PCCP外防腐自动涂装工艺开发应用

发表时间:2021/4/9   来源:《科学与技术》2020年35期   作者:刘广中
[导读] PCCP由钢板、混凝土、预应力钢丝和水泥砂浆4种基本原材料在
        刘广中
        中国电建集团山东电力管道工程有限公司  山东省新泰市  271200
        摘要:PCCP由钢板、混凝土、预应力钢丝和水泥砂浆4种基本原材料在经过钢筒成型、混凝土浇筑、预应力缠丝和砂浆层喷射等制造工艺后,制成的一种新型复合管材,PCCP具有密闭性好、安装方便、防腐蚀强、使用寿命长、工程造价低等优点,被广泛用于跨区域大型输水工程、电厂循环水管、各种市政压力排污等项目。
        关键词:PCCP;自动涂装工艺;开发应用
        1 工艺与材料选型
        1.1 传统混凝土涂装工艺与材料介绍
        1.1.1 传统水泥管道外防腐施工工艺
        管道准备:混凝土管道制作养护完成,测定表面含水率≤6%。
        表面处理:用机械工具清除管道表面疏松的水泥翻沫、浮浆(水泥游离碱性结晶体)、泥土灰尘等并用压缩空气吹灰,如有油污使用溶剂擦净。
        涂装流程:有气喷涂封闭底漆(不是都喷)→刮涂腻子填平裂缝、凹坑等缺陷→高压无气喷涂一道重防腐型底漆→高压无气喷涂一道重防腐型面漆。
        1.1.2 传统水泥管道外防腐使用材料
        通常采用环氧系列重防腐涂料,比如环氧封闭底漆、环氧腻子、环氧煤沥青底、面漆,为了方便喷涂,施工黏度要低,通常都选用溶剂型漆。
        1.1.3 传统水泥管道外防腐工艺不足之处
        溶剂性漆不容易上膜厚,还会造成环境污染,工艺环节多,施工周期长,温度≤5℃不能施工,手工涂装效率低,品质不良率高。
        1.2 创新的自动涂装工艺方案
        1.2.1 创新自动涂装工艺方案
        在PCCP管道最后一道砂浆完成后,见图1,随即切换直接自动喷涂一道经过预热到合适温度的无溶剂底面合一型重防腐厚浆涂料。根据业主需要一次性涂装干膜厚度技术要求是600~1 000μm,达到长效防腐要求。
        
