鄺任廷，何智超，王啟茂，李連敏

（中國水利水電第八工程局有限公司機(jī)電公司，湖南 長沙 410004）

引 言

珠江三角洲水資源配置工程土建施工A4標(biāo)內(nèi)襯鋼管內(nèi)徑4.8 m，壁厚20 mm，外壁設(shè)有高120 mm，間距1.2 m加勁環(huán)。內(nèi)襯銅管內(nèi)防腐層采用熔結(jié)環(huán)氧防腐涂料防腐，環(huán)氧粉末材料需達(dá)到飲用水衛(wèi)生指標(biāo)，內(nèi)襯鋼管需采用中頻加熱器加溫至（180～230）℃±10℃時進(jìn)行噴涂，最小干膜厚度不小于450μm，涂料耐久性要求達(dá)到50年。熔結(jié)環(huán)氧防腐鋼管內(nèi)壁的環(huán)縫、灌漿孔等補(bǔ)口處的防腐采用無溶劑環(huán)氧液體涂料。安裝環(huán)縫兩側(cè)各150 mm，在表面預(yù)處理后，應(yīng)涂刷不影響焊接質(zhì)量的車間底漆。環(huán)縫焊接后，應(yīng)進(jìn)行二次除銹，再用人工涂刷或小型高壓噴漆機(jī)械施噴無溶劑環(huán)氧液體涂料，兩側(cè)寬度各200mm，最小干膜厚度不小于800μm。本鋼管防腐工程采用西安海德信生產(chǎn)的中頻加熱噴涂設(shè)備DN4 800 mm。此設(shè)備為新研制設(shè)備（國內(nèi)外僅此1臺）。

1 概 況

珠江三角洲水資源配置工程由輸水干線（鯉魚洲取水口至羅田水庫）、深圳分干線（羅田水庫至公明水庫）、東莞分干線（羅田水庫至松木山水庫）和南沙支線（高新沙水庫至黃閣水廠）組成，輸水線路總長度113.2 km。

A4標(biāo)段總長約7.57 km的雙線輸水隧道，內(nèi)襯采用壓力鋼管，鋼管采用鋼材Q355C，壁厚為20 mm，內(nèi)徑4.8 m，鋼管外側(cè)設(shè)置加勁環(huán)，加勁環(huán)采用鋼材Q355C，高120 mm，寬24 mm，間距1.2 m。間隔6 m設(shè)置1個澆筑自密實(shí)混凝土斷面，每個斷面布置了3個澆筑孔。鋼管在鋼管廠按12 m/段制造成型出廠。

2 鋼管防腐設(shè)備

2.1 鋼管除銹系統(tǒng)

鋼管除銹系統(tǒng)由內(nèi)壁拋丸清理機(jī)、外壁拋丸清理機(jī)及加勁環(huán)拋丸清理機(jī)、除塵系統(tǒng)組成，內(nèi)、外加勁環(huán)拋丸清理機(jī)由清理室、提升機(jī)、供丸系統(tǒng)、螺旋輸送器、分離器、拋丸器、除塵系統(tǒng)、空壓機(jī)、臺車及電氣系統(tǒng)組成。如圖1。

圖1 鋼管除銹設(shè)備

2.2 鋼管加熱噴涂系統(tǒng)

鋼管加熱系統(tǒng)由中頻電源柜、鋼管中頻加熱感應(yīng)器、溫度監(jiān)測系統(tǒng)、閉式冷卻塔組成，鋼管中頻加熱感應(yīng)器由內(nèi)壁中頻加熱感應(yīng)器及加勁環(huán)中頻加熱感應(yīng)器組成，總功率為1 500 kW；溫度監(jiān)測系統(tǒng)由TV40紅外熱像儀及測溫筆組成，溫度監(jiān)測系統(tǒng)可提供實(shí)時圖像采集、進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)存儲、導(dǎo)出。

環(huán)氧粉末噴涂系統(tǒng)由噴涂控制柜、粉末自動噴槍、供粉桶、粉末回收系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)組成。如圖2。

圖2 鋼管加熱系統(tǒng)

2.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由PLC模塊及觸摸屏控制系統(tǒng)組成，內(nèi)部通訊方式為以太網(wǎng)通訊，設(shè)備通過PLC進(jìn)行控制，主要數(shù)據(jù)通過模擬量、485通訊、無線接收等采集。設(shè)備工作流程及主要監(jiān)測數(shù)據(jù)可在觸摸屏上實(shí)時顯示。

