邹翔
山东龙泉管道工程股份有限公司，山东，淄博，255000
[摘 要]预应力的钢筒混凝土管，对生产技术工艺有着特殊要求。电弧喷涂工艺有效引入至预应力的钢筒混凝土管中，对产品保护可起到一定的技术保障。鉴于此，本文主要围绕着预应力的钢筒砼管业当中电弧喷涂操作工艺的有效应用开展深入的研究和探讨，期望可以为后续更多技术专家和学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。
[关键词]预应力；电弧喷涂；工艺；钢筒；混凝土；管业；应用；
前言：
电弧喷涂是以电弧为热源，将熔化的金属丝用高速气流雾化，并高速喷到工件表面形成涂层的一种热喷涂工艺。目前广泛应用于长效防腐蚀涂层、机械零件修复等领域。因而，综合分析预应力的钢筒混凝土管当中电弧喷涂操作工艺的有效应用，有着一定的现实意义和价值。
1、预应力钢筒混凝土管承插口目前存在的腐蚀问题
预应力钢筒混凝土管（简称PCCP）是一种刚性复合材料，它是由带钢筒的混凝土管芯、缠绕管芯外的环向预应力钢丝和钢丝外辊射的水泥砂浆保护层组成的。管材采用钢制承插口钢环并与钢筒焊成一体，承插口带有凹槽密封胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头。PCCP具有承受内外压高、接头密封性好、抗震能力强、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便等特性，被工程界所关注，主要应用于长距离输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、有压输水管线、电厂循环水工程管道、压力排污干管等。与以往管材相比，具有适用范围广，经济寿命长、抗震性能好、安装方便、运行用度低，基本不漏水等优点[1]。
PCCP管在现场存放和使用过程中往往会因为吊装磕碰或环氧饮水舱漆防腐处理不到位导致管材钢制承插口局部露出原有的金属基体。在土壤环境中的PCCP承插口如不采取有效的保护措施，随着使用时间的延长，PCCP管外的土壤环境以及管内水介质中的侵蚀性介质侵入产生电化学腐蚀，进而导致管材漏水甚至腐蚀失效。目前PCCP管道安装后经防腐处理的承插口接头间隙用水泥砂浆封堵，混凝土或砂浆提供的高碱性环境使得包裹在PCCP内部的钢材纯化而不易发生腐蚀，从而使PCCP具有良好的防腐蚀性能。但是由于在运行过程中可能会发生管道沉降或其它原因造成接口灌注砂浆破裂，就会导致承插口钢环处于腐蚀环境。因此作为预应力钢筒混凝土管的连接处承口钢环与插口钢环的防腐保护尤为重要，这直接威胁管道系统的运行可靠性，从而影响整个管道系统的安全运行[2]。
2、电弧喷涂工艺简述
2.1 工艺原理
电弧喷涂，即以连续送进两根金属为其自耗电极，以端部所产生的电弧为热源，借助压缩空气雾化已熔化的丝材，高速度喷向于工件表面，促使涂层形成的热喷涂技术手段的一种。喷涂作业期间，两根丝状金属的喷涂材料需经送丝装置连续均匀送入电弧的喷涂枪所在导电嘴当中，导电嘴则接入电源正负两极，确保两根丝材未接触之前便可实现可靠绝缘。金属丝材的端部送进发生接触情况，因短路而有电弧产生，瞬间熔化丝材端部，压缩空气把已熔融的金属快速熔化成为相应的微熔滴，以较快速度喷射至工件所在表面位置，形成电弧喷涂层。
2.2 工艺特点
一是，涂层有着极低孔隙率、极高硬度及强度特点。电弧喷涂作业期间，微熔滴的加热温度及其喷射速度均高于火焰喷涂，故粒子均有极高的热能及动能，结合强度及其涂层强度必然相对较高；二是，高生产率、极具安全可靠性，且喷涂工件无变形现象发生特点。相对喷涂电流，电弧喷涂实际生产率极高，电弧喷涂仅用压缩空气、电源，无需乙炔、氧气相应的易燃气体，极具安全性，故喷涂工件无变形现象发生；三是，能源高利用率及低喷涂成本特点。
电弧喷涂极具节能效果，在能源的利用率上面优势突出，能源费用基本上课降低50％；四是，便于现场施工及维修处理特点。因电弧喷涂装置小体积、轻重量、方便移动及维修，方便现场开展施工作业活动。
