淺析輸水鋼管防腐性能影響因素及質(zhì)量措施

李銳

寧夏水務(wù)投資集團(tuán)有限公司 寧夏銀川 750002

1 實(shí)例分析

1.1 工程概況

某工程11條主管線長(zhǎng)32.58km，管線管材為PCCP管和鋼管，管徑1820和2020mm，壓力等級(jí)1.6Mpa、1.8Mpa、2.0Mpa，鋼管壁厚16mm、18mm。鋼管材質(zhì)Q345B，外防腐采用直管3PE防腐，彎管PE冷纏帶防腐，內(nèi)防腐采用采用白色環(huán)氧飲水涂料防腐。

1.2 防腐缺陷問題

監(jiān)理單位在對(duì)管道保溫情況進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)部分鋼管內(nèi)防腐層有剝落現(xiàn)象。鑒于此由建設(shè)方組織各單位聯(lián)合對(duì)鋼管內(nèi)防腐情況進(jìn)行全面排查。經(jīng)排查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)鋼管存在大面積內(nèi)防腐脫落情況，脫落共計(jì)303處，400mm2以上共計(jì)148處，整節(jié)脫落達(dá)到20%以上的共40節(jié)，個(gè)別部位出現(xiàn)砂眼及銹斑。部分彎管段外防腐損傷，2節(jié)直管段外防腐出現(xiàn)脆裂脫落。針對(duì)鋼管防腐脫落情況，現(xiàn)場(chǎng)各方高度重視及時(shí)組織進(jìn)行分析原因，進(jìn)行缺陷處理，以此保證施工用管材滿足質(zhì)量要求。

2 鋼管防腐工藝分析.（以直管為例）

2.1 外防腐技術(shù)分析

（1）結(jié)構(gòu)。①擠壓聚乙烯防腐層為加強(qiáng)級(jí)三層PE結(jié)構(gòu)，底層為環(huán)氧粉末涂料，中間層為膠粘劑，外層為聚乙烯。②防腐層的總厚度為加強(qiáng)級(jí)3.7mm，環(huán)氧粉末≥120μm，膠粘劑層170-250μm。

（2）外防腐層技術(shù)指標(biāo)及質(zhì)量控制要求需滿足《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T23257-2009）[1]。工藝見圖1。

2.2 內(nèi)壁防腐技術(shù)要求

（1）防腐材料及等級(jí)：環(huán)氧飲用水涂料普通級(jí)防腐，厚度≥ 200μm。

（2）鋼管除銹按GB/T8923-1988中規(guī)定的St3級(jí)。除銹后合格的鋼管，在4小時(shí)內(nèi)涂裝，防止二次生銹[3]。

（3)內(nèi)防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量檢驗(yàn)要求：鋼質(zhì)管道液態(tài)環(huán)氧防腐涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行SY/T0457-2010[2]。工藝見圖2。

3 防腐鋼管缺陷原因分析

針對(duì)不同廠家生產(chǎn)的鋼管直管段及彎管段現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的防腐問題，通過工藝對(duì)比及查找共性問題，最后分析原因如下：

（1）原材料因素：進(jìn)場(chǎng)的內(nèi)防腐環(huán)氧飲用水涂料以及鋼管出廠時(shí)均合格，進(jìn)場(chǎng)后廠家復(fù)檢，監(jiān)造抽樣結(jié)果均合格，鋼管及防腐用材料各項(xiàng)物理指標(biāo)滿足要求，拉伸強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率等參數(shù)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）防腐材料配比因素：內(nèi)防腐材料有A、B組分之分，人工按照A：B組分4：1的比例進(jìn)行配置，23℃的條件下熟化時(shí)間0.5h，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)比例控制不好時(shí)，材料性能會(huì)出現(xiàn)差異，但因廠家工人固定，均為熟練工，不同時(shí)期供貨鋼管防腐脫落情況差異大，因此材料配比引起的原因較弱。

