。

 

    （13） 控制喷枪移动速度，厚度应均匀， 各喷涂带之间应有1/3 的宽度重叠。

 

    （14） 各喷涂层间的喷枪走向应相互垂直，交叉覆盖。

 

    外防腐层的补口及补伤

 

     1. 在PCCP 管安装后需要补口时，首先检查表面是否符合要求，然后配置适量的涂料，待熟化后在两边各不少于100 mm 的搭接处开始喷涂施工。

 

      2. 如在管道吊装或安装过程中出现勒痕、划伤等损伤，应将损坏的防腐层表面清理干净，用砂纸打毛损伤面及周围（不小于100mm）的防腐层，搭接时应做成阶梯形接茬。

 

       3. 补口、补伤处的防腐层结构及所用材料应与管体防腐层相同。

图7　现场涂层厚度测量



图8　测量数据符合设计要求



图9　涂层厚度测量仪器



图10　技术人员现场质量进行检查



图11　成品堆放


图12　河北省南水北调配套工程保沧干渠保定段管道防腐施工第一标段施工项目部施工现场