PCCP管道生产质量控制

PCCP管道生产质量控制

聂中泉

中国电建集团山东电力管道工程有限公司山东泰安271222

摘要：PCCP管道是在带有钢筒的混凝土管芯外侧缠绕环向预应力钢丝并制作水泥砂浆保护层而成的管子，主要是由钢制承插口、钢筒、预应力钢丝等金属材料及混凝土、水泥砂浆等材料制作而成。由于生产材料较多及生产工序较为复杂，质量控制点较多，因此完善生产区间里每道工序的监督与管控工作，特别是关键工序得质量控制是非常重要的。

关键词：PCCP管道、制造生产、质量控制

一、PCCP管道的特性

1.1能够承受高内压和高外荷载

PCCP管道结构中，钢筒和预应力钢丝起到钢筋骨架的作用，混凝土能够帮助提高抗压效果，钢制承插口与钢筒两端焊接并经过水压检验完全无渗漏，钢筒起到抗渗作用，因此PCCP管道能够承受较高的内外荷载。

1.2接头密封好

PCCP管道接头，钢制承口采用钢板6~10mm，钢质插口采用具有两道或一道凹槽的轧制异形钢，经过焊接、涨圆加工而成，加工尺寸精确，配合间隙按国标进行控制。接头密封材料采用聚异戊二烯天然橡胶，依靠胶圈的全断面填充与挤压密封达到密封效果。

1.3使用寿命长

钢筒被混凝土包围，高强钢丝被水泥浆和水泥砂浆保护层所保护，水泥的PH值高达12.5，在高碱性的环境中，管道中的钢材表面会形成非活性的金属氧化膜，因而实现PCCP的抗腐蚀能力。美国混凝土管协会及美国土木工程学会和材料学会将PCCP管使用寿命评定为100年以上。美国及法国在二十世纪三十、四十年代安装的PCCP管道，使用时间最长的已经超过66年。

二、PCCP管道在生产过程中的质量控制

2.1PCCP管的原材料选取

（1）选取水泥

制管用水泥采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，对于输送海水的PCCP管道，水泥应采用抗硫酸盐水泥。水泥碱含量应小于0.6%，C3A（3CaO•Al2O3）含量小于8%。

（2）择选骨料

骨料包括细骨料（砂）和粗颗粒骨料（碎石）。混凝土用砂应采用天然中粗砂或人工砂，严禁使用海砂。砂子其含泥量不宜大于2%。保护层水泥砂浆宜采用天然细砂，其含泥量不宜大于1%。混凝土用的粗骨料应采用质地坚硬、清洁、级配良好的人工碎石或卵石。其比重不得小于2.6，含泥量不得大于0.5%，粗骨料采用连续级配，最大粒径不超过31.5mm，且不得大于混凝土层厚度的2/5。

（3）挑选钢材

PCCP管道中的钢材包括钢制承插口、钢筒、预应力钢丝。制造承插口接头钢环所用钢板最小屈服强度不应低于235MPa。制作钢筒用薄钢板厚度不应小于1.5mm、最小屈服强度不应低于215MPa。缠绕于管芯的预应力钢丝直径采用5～7mm，钢丝在拔制过程中，钢丝表面任何点温度不应超过182℃。

2.2关键制作工序环节的控制

（1）承插口加工工艺

承插口的加工质量是保证管道接头密封效果的重要部分。安装后的管道各接头口密封效果都取决于承插口的生产质量，所以必须要对这项工序的具体实施步骤进行严格的控制。

承插口钢圈下料长度应保证承插口钢圈在胀圆中超出弹性极限。每个钢圈不允许超过两个接头，且接头焊缝间距不应小于500mm。接头应对接平整，错边不应大于0.5mm，采用双面熔透焊接，并打光磨平。承插口的配合间隙0.4~2.0mm，为保证密封效果并兼顾安装操作难易程度，承插口的配合间隙一般按照该数值的中间偏大范围进行控制。

