循环水系统的清洗预膜工艺

第34卷第7期华电技术Vol 34 No. 72012年7月Huadian TechnologyJul.2012预应力钢筒混凝土管施工工艺及操作要点李莹,宁富刚(中国水利水电建设集团辽宁工程局有限公司,辽宁沈阳110179)摘要:预应力钢筒混凝土管(PCP)在国内得到了推广与应用,以大伙房水库输水二期工程DN2400埋置式预应力钢筒混凝土管(PCPE)管材制造为例,介绍了PCCP施工工艺及流程,对主要工序的操作要点进行了详细阐述,可为PCP管材的生产和发展提供借鉴。关键词:预应力钢筒混凝土管;施工;工艺流程;工艺原理;操作要点中图分类号:TU528.73文献标志码文章编号:1674-1951(2012)07-0042-03艺流程如图2所示。0引言预应力钢环钢丝锚钢环保护层预应力钢筒混凝土管PCCP( Prestressed Con-水管相比具有抗渗性能优越、承压能力高的特点,既橡胶圈具有混凝土压力管刚性好、耐防腐的优点,又兼备钢管承压高、安全性好的优点。预应力钢筒混凝土管按其结构分为内衬式预应力钢筒混凝土管( PCCPL)接头漏水试和埋置式预应力钢筒混凝土管( PCCPE)。预应力验口及管塞钢筒混凝土管自20世纪90年代引入我国以来,被图1 PCCPE型管材结构示意图广泛用于水利、电力、市政和自来水供水主管线项目插口型材下承、插口胀圆成型上。本文以大伙房水库输水(二期)工程DN2400vCPE管材制造为例,总结出一套PCCP管材制造水泥、砂石、水、外加剂|薄钢板螺旋焊机制筒工艺及质量控制措施,为以后的PCCP管材生产提凝土搅拌「钢筒水压检验1供指导与借鉴。1施工方法蒸气养护脱模清模预应力缠丝(1)承插口钢圈采用胀拉法施工,精度高,尺寸水泥、细沙、水沙浆搅拌稳定。标识存放成品检验修整防腐保护层养护2)钢筒制作采用螺旋焊接成型技术,生产效率高,焊接质量好。图2PCCP制管工艺流程(3)管芯浇筑采用立式振捣成型工艺,管芯密预应力钢筒混凝土管制管工艺过程为:采用承实度高插口钢圈及薄钢板卷制并焊接成筒体,然后浇灌混(4)缠丝工序采用应力自动控制系统,保证了凝土成为管芯并在管芯外圆上缠绕高强度预应力钢应力均匀丝,最后喷射沙浆保护层(5)采用了加强型生产线,关键工序设备为双首先制作承口钢圈和插口钢圈,钢筒制作采用套布置(如螺旋焊机、缠丝机、喷浆机均为双套配H中国煤化工自动螺旋卷焊成型的置),确保了各工序的产能均匀流畅CNMHG后放入管模内浇灌混2工艺原理凝土。PCCPE型管材结构如图1所示,PCP制管工PCCPE型管芯采用立式振动成型工艺,管模整理好后,将合格的钢筒放入管模内,混凝土沿钢模收稿日期:20l-08-31;修回日期:2012-03-29内、外壁浇入,在浇筑混凝土的同时,开动振动器以第7期李莹,等:预应力钢筒混凝土管施工工艺及操作要利于混凝土密实。管芯成型后采用蒸汽养护,达到检验,直到钢筒所有焊缝无渗漏为止。脱模强度后拆模。(2)焊缝同一部位补焊不得超过2次。管芯经养护达到缠丝强度后,采用立式缠丝机,3.2管芯成型用7mm高强钢丝按设计的张拉力及螺距进行缠丝,3.2.1管芯混凝土成型张拉力记录仪连续记录钢丝张力PCCPDE型管芯采用立式振动成型工艺成型。缠丝后的管芯用立式喷浆机喷沙浆保护层,再经3.2.2模具要求养护、修理、成品水压试验、成品检验后为合格产品。(1)模具应有足够的强度、刚度和抗冲击韧性,3施工操作要点以便抵抗变形并很好地传递激振力。