3 防腐涂料存放要求

1）防腐原材料采購前提供材料的產(chǎn)品說明書、產(chǎn)品批號、合格證和第三方檢測檢驗(yàn)報告等資料，確定材料性能是否符合合同條款及防腐技術(shù)要求的各項(xiàng)性能要求。

2）材料入庫由物資部門負(fù)責(zé)驗(yàn)收并報監(jiān)理工程師查驗(yàn)，防腐涂料到貨并驗(yàn)收合格后，現(xiàn)場隨機(jī)取樣，經(jīng)第三方檢測機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格后方可使用，涂料存放在專用的恒溫恒濕庫房內(nèi)，庫房內(nèi)設(shè)置恒溫恒濕設(shè)備（空調(diào)），庫房地面及四周鋪設(shè)防潮布，保證庫房內(nèi)溫度≤23°，相對濕度65%；庫房內(nèi)做好防爆防護(hù)，且防腐涂料存放倉庫要保持良好的通風(fēng)。防腐涂料存放及施工現(xiàn)場嚴(yán)格禁止明火、抽煙以及防止鐵器跌落、敲打等不當(dāng)施工導(dǎo)致的火星。電器設(shè)備應(yīng)具有防爆裝置，防止靜電著火。

3）已采購的原材料按品種型號分類存放，不得混放，倉庫內(nèi)設(shè)置防爆型照明燈，保持良好的送排風(fēng)設(shè)施。油漆存放應(yīng)設(shè)置隔離帶，無關(guān)人員禁止靠近存放倉庫。

4）倉庫應(yīng)經(jīng)常開門通風(fēng)，保持空氣流暢，便于室內(nèi)可燃?xì)怏w的排放。

5）涂料存放，底部應(yīng)有墊層，防止日光直射。

4 防腐施工流程圖（圖3 ）

圖3 防腐施工流程圖

5 表面預(yù)處理

5.1 表面預(yù)處理要求

表面預(yù)處理應(yīng)滿足《熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂料的防腐蝕涂裝》（GB/T 18593）等規(guī)范的要求。在預(yù)處理前，鋼材表面的焊渣、毛刺、油脂等污物應(yīng)清除干凈。表面預(yù)處理除銹等級應(yīng)達(dá)到（GB/T 8923.1）規(guī)定的Sa2.5級、涂覆涂料前鋼材表面的灰塵評定（壓敏膠帶法）應(yīng)達(dá)到（GB/T 18570.3）規(guī)定的2級；鹽分含量≤20 mg/m2（GB/T 18570.2），如果測定值超過20 mg/m2，應(yīng)用含有清潔劑的清潔水清洗。

5.2 表面預(yù)處理工藝

表面預(yù)處理工藝流程：鋼管轉(zhuǎn)運(yùn)—→除銹準(zhǔn)備—→開始除銹（除銹時觀察鋼管限位輥輪的位置及與加勁環(huán)的接觸情況，防止串管導(dǎo)致設(shè)備減速機(jī)及軸承座損壞）—→除銹完成—→鋼管清理—→驗(yàn)收—→鋼管轉(zhuǎn)運(yùn)。

1）拋丸除銹。待準(zhǔn)備工作完成后，依次打開除塵引風(fēng)電機(jī)、分離器、提升機(jī)、螺旋輸送器、拋丸器，拋丸機(jī)與運(yùn)管小車開始工作，彈丸閘門由氣動系統(tǒng)驅(qū)動打開，彈丸通過自由落體進(jìn)入拋丸器料斗;彈丸通過管道流入導(dǎo)向管進(jìn)入分丸輪中，預(yù)加速后經(jīng)定向套窗口拋出，經(jīng)葉片再加速后拋射至鋼管表面，使鋼管表面氧化皮，銹層、焊渣等附著物脫落，使鋼管達(dá)到金屬白色。

運(yùn)管小車托輥旋轉(zhuǎn)帶動鋼管旋轉(zhuǎn)，拋丸機(jī)沿鋼管長度方向逐圈對鋼管進(jìn)行拋丸除銹，每圈進(jìn)行兩遍拋丸，每完成一圈拋丸除銹，將內(nèi)外拋丸機(jī)向鋼管未除銹一端移動一定距離，再進(jìn)行拋丸除銹，拋丸機(jī)工作范圍須與已完成拋丸除銹區(qū)域重合20～40 mm，不得存在漏打現(xiàn)象。

2）鋼管清理。鋼管拋丸除銹完成后，采用軟質(zhì)清理工具將管內(nèi)殘留的鋼丸清掃干凈，經(jīng)篩選后重復(fù)利用；使用無油、無水的潔凈空氣對鋼管進(jìn)行吹掃，祛除鋼管表面灰塵至滿足要求。