（2）钢筒焊接及水压检验

钢筒一般采用薄钢板卷材经焊接制成。钢筒应按要求的尺寸精确卷制，钢筒体制作可采用螺旋焊、拼板焊或卷筒焊；钢板的拼接可采用对焊或搭接焊。焊缝可以是螺旋缝、环向缝或纵向缝，不允许出现“十”字形焊缝。焊缝应连续平直，采用对焊时焊缝凸起高度不应大于1.6mm，采用搭接焊时焊缝凸起高度不应大于钢板厚度加上1.6mm。外观缺陷处或水压试验检出的缺陷处的补焊焊缝凸起高度不应大于2.0mm，且焊缝同一部位补焊不得超过两次。

每一节钢筒都必须进行持续不少于3min的静水压检验，以检验所有焊缝。试验过程中检验人员应及时检查钢筒所有焊缝并标出所有的渗漏部位，待卸压后对渗漏部位进行人工焊接修补，经修补的钢筒需再次进行水压试验直至钢筒体的所有焊缝不发生渗漏为止。

（3）缠丝工艺

缠丝一般采用1570MPa冷拉钢丝，直径5-7mm。缠丝张拉控制应力值为其强度标准值的70%。缠丝时管芯混凝土立方体抗压强度不应低于28d抗压强度的70%。同时缠丝时在管芯混凝土中建立的初始压应力不应超过缠丝时混凝土抗压强度的55%，缠丝时管芯表面温度不得低于2℃。管芯轴线方向任意0.6m长内的环向钢丝数量不得少于设计要求。预应力施加过程中应能连续记录钢丝的张拉应力，张拉力偏离平均值的波动范围不得超过±10%。

每次缠丝前都应对管芯表面喷涂一层水泥净浆，水泥净浆用水泥应与管芯混凝土相同。缠丝过程应连续喷涂水泥净浆。水泥净浆的水灰比宜为0.6～0.7，涂覆量宜控制在0.4L/m2～0.5L/m2。

（4）保护层喷浆工艺

水泥砂浆保护层起到保护钢丝作用。水泥砂浆保护层制作采用辊射法，所用水泥品种应与管芯混凝土相同。用于辊射水泥砂浆的含水量不小于拌和物干总重量的7%。净保护层厚度不小于20mm。双层缠丝的第一层保护层净厚度不应小于钢丝直径的1倍。

制作完成的水泥砂浆保护层应采用适当方法进行养护。采用自然养护时，在保护层水泥砂浆充分凝固后，每天至少应洒水两次以使保护层水泥砂浆保持湿润，自然养护环境温度不得低于5°。采用加速养护时，将辊射后的管放入养护罩（窑、坑）内，按照与管芯相同的养护方法进行，最少养护12小时。

三、PCCP管道生产完成后的控制工作

3.1管道生产后的厂内检验工作

PCCP生产完成后，需要进行成品管道的检验工作，主要检验内容包括成品管外观质量、成品管道尺寸检验，内压抗裂检验、外压抗裂检验、接头允许相对转角检验以及出厂批量检验和型式检验。通过以上检验，能够验证管道的承压性能和接口密封性能，能够对整体生产工艺流程的质量控制做出综合判断，并能及时反馈、修正部分生产参数如接口配合间隙控制范围。

3.2管道安装售后服务工作

管道发运至生产现场后，施工单位进行管道安装，对于管道生产单位还有提供现场售后服务，指导施工安装的责任。做好该项工作，对于保证后期PCCP管道长期安全稳定运行也尤为重要。现场售后服务的主要工作内容包括现场解决管道质量缺陷及时进行修复、指导安装单位进行安装作业，协助解决安装过程中碰到的安装难题，及参与调试、试运行、验收等现场技术服务工作。

四、结束语

要想实现全面提升PCCP管道生产质量的目标，既需要强化生产工艺流程里每个工序的质量控制，又需要强化原材料质量和生产用量的控制工作。需要加强现场实验室和实验设备的配置，提高实验、检验人员的业务素质。需要深度协调生产工艺流程的质量控制条件，理顺生产流程当中的每个环节，增强质量控制力度，才能推动PCCP产品质量的提高。

参考文献：

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