（3）工藝因素。

①內(nèi)防腐工藝：按照內(nèi)防腐工藝流程圖2，內(nèi)防腐控制主要工藝為噴砂除銹、吹掃、噴涂等。本工程直管段廠家內(nèi)防腐采用人工噴砂除銹、噴涂土料。彎管段廠家采用化學(xué)除銹軌道機(jī)械手機(jī)械噴涂。現(xiàn)場(chǎng)直管段出現(xiàn)大面積防腐層脫落。

分析原因?yàn)槿斯娚俺P不到位，受噴砂顆粒、速度、風(fēng)向等影響，鋼管內(nèi)壁除銹不干凈，未使鋼管金屬表面呈現(xiàn)亮白色，未達(dá)到S2.5級(jí)要求；噴砂吹掃不干凈易造成針孔砂眼；人工噴涂涂料過程中噴層厚度不均勻，局部未達(dá)到設(shè)計(jì)200μm指標(biāo)要求，結(jié)合不同期供貨情況，分析除銹不到位、吹掃不干凈等原因較大。

②外防腐分析：按照外防腐施工工藝圖1，防腐層施工質(zhì)量主要與除銹、中頻加熱、粉末噴涂、膠粘劑PE纏繞幾個(gè)工序有關(guān)，均采用機(jī)械施工。彎管段采用人工除銹、噴涂膠粘劑，纏繞冷纏帶。直管段施工工藝中只要保證好機(jī)械設(shè)備工作時(shí)間及每道工序時(shí)間間隔，防止除銹后二次生銹，保證好材料配比就不易出現(xiàn)防腐缺陷，彎管段除銹采用化學(xué)除銹，但冷纏帶施工時(shí)采用人工纏繞，施工不到位的話，易出現(xiàn)纏繞不密實(shí)易撕裂的問題。

（4）低溫環(huán)境因素：現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)位于龍?zhí)端畮?kù)下游及11#管線河溝段出現(xiàn)的內(nèi)防腐層脫落、砂眼較多，外防腐脫落各1處。分析當(dāng)?shù)販囟葧?huì)發(fā)現(xiàn)，冬季溫度較低，最低溫度均在0℃以下，特別是溝道處多水多風(fēng)砂，個(gè)別鋼管放置在水中浸泡時(shí)間過長(zhǎng)，晝夜溫差大，風(fēng)蝕嚴(yán)重。鋼管與內(nèi)外防腐材料的熱脹冷縮系數(shù)不同，發(fā)生脆性變形導(dǎo)致拉裂。浸水部位在干燥后更容易出現(xiàn)防腐裂紋及脫落。風(fēng)沙在通過鋼管時(shí)更容易形成回旋風(fēng)，夾雜的微小顆粒較易損傷內(nèi)防腐層。因此施工現(xiàn)場(chǎng)低溫環(huán)境因素影響較大。

（5）高溫環(huán)境因素：根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)防腐層脫落的鋼管主要集中在6-9月份供貨，該時(shí)段天津、山東等地多高溫雨水。結(jié)合防腐層施工環(huán)境溫度要求，噴漆溫度≥5℃，環(huán)境濕度≤85%。防腐噴涂工作在高溫季節(jié)里進(jìn)行，內(nèi)防腐表干速度會(huì)較快，噴涂間隔不到24h，下層不能終干，如遇降雨防護(hù)不到位，鋼管受冷熱環(huán)境影響，易出現(xiàn)銹蝕粘結(jié)力弱等現(xiàn)象。

（6）運(yùn)輸、儲(chǔ)存及施工因素：經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸及吊裝過程中人為損壞現(xiàn)象普遍，工程現(xiàn)場(chǎng)多石塊，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中對(duì)外防腐保護(hù)不到位，吊裝及儲(chǔ)存時(shí)如遇底部有石塊等易造成防腐損傷。管材焊接時(shí)不注意保護(hù)內(nèi)、外防腐層及設(shè)備接觸部位，隨意拖拉焊接設(shè)備，造成劃傷、燒傷防腐層。