        图1 最后一道砂浆喷射完成
        为了防止涂层不均匀,现场自动喷涂设计作业从上到下,压枪1/2喷幅,升降平台先升到PCCP顶部4min,回转平台带动PCCP低速转动,主机手与枪手、控制室操作员配合,AB管填料→雾化良好→喷涂一根DN4000约15 min,清洗1 min,吊装10 min,30 min完成一根PCCP喷涂作业。喷涂前根据业主膜厚要求做准确计算:
        (1)计算好枪嘴口径大小,自动枪口距离管壁垂直距离和上端距离,制作两个标尺给枪手比对调节;
        (2)工程师还要计算好喷涂时回转平台旋转的速度和升降平台上升下降速度,告知平台控制室内操作员。
        1.2.2 底面合一无溶剂重防腐涂料
        涂料配方试验模拟PCCP砂浆配方,制作了足够数量的试验用砂浆小块,然后在湿态下尽快立面喷涂无溶剂重防腐涂料,经过试验,最后确定选择了一种无溶剂双组份环氧煤焦沥青底面合一涂料(以下简称“无溶剂H型底面合一涂料”),按照合适的工艺涂装后,涂层性能全部满足甲方业主防腐及外观要求,40℃热喷涂活化寿命7 min,可以保证立面喷涂一次达到1 000μm不流挂。
        1.2.3 创新的自动涂装的优点
        无溶剂H型底面合一涂料直接在刚喷射完成的最后一道新鲜的湿态砂浆表面喷涂,取消间隔时间较长的养护环节,通常砂浆表面没有污染,因此除了喷枪前端设置一支压缩空气扁平嘴管子自动吹灰外,不需要再做其他前处理。实际自动喷涂并吊装完成一根DN4000管道,全部作业时间大约为30 min,极大地缩短了PCCP外壁防腐的施工周期。PCCP外防腐自动涂装成品膜厚均匀,无流挂、漏涂等品质不良。
        2 涂装设备选型及现场工装设备组合
        2.1 自动喷涂模块
        自动喷涂模块外形是一个大的改装集装箱,外部两侧左前、右后各有一个门。内室分成3个部分:前端是涂料控温蒸汽烘房,中间依次是自动清洗机、双组份喷涂主机、电器控制柜,末端是固定层架放置工具及备用配件。
        2.1.1 喷涂与清洗单元
        喷涂主机选用美国固瑞克公司双组分自动配比高压无气喷涂机,型号为Xtreme Mix360。其他定制的附属配置还有:一对60 L带气动搅拌的不锈钢涂料A、B料保温桶(带温度显示)、2根长达15 m的特制专用涂料输送管线A、B管(防爆、保温,温度显示)、四接口前端混合器、静态混合管、1.8 m鞭管、自动喷枪、自动清洗机等。
        涂装线设备改装连接方法:
        (1)将主机上的A、B泵进料口通过虹吸管分别接入不锈钢涂料保温桶;
        (2)将两根15 m专用涂料输送管线一头分别对应接入主机上的A、B计量输出端,另一头分别对应接入涂料混合器上的A、B料进口,构成前端混合器;前端混合器另一侧联接1.8 m鞭管-静态混合管-自动喷枪,自动喷枪接压缩空气采用气动开关控制;
        (3)将双组分喷涂机的A、B料混合槽上出料侧一个备用接口打开,再安装一个耐高压单向阀(防止A、B组分料窜入),将自动清洗机溶剂输出管接到此单向阀上构成自动冲洗通道,该清洗机上接入0.4 MPa清洁压缩空气,吸料口预先放入清洗溶剂桶里,备用,可随时打开进气截止阀开始输出清洗溶剂,可确保双组分喷涂机在突然原因停止时,前端混合器之后的涂料在固化之前能被冲洗干净,并且节省清洗用稀料;
        (4)输送涂料、清洗剂及压缩空气的管线集成一束用尼龙扎带扎紧,工作时管线束自动喷枪一端固定在喷涂作业平台侧面,喷涂枪口与吹灰管嘴垂直正对PCCP,高压力管线束需标识清楚不得踩踏避免导致人员及设备损伤;
        (5)自动喷涂单元对所使用的压缩空气要求很高,必须除油、除水、除铁锈等杂质,压力P≥8 kgf/cm2,流量V≥10 m3/min,根据需要现场接入PCCP工厂压缩空气管道之前可以加装多级过滤器和5 m3储气罐以保证压缩空气清洁,流量足,压力波动小。
        2.1.2 涂料预热蒸汽烘房
        无溶剂H型底面合一涂料在25℃时测定A料黏度高达43 000 cp,要想顺利喷涂出来必须通过预热来降低黏度。喷涂单元每晚要根据次日生产需要备足所需涂料,开蒸汽预热,3月份设置自动控温在80℃,经过12 h,既能保证涂料全部均匀达到预热温度,也能防止涂料过热发生性质改变。
        2.1.3 喷枪及喷嘴选型
        为了便于架设固定,喷枪选用固瑞克配套耐高压自动喷枪,喷嘴则选用重防腐耐磨手动回转型,异常清洗时快速操作简单;喷嘴流量与喷涂速度、涂层厚度要经过计算,还要与喷涂主机泵浦、管线流量相匹配。常用的有GHD631、GHD633、GHD635等。
        2.2 自动升降平台
        自动升降平台的作用是搭载自动喷枪、前端混合器、管线等,靠近管壁侧面自动枪正下方安装有接废料的漏斗和空桶,承接试喷雾化废料和洗枪溶剂,操作者站在平台围栏内操作前端混合器及自动喷枪开关进行涂装,参考图2。
        2.3 立式PCCP制造回转平台及行车[3]
        PPCP外壁自动防腐喷涂工艺设计借助了现场缠丝和喷射砂浆用的回转平台,通过回转平台的旋转及自动升降平台实现双组份快干型厚浆重防腐涂料对整根PCCP的喷涂工作。
        小结:回转平台和自动升降平台统一由操作员在地面控制室完成,主机手在地面喷涂单元(集装箱内),而喷枪手和吊车驾驶员则都在半空中,主机手与操作员都可以透过玻璃窗看到升降平台上喷枪手的作业情况,相互之间利用对讲机及时沟通信息,默契配合工作。
        结语
        俗话说“三分涂料七分施工”,通过创新开发出PCCP外防腐自动化涂装工艺,解决了无溶剂厚浆重防腐涂料自动喷涂中出现的雾化不良、涂层不干、流挂、针孔等诸多工艺难题,保证了PCCP工程项目如期高品质地完成。
        参考文献
        [1]李红生,王文丽.高压无气喷涂工艺设备技术的应用[J].涂料技术与文摘, 2002,23(6):33-35,47.
        [2]郝满仓.万家寨引黄工程联接段PCCP的外防腐技术[J].山西建筑,2003(1):92-93.
        [3]孙海良,周冠洋. PCCP管生产原理与工艺流程及典型布置[J].发电与空调, 2006,27(4):78-82.
       
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