6 熔結(jié)環(huán)氧粉末涂裝施工

鋼管涂裝包括加熱鋼管、內(nèi)表面噴涂環(huán)氧粉末、管口涂層修磨三部分。

涂裝前先用潔凈的壓縮空氣清潔干凈鋼管內(nèi)、外表面，所用壓縮空氣必須清潔、干燥、無油。經(jīng)過表面處理的鋼管采用中頻線圈加熱鋼管（均勻加熱，加熱溫度根據(jù)生產(chǎn)速度、管壁的厚薄以及希望的涂層膠化、固化時間進(jìn)行調(diào)整，控制在（200～210）℃。每批粉末涂料（50 t～60 t/批）應(yīng)提供DSC動態(tài)曲線，確定固化工藝參數(shù)；鋼管必須加熱均勻，鋼管內(nèi)壁溫差≤±10℃，確保涂層有較高的附著力。

涂裝過程中設(shè)置紅外熱像儀對鋼管進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

按照工藝評定試驗(yàn)確定的噴涂工藝進(jìn)行防腐層噴涂。

鋼管的保溫和冷卻應(yīng)滿足環(huán)氧粉末涂料的固化要求;固化后的防腐層采用空氣冷卻。

6.1 管口保護(hù)

在噴涂前應(yīng)在鋼管內(nèi)壁距離兩端管口150 mm范圍內(nèi)及灌漿孔周邊150 mm范圍粘貼耐熱牛皮紙膠帶，作為鋼管防腐預(yù)留段，噴涂完畢趁有余熱撕下來，保證管端不沾粉末涂層，以免二次人工修磨處理，預(yù)留段在噴涂完成后，涂刷不會影響焊接質(zhì)量的車間底漆。

6.2 鋼管加熱噴涂工藝

6.2.1 熔結(jié)環(huán)氧粉末加熱、噴涂工藝流程

1）加熱、噴涂前設(shè)備準(zhǔn)備。檢查設(shè)備的外冷卻水水箱、內(nèi)循環(huán)水水箱水量是否正常，有無滲漏，檢查水管管路閥門是否打開；檢查壓縮空氣管道的各閥門是否處于打開位置；檢查各電柜和一些經(jīng)?；顒拥倪B接位置有無松動；檢查粉箱的粉末是否需要添加；檢查設(shè)備所運(yùn)行的或活動的區(qū)域有無其他物品阻礙設(shè)備的運(yùn)行，及時清除障礙物；清理槍頭及粉房；開啟空壓機(jī)：按下空壓機(jī)操作面板的啟動按鈕（開機(jī)前排凈空壓機(jī)儲氣罐的水）。

2）鋼管檢查。噴涂前檢查鋼管表面鋼丸殘留及灰塵度，并將其清理干凈，將鋼管灌漿孔封堵鋼板拆下，將孔內(nèi)殘留鋼丸及灰塵清理干凈，清除完成后，將封堵鋼板重新進(jìn)行安裝并進(jìn)行固定。

鋼管兩端及灌漿孔周邊150 mm范圍內(nèi)粘貼耐高溫牛皮紙膠帶。

3）鋼管、設(shè)備就位。保持內(nèi)、外加熱器為斷開狀態(tài)，將鋼管轉(zhuǎn)運(yùn)至加熱工位，加勁環(huán)與外加熱器槽位對準(zhǔn)；采用遙控器控制將內(nèi)弧加熱器下降到位，將外弧加熱器上升到位；固定線圈連接銅排，檢查接觸是否良好；扳動控制閥門，氣動銅排防護(hù)罩下放就位。

4）鋼管加熱、噴涂。開啟內(nèi)外循環(huán)冷卻水：按下內(nèi)外循環(huán)水控制柜按鈕或總操作臺按鈕（根據(jù)控制柜的選擇）：噴淋水泵啟動—→風(fēng)機(jī)啟動—→1#水泵啟動（2#備用）（開啟內(nèi)外循環(huán)水前需打開水房排氣風(fēng)機(jī)）；開啟噴涂回收：按下主控臺回收風(fēng)機(jī)按鈕，脈沖電源啟動，回收系統(tǒng)啟動（此步驟可于噴涂前操作）；鋼管旋轉(zhuǎn)：撥動主控臺運(yùn)管車旋轉(zhuǎn)主令開關(guān)或按下遙控器上的運(yùn)管小車旋轉(zhuǎn)按鈕，鋼管開始旋轉(zhuǎn)（再次按下所對應(yīng)的按鈕即會停止）。鋼管旋轉(zhuǎn)時觀察鋼管串動情況，防止鋼管串動碰到減速機(jī)或者外加熱感應(yīng)器，保證線圈旋轉(zhuǎn)3圈以上；加熱開啟：按下主操作臺主電路“合”—→檢查電位器是否歸零—→打開變頻啟?！{(diào)節(jié)功率至最大，開始加熱（注：加熱啟動后鋼管必須旋轉(zhuǎn)，避免局部溫度過高）；待達(dá)到預(yù)定噴涂溫度200℃時按下主操作臺噴涂、噴槍啟動按鈕或遙控器的噴槍、噴涂按鈕，開始噴涂；待噴涂完成后按下主操作臺噴涂停止、噴槍停止按鈕或遙控器上的噴涂停止、噴槍停止按鈕，噴涂停止；加熱器繼續(xù)對鋼管進(jìn)行加熱補(bǔ)溫（鋼管保持旋轉(zhuǎn)），直至達(dá)到固化溫度。