（7）泥沙侵蝕問題：管道內(nèi)防腐層出現(xiàn)砂眼部位大部分處于現(xiàn)場(chǎng)水壓試驗(yàn)段，涂料本身的抗沖刷能力不強(qiáng)及延展性若，打壓試驗(yàn)用水中含有不同程度微小顆粒，在注水以及排水過程中，易對(duì)內(nèi)防腐層形成沖刷破壞。

（8）噴涂厚度影響：內(nèi)防腐層設(shè)計(jì)噴涂厚度≥200μm，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，直管段廠家噴涂后表干狀態(tài)下測(cè)得的噴層厚度每層會(huì)達(dá)到80-110μm，等終干后噴層厚度會(huì)變?yōu)?8-80μm，鋼管焊縫部位厚度小于其他部位，在水流過程及施工中，焊縫部位防腐層性能低更易破壞。

4 處理措施及建議

4.1 處理措施

（1）針對(duì)內(nèi)防腐脫落，要求生產(chǎn)廠家及時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面質(zhì)量排查，調(diào)整工藝，加強(qiáng)生產(chǎn)中關(guān)鍵工序控制量，確保出廠產(chǎn)品質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）要求現(xiàn)場(chǎng)廠家人員及時(shí)對(duì)管材內(nèi)外防腐缺陷進(jìn)行處理，按照處理方案擴(kuò)大清除原缺陷部位，嚴(yán)格除銹、噴涂流程，做好現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)收。

（3）加大管材進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收程序，嚴(yán)把驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)，不合格的堅(jiān)決不予驗(yàn)收接貨，未處理的堅(jiān)決不得用于工程現(xiàn)場(chǎng)。

4.2 經(jīng)驗(yàn)及建議

（1）針對(duì)管材廠家，應(yīng)盡可能升級(jí)先進(jìn)的生產(chǎn)流水線，充分利用科技手段，增加機(jī)械操作份額，嚴(yán)控防腐層除銹、噴涂等工藝，利用科技縮短防腐層凝結(jié)時(shí)間，增產(chǎn)的同時(shí)避免人為因素影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）做好各工序質(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)把工序流程驗(yàn)收關(guān)，堅(jiān)決做好進(jìn)場(chǎng)材料復(fù)檢，合格后方可使用，控制好材料摻和比例，嚴(yán)控各道工序檢驗(yàn)，嚴(yán)格按照規(guī)范批次、部位取樣，做好焊縫等部位噴涂厚度控制，避免因過程質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)造成產(chǎn)品質(zhì)量問題。

（3）加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)、運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)保溫、防風(fēng)措施。噴涂工藝時(shí)應(yīng)控制好環(huán)境溫濕度，選擇通風(fēng)良好、有防雨設(shè)施的車間廠房，產(chǎn)品生產(chǎn)完成后及時(shí)對(duì)鋼管進(jìn)行防變型保護(hù)，同時(shí)在惡劣天氣下做好管材保溫措施，避免管材因溫度變化導(dǎo)致防腐脫落，運(yùn)輸及裝卸過程中做到輕裝輕放，保護(hù)到位，避免磕碰損傷。

（4）嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工，避免施工中因機(jī)械設(shè)備，人為原因?qū)е聦?duì)防腐層的損傷。

（5）建議管道試壓管段盡量選用含雜質(zhì)少的水源進(jìn)行管道試驗(yàn)，對(duì)于泥沙較大的河流，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮好取水口布設(shè)，同時(shí)工程運(yùn)行過程中，盡量避免洪雨水時(shí)進(jìn)行取水。

5 結(jié)語(yǔ)

本文僅對(duì)寧夏等高海拔、多風(fēng)沙寒冷地區(qū)的大管徑鋼管施工過程中出現(xiàn)的防腐層脫落缺陷問題進(jìn)行了分析，隨著科技進(jìn)步，材料設(shè)備及生產(chǎn)工藝的不斷提高，管材防腐質(zhì)量控制的也越來(lái)越好，該文中所述的管材缺陷原因分析及處理方法僅供同行業(yè)中有類案例的單位相互借鑒學(xué)習(xí)，以此能提供些參考意見。