杜 鵬 王 建（山東電力管道工程公司，山東 泰安 271222）

PCCP管道生產(chǎn)中的纏絲工序分析

杜 鵬 王 建（山東電力管道工程公司，山東 泰安 271222）

本文在研究的過程中結(jié)合了具體的實(shí)際工程，對(duì)PCCP管道的施工工序進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。在論述的過程中分別從技術(shù)要求以及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)層次對(duì)纏絲工作進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述，并指出在進(jìn)行工作的過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題，并建立了一個(gè)PCCP壽命預(yù)測(cè)模型，希望能夠在最大限度上提供PCCP的管道的運(yùn)行安全。

PCCP管道；纏絲工序；壽命預(yù)測(cè)模型；

1 工程概括

該工程全線總長(zhǎng)超過了1500km，輸送水源的主要干線位于北京房山區(qū)惠南莊，從該處的出水管，終點(diǎn)至大寧水庫副壩下新建的大寧調(diào)壓池。輸水主要線路的管道采用的是PCCP型壓力管道，內(nèi)徑達(dá)到了4.0m，呈雙排布置。主干線管道的整體長(zhǎng)度接近于57.15km。其中包括明挖溝槽鋪設(shè)管道、洞內(nèi)穿管以及暗挖頂管段。采用暗挖頂管段這種方式主要是因?yàn)樵诠芫€沿線存在比較重要的交通公路以及鐵路，大范圍的開挖可能會(huì)對(duì)其使用造成一定的威脅，采取這種方式進(jìn)行鋪設(shè)的管道長(zhǎng)度為531m。而洞內(nèi)穿管段為隧洞段，總長(zhǎng)約為1.58km，其余管道鋪設(shè)方法則為明挖段。

該項(xiàng)工程屬于我國(guó)南水北調(diào)工程中十分重要的一個(gè)主干線，其能夠有效的解決我國(guó)北方多年來面對(duì)的水資源短缺的問題，因此必須采取積極有效的措施保證其使用性能符合要求。在前期材料選擇方面，為了能夠滿足質(zhì)量要求選取了PCCP管道，管道直徑為4m，工作壓力根據(jù)實(shí)際情況確定為兩個(gè)即0.6MPa以及0.8MPa。同時(shí)在確定管壁厚度的過程中也進(jìn)行了十分精確的計(jì)算，最終根據(jù)工作環(huán)境的不同確定了三種厚度即300mm、350mm以及380mm，單層纏絲的保護(hù)層厚度達(dá)到了27mm，雙層纏絲的保護(hù)層厚度達(dá)到了41mm，材料總重達(dá)到了66t左右。

2 施工工序

2.1 鋼絲進(jìn)場(chǎng)

在鋼絲正式進(jìn)場(chǎng)的過程中，相關(guān)的材料供應(yīng)商必須向有關(guān)單位提供該批鋼絲的物理強(qiáng)度參數(shù)例如其抗拉、斷裂等等，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)提供該批鋼材的化學(xué)成分報(bào)告以及鋼絲在拉拔的過程中表面的溫度報(bào)告。上述所有的指標(biāo)都要符合我國(guó)相關(guān)規(guī)范例如GB/T5223的規(guī)定。

2.2 鋼絲的檢驗(yàn)

首先就是對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲的外觀進(jìn)行有效的檢測(cè)。對(duì)于剛剛進(jìn)廠的鋼絲首先要做的就是對(duì)其外觀進(jìn)行檢測(cè)，例如整體的外包裝是否符合規(guī)范要求，同時(shí)還要觀察鋼絲表面是否存在生銹或者斷裂的情況。

其次就是對(duì)該批鋼絲進(jìn)行抽樣檢測(cè)。通常情況在對(duì)鋼絲的氫脆性靈敏度性能進(jìn)行完實(shí)驗(yàn)之后，還應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)從每五盤鋼絲中抽取一盤，對(duì)其相關(guān)的物理性能進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

如果鋼絲被使用在管芯，那么其力學(xué)性能應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)規(guī)范所規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混凝土管用冷拔鋼絲的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)其抗拉強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)小于ASTM A648標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅲ類鋼絲。同時(shí)還要對(duì)鋼絲的直徑進(jìn)行有效的選擇，一般來說應(yīng)當(dāng)將其控制在5mm~8mm之間。而鋼絲在拔制的過程中，表面的溫度不應(yīng)當(dāng)超過182℃。

2.3 纏絲工序

2.3.1 技術(shù)要求

通常情況下，在制作纏繞幻想預(yù)應(yīng)力鋼絲的過程中普遍使用的方法就是機(jī)械法，在制作完畢之后由相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)其力學(xué)性能、直徑以及外觀質(zhì)量進(jìn)行有效的檢驗(yàn)，只有在其符合規(guī)范要求之后才能進(jìn)行使用。以下則是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

首先在預(yù)應(yīng)力鋼絲的外觀方面，鋼絲不應(yīng)當(dāng)有裂紋或者油漬，表面不應(yīng)當(dāng)存在十分明顯的凹坑，也不得存在十分明顯的拉痕或者機(jī)械損傷。同時(shí)對(duì)所纏管芯也存在要求，其在經(jīng)過模具加工并冷卻到常溫的過程中，只有到混凝土的抗壓強(qiáng)度超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%以上時(shí)方可進(jìn)行纏絲工序。對(duì)于混凝土管芯的外表面有一定的質(zhì)量要求，當(dāng)其表面出現(xiàn)深度超過5mm，或者錯(cuò)位缺陷達(dá)到16mm以上時(shí)，必須在進(jìn)行纏絲之前進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)。管芯經(jīng)過技術(shù)人員檢測(cè)合格之后，應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的標(biāo)識(shí)工作。盤間的鋼絲接頭使用綁扎機(jī)進(jìn)行搭接綁扎，連接處的強(qiáng)度不應(yīng)當(dāng)?shù)陀谀覆牡淖钚O限抗拉強(qiáng)度。在進(jìn)行纏絲的過程中，表面溫度應(yīng)當(dāng)大于2℃，在纏絲的過程中要使用水泥凈漿噴涂在管芯的外表面上。纏繞鋼絲的間距應(yīng)當(dāng)盡量的保持平均，沿著長(zhǎng)度方向的600mm范圍之內(nèi)，鋼絲纏繞的圈數(shù)要適當(dāng)?shù)拇笥谠O(shè)計(jì)圈數(shù)。