5）設(shè)備停機(jī)。加熱關(guān)機(jī)：調(diào)節(jié)主操作臺功率調(diào)節(jié)旋鈕至最小—→關(guān)閉變頻啟?！聪轮麟娐贰胺帧保訜彡P(guān)閉；鋼管旋轉(zhuǎn)停止：再次按下主控臺鋼管旋轉(zhuǎn)按鈕或遙控器鋼管旋轉(zhuǎn)按鈕，鋼管停止旋轉(zhuǎn)；停止噴涂回收：按下主控臺回收風(fēng)機(jī)“停止”、脈沖儀按鈕，回收系統(tǒng)停止工作；關(guān)閉內(nèi)外循環(huán)水：加熱停止15 min后按下內(nèi)外循環(huán)水控制柜或主操作臺按鈕：噴淋停止按鈕—→風(fēng)機(jī)停止按鈕—→11#水泵停止按鈕（2#備用），內(nèi)外循環(huán)水關(guān)閉完成（關(guān)內(nèi)外循環(huán)水后需關(guān)閉水房排氣風(fēng)機(jī)）；扳動控制閥門，氣動銅排防護(hù)罩上升就位；采用遙控器控制將內(nèi)弧加熱器上升到位，將外弧加熱器下降到位。

6）鋼管轉(zhuǎn)運(yùn)。連接加熱器支撐輥與加熱專用小車之間的連接鏈條，按下加熱專用小車前進(jìn)按鈕或遙控器小車前進(jìn)按鈕將加熱專用小車連同鋼管退出加熱工位（再次按下按鈕小車停止）；觀察底部3組感應(yīng)器支撐輥輪是否支撐到位（以鏈條拉緊為到位標(biāo)準(zhǔn)），支撐到位后將鏈條與加熱專用小車斷開連接，再繼續(xù)運(yùn)行加熱專用小車，將鋼管運(yùn)離加熱工位。

7）設(shè)備清理。用空氣清理噴槍及供粉管，將噴涂粉房內(nèi)各表面殘留粉末清除干凈；將粉末回收料斗內(nèi)粉末取出，經(jīng)篩選后進(jìn)行儲存；檢查設(shè)備有無異常，如有異常應(yīng)立即進(jìn)行處理；清理現(xiàn)場及設(shè)備，打掃衛(wèi)生，做好記錄工作。

6.2.2噴 涂

鋼管加熱至預(yù)定溫度后，加熱專用小車托輥轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動速度為1.6 m/min，由噴槍主控柜發(fā)出控制信號啟動噴槍，CG01數(shù)字閥控制噴槍出粉量，單個噴槍出粉量為240 g/min，共30把噴槍，由可拆卸的槍體、槍支架、粉管及電纜組成，設(shè)有自潤式的電極座、扁平噴嘴；單根鋼管噴涂兩遍，噴涂時間約為20 min。CG01數(shù)字閥采用柔性噴涂技術(shù)，避免大粉量輸出粉末反彈降低上粉率；通過補(bǔ)償噴涂技術(shù)、數(shù)顯噴涂技術(shù)保證涂層厚度及均勻性；CG01數(shù)字閥根據(jù)不同管徑預(yù)設(shè)噴涂參數(shù)，隨時調(diào)用，保證噴槍出粉量的一致性；CG01數(shù)字閥采用自清理控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)噴槍自清理功能。

6.2.3 粉末回收

粉末回收系統(tǒng)采用大旋風(fēng)及濾芯回收器雙級回收裝置，第一級大旋風(fēng)回收系統(tǒng)采用2 mm冷軋鋼板，磷化處理后進(jìn)行表面噴涂，內(nèi)部為陶瓷漆涂層，具有自凈功效，旋風(fēng)分離器下部不銹鋼錐體部件采用啟動升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行開合，便于清潔旋風(fēng)分離器內(nèi)部粉塵。