3、电弧喷涂工艺在PCCP行业中的应用
3.1 PCCP承插口电弧喷涂技术
采用喷砂除锈工艺代替传统的PCCP管材承插口人工打磨除锈工艺，除去承插口表面的铁锈、油污、混凝土及砂浆残留至承插口表面露出灰白色金属底色。喷砂除锈后的基体表面尽快进行喷涂，一般不超过4小时。喷涂时，承插口表面要求保持清洁、干燥及无肉眼可见的氧化。喷涂材料选用锌丝，采用电弧喷涂工艺均匀的在承插口上喷涂一层50-200μm厚度的锌层。锌层经外观检测，涂层厚度检测、附着力检测等合格后在表面涂刷封孔材料，减少喷涂层固有的空隙。采用的封孔材料不得对水质产生影响。经现场放置一段时间观察，经喷锌处理后的PCCP管材承插口没有任何锈蚀现象，锌层附着力较强，能有效避免因吊管、运管、安装等过程引起的承插口碰撞破损等问题，承插口防腐能力大大提高，与原有环氧饮水舱漆防腐处理的承插口对比防腐效果明显，电弧喷锌涂层在该应用中能同时起到物理防腐与电化学防腐双重保护作用。
3.2 PCCP钢制管配件喷锌防腐处理技术
PCCP管线用管配件主要包括弯管、三通、短管、合拢管、事故备用管等，管配件由钢板焊接制成，钢板厚度需满足GB19685及CECS 141的规定，配件的制作和焊接应满足GB 50236及DL 5017的规定[3]。
管配件外壁多采用水泥砂浆外防腐或者环氧煤沥青防腐，在使用过程中有着良好的防腐效果。与PCCP管相同，管配件的钢制承插口采用电弧喷锌工艺处理，能够有效延长管配件使用寿命。但事故备用管和长期存放的管配件管壁如果采用砂浆防腐或环氧煤沥青防腐在较长的室外存放时间下容易产生空鼓、开裂等缺陷，影响管配件的防腐质量及使用寿命。经试验采用电弧喷锌工艺代替原有工艺对管配件进行防腐处理，工艺参数如下：管配件外壁喷涂纯锌涂层120μm，环氧云铁中间漆80μm、聚氨酯面漆80μm；管配件内壁喷涂纯锌涂层120μm，环氧云铁中间漆80μm、无毒环氧树脂面漆80μm；管配件承插口喷涂纯锌涂层90μm，环氧云铁中间漆50μm、聚氨酯面漆60μm。经喷锌处理的管配件因纯锌涂层有管壁表面有着良好的结合力，并且对管壁金属电化学保护，能够保证管壁处于良好的防腐蚀状态。管配件的存放应尽量在在室内阴凉干燥处，避免阳关直射，室外存放时应尽量覆盖防晒布。保证管配件能够长期存放不开裂，不腐蚀。
4、结语
自上世纪80年代我国引进PCCP管以来，由于其本身优异的力学、防腐、抗渗、密封等性能在长距离引调水工程、城市给排水工程、冷却水、循环水等工程中得到广泛应用。但是目前PCCP管材及管配件承插口的防腐处理技术较低，仅靠普通油漆涂层隔离土壤环境中的腐蚀性介质，这种技术在吊管、运管、安装等过程中可能产生对漆膜的损坏，如果管道长期室外存放可能导致在管道铺设前承插口就出现腐蚀现象，因此是PCCP管防腐性能中相对薄弱的环节，进而导致对管线的安全运营构成威胁。
PCCP管材承插口电弧喷涂技术及管配件整体或承插口局部电弧喷涂技术运用阴极保护和涂层保护的原理，经表面喷砂处理、电弧喷涂、涂刷油漆等工序，较好的克服目前承插口及管配件本身防腐处理中的各种缺点，能够有效克服管道在吊装、运管、安装等过程的物理碰撞对管材本身影响，有效延长管材的使用寿命。
[参考文献]
[1] 张宪伟. 自密实混凝土在预应力钢筒混凝土管(PCCP)中的应用[J]. 智能城市, 2020,16(001):189-190.
[2] 张浩敏. 大直径预应力钢筒混凝土管在工程的应用[J]. 城市建设理论研究（电子版）, 2015, 20(002):952-953.
[3] 金晓鸿, 毕士君, 王五平,等. 预应力钢筒混凝土管道防腐蚀技术的标准化工作[C].国际涂层涂装工业协会中国华北分会;河北省防腐保温行业协会. 国际涂层涂装工业协会中国华北分会;河北省防腐保温行业协会, 2016，10（004）：125-126.