在進(jìn)行雙層纏絲的過程中，第一層鋼絲要使用水泥砂漿覆蓋并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，覆蓋層的厚度要小于鋼絲直徑。第二層鋼絲在纏繞的過程中水泥強(qiáng)度要大于50%的砂漿保護(hù)層設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.3.2 質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

纏絲的過程中必須由相關(guān)技術(shù)人員對(duì)纏絲的強(qiáng)度進(jìn)行有效的校對(duì)，并將檢測(cè)結(jié)果備案。纏絲的間距應(yīng)當(dāng)控制均勻，沿著管道的長(zhǎng)度方向所纏繞的方向應(yīng)當(dāng)大于設(shè)計(jì)圈數(shù)。最后還要對(duì)鋼絲的外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，不得有裂紋或者油漬，也不得出現(xiàn)機(jī)械損傷等情況。

2.3.3 纏絲中應(yīng)注意的事項(xiàng)

要有效的利用好陰極保護(hù)鋼帶的重要作用，在將薄鋼帶焊接按章完畢之后應(yīng)當(dāng)短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行纏絲工作，以免長(zhǎng)時(shí)間暴露在外部環(huán)境下出現(xiàn)銹蝕的情況。如果由于客觀原因未及時(shí)進(jìn)行纏絲，那么在正式纏絲之前要進(jìn)行除銹的工作，確保兩者之間能夠良好的接觸在一起。

纏絲與噴漿兩個(gè)工序之間應(yīng)當(dāng)進(jìn)行有效的銜接，當(dāng)鋼絲纏繞在管芯之后，保護(hù)層厚度的高低將起到十分關(guān)鍵的作用。其自身的密集性、抗?jié)B性以及強(qiáng)度和鋼絲的抗腐蝕能力都有著十分大的影響。在纏絲工序完成之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行必要的保護(hù)，不應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的將其暴露于空氣之中，要控制在48h之內(nèi)。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行輥射操作，從而防止鋼絲受到水分以及氯離子的影響。

混凝土的堿集料反應(yīng)?；炷翂A和集料中的堿活性礦物成分會(huì)在混凝土凝固之后緩慢的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，逐漸的生成膠凝物質(zhì)，之后還會(huì)不斷的吸收空氣中的水蒸氣而逐漸膨脹，導(dǎo)致混凝土由內(nèi)而外的出現(xiàn)裂縫，這對(duì)于管道的整體質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生十分大的危害。對(duì)于本案例中的工程來說，為了防止這種情況的發(fā)生，特意從河北省選擇了適當(dāng)?shù)牟牧?。同時(shí)還在拌和的過程中摻入了摻合料，有效的降低混凝土孔縫溶液中的堿離子濃度，從而對(duì)堿集料的反應(yīng)起到良好的抑制作用。

最后就是經(jīng)過纏絲之后管芯的運(yùn)輸問題，從操作臺(tái)向儲(chǔ)運(yùn)地或者工地進(jìn)行吊運(yùn)的過程中，應(yīng)當(dāng)采取有效的措施防止管芯不會(huì)受到橫向力的作用，防止鋼絲內(nèi)部產(chǎn)生集中力，導(dǎo)致其遭受到不良的損傷。

預(yù)應(yīng)力鋼絲在生產(chǎn)的過程中要盡量避免過高的抽拉速度，同時(shí)也要避免較高的溫度或者過高的抗拉強(qiáng)度，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行氫脆化靈敏度試驗(yàn)，保證其質(zhì)量符合要求。要控制水泥、外加劑含堿量和活性集料的含量，并定期進(jìn)行檢測(cè)，有效的避免堿集料反應(yīng)。但是對(duì)于從同一地區(qū)采集到的集料，必須進(jìn)行高度的關(guān)注，防止出現(xiàn)堿集料反應(yīng)。保護(hù)層是保障PCCP管耐久性符合要求的關(guān)鍵性因素，為了滿足耐久性符合要求，可以采取以下三種措施即摻加混合料、施加涂料保護(hù)或者采取陰極保護(hù)。相關(guān)的研究人員要加大對(duì)電化學(xué)再生技術(shù)的研究工作，并建立有效的PCCP壽命預(yù)測(cè)模型，通過多種多樣的手段保證PCCP管材的質(zhì)量能夠符合要求。

3 結(jié) 語

目前在我國(guó)范圍內(nèi)，絕大多數(shù)的引水工程所使用的管道材料都是PCCP管道，而本案例中直徑達(dá)到4m的PCCP管道在我國(guó)還實(shí)屬首例，因此在生產(chǎn)以及施工的過程中會(huì)面臨比較多的問題。同時(shí)，本案例中所使用的直徑為7mm的預(yù)應(yīng)力鋼絲在我國(guó)也是第一次使用，在其制造的過程中也會(huì)存在問題。PCCP管道有著十分多的優(yōu)點(diǎn)，很多研究學(xué)者都認(rèn)為這種管道的使用壽命將會(huì)超過75年，而且其在制造的過程中也并不會(huì)受到工藝過多的影響。

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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

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1003-8965(2017)05-0090-02