6.2.4除 塵

環(huán)氧粉末噴槍設(shè)置在集塵罩內(nèi)，噴涂過程中由粉末回收系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)氧粉末回收，第二級濾芯回收系統(tǒng)主要用于濾除空氣中5μm以上的塵埃，使設(shè)備排放出的空氣符合環(huán)保要求，可在室內(nèi)排放。

7 環(huán)氧粉末涂層檢測

現(xiàn)場涂層檢測包括外觀，厚度、漏點(diǎn)、硬度、電阻率、附著力等方面。

1）外觀檢測：對鋼管逐根進(jìn)行目測檢查，厚度應(yīng)均勻、無露底、無針孔、無皺紋、無漏涂、無起泡、無脫落、無分層、無裂縫、無流掛。

2）涂層干膜厚度檢測：使用涂層測厚儀，逐根測量沿管長方向任意分布的至少10個點(diǎn)的防腐層厚度，沿每個測量點(diǎn)圓周方向均勻分布。測量點(diǎn)至少包括距管端1 m以上位置的4個點(diǎn)，應(yīng)有1個測點(diǎn)在焊縫上。單根管長按12 m計(jì)。

3）漏點(diǎn)檢測：對每根鋼管的全部涂層應(yīng)做漏點(diǎn)檢測，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《管道防腐層檢漏試驗(yàn)方法》（SY/T 0063）的規(guī)定采用電火花檢漏儀進(jìn)行防腐層檢漏，檢漏儀應(yīng)至少每班（不超過12 h）校準(zhǔn)一次。

4）形式檢驗(yàn)：每個隧洞區(qū)間抽取一根長度為12 m的鋼管進(jìn)行切割取樣（取樣全過程應(yīng)有建設(shè)單位及監(jiān)理方人員現(xiàn)場見證），采用保鮮膜將試件包裹完好送第三方檢測單位檢測。

5）附著力檢測：每個隧洞區(qū)間抽取一根長度為12 m的鋼管進(jìn)行檢測。

8 熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層修補(bǔ)

熔結(jié)環(huán)氧粉末內(nèi)防腐層的缺陷處理應(yīng)滿足規(guī)范《熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂料的防腐蝕涂裝》（GB/T 18593）第8.1條～8.3條的規(guī)定。缺陷修補(bǔ)須征得監(jiān)理方及設(shè)計(jì)方認(rèn)可，修補(bǔ)記錄經(jīng)監(jiān)理人員簽字，采用環(huán)氧粉末涂料廠商配套提供或指定的無溶劑環(huán)氧液體涂料進(jìn)行修補(bǔ)，無溶劑環(huán)氧液體涂料和熔結(jié)環(huán)氧防腐涂料必須來源于同一生產(chǎn)廠家，且顏色應(yīng)一致，兩種配方必須相互兼容，保證液體與粉末間能完全結(jié)合，黏結(jié)力不低于5 MPa。按每根鋼管90 m2的防腐面積，修補(bǔ)總面積不得大于10 cm2，單個修補(bǔ)面積不得大于1 cm2，超過規(guī)定修補(bǔ)面積則整根鋼管進(jìn)行拋丸祛除涂層，重新進(jìn)行防腐處理。

具體實(shí)施方法：

1）先除去待修補(bǔ)部位的污物,將修補(bǔ)部位打磨至修補(bǔ)材料說明書要求的粗糙表面；

2）用干布或刷子將灰塵清除干凈；

3）按照修補(bǔ)材料說明書的要求進(jìn)行涂料配置和涂刷；

4）修補(bǔ)防腐層與原防腐層搭接不低于缺陷范圍外25 mm；

5）所修補(bǔ)防腐層應(yīng)進(jìn)行厚度和漏點(diǎn)檢測,厚度應(yīng)滿足最低厚度要求,修補(bǔ)情況應(yīng)進(jìn)行記錄。

9 結(jié) 語

珠江三角洲水資源配置工程土建施工A4標(biāo)鋼管目前熔結(jié)環(huán)氧防腐鋼管已通過業(yè)主驗(yàn)收，經(jīng)有資質(zhì)的第三方檢測機(jī)構(gòu)檢測合格，其鋼管防腐成型質(zhì)量較好，滿足合同及圖紙要求，得到業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等單位的好評，其防腐工藝為后續(xù)超大直徑外帶加勁環(huán)鋼管防腐提供了新設(shè)備、新工藝和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價值，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯，具有廣闊的推廣前景。