(2)内、外模的圆度偏差应小于 ANSIAWWA3.1钢筒成型C301-—199%《预应力钢筒混凝土压力管设计标准》3.1.1钢筒组成对管材圆度的要求。内、外模各自的合缝处要严密PCCP管的内衬钢筒由承口钢圈、插口钢圈及并有良好的平整度。钢板在螺旋焊机上卷焊成型。(3)承插口轮廓对中心线的偏差应小于3mm,3.1.2承口钢圈、插口钢圈对接后的管材内壁应平整、光滑。承插口由轧制好的型材卷焊成钢圈并在胀圆机(4)每次脱模后应仔细清除模板上的污垢、杂上胀至设计尺寸。质并涂刷非油性脱模剂;成品管芯模具表面不允许(1)承口钢圈。按设计要求的长度下料,在卷有凹坑、浮皮和其他异物。圆机上卷成圆环并焊接。焊缝应打磨平整,经扳边(5)模具进厂后必须严格进行尺寸检测、调整机扳成所需的角度。编号统计;应定期对模具进行检测,对偏差超过允许(2)插口钢圈。按设计要求的长度下料,在卷值的模具,必须立即进行修整,以保证管芯混凝土圆机上卷成圆环并焊接。焊缝应打磨平整,然后在钢筒和承插口的几何尺寸和公差要求;经过修整仍胀圆机上胀至设计直径。不能满足要求的模具应予以报废。(3)每个承插口钢圈不允许超过2个接头且接3.2.3拆、装模的要求头焊缝间距不应小于500mm。接头应对接平整,错(1)拆、装模应重点检査模具接缝、锚固块边不应大于0.5mm,采用双面熔透焊接并打光位置。磨平2)装模时应检査底模是否放置平稳,然后将3.1.3筒体内模吊放在底模上锁紧定位;再用专用吊具将钢筒(1)钢筒用钢板多为冷轧钢板,其厚度应符合吊放在底模上,检查钢筒与内模之间、钢筒承口与底设计要求,最小厚度不得小于1.5mm;对于限制性模之间的间隙是否一致;然后将外模吊放在底模上;接头的管材,根据设计亦可采用厚度大于1.5mm的最后将顶盖合放在内模和钢筒插口端面上,将合缝钢板。宜采用宽度为1250mm钢板螺栓依次对称拧紧。(2)制造钢筒用的钢板应分别符合GBT700(3)拆模时先松开管模合缝螺栓,先将顶盖吊2006《碳素结构钢》、GB912-1989《碳素结构钢和岀,再从上到下依次打开内模紧固扳手,松开底模定低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》及GB11253—位销;将内模慢慢地垂直吊起移开,再将外模垂直吊2007《碳素结构钢冷轧薄钢板及钢带》的规定,其最起移开。小屈服强度为235MPa。(4)达到蒸汽养护要求时间后才能拆除模具。(3)钢筒应按要求的尺寸精确卷制,钢筒端面管芯混凝土脱模不能有明显的损坏,管芯混凝土内倾斜度≤9mm。承插口两端的距离公差不能超外表面不得岀现粘模和剥落现象。过±3mm3.2.4立式振动成型(4)螺旋搭接焊焊缝高度不得超过(1.6+板管芯采用立式浇筑振动成型。管芯厚)m。外观缺陷处或水压试验检出的缺陷处的浇式中国煤化工振动器连接螺栓有无补焊焊缝凸起高度不应大于2.0mm。松CNMHG动;成型过程中采用合3.1.4钢筒水压试验适的振捣频率和振动成型时间,以保证管芯获得足(1)每节钢筒都必须持续进行不少于3min的够的密实度;成型过程中钢筒不得出现变形、松动静水压检验,以检验所有焊缝。如发现有渗水处,应移位。做好标记,待卸压后补焊并在补焊后再次进行水压(2)管模顶部装好下料锥,混凝土料斗缓慢地华电技术第34卷套入料锥,开动振动器,边下料边振动,注意卸料节(3)缠丝过程中张、拉力与平均值偏差不得超奏。应充分振捣,使混凝土密实、泛浆和排气。浇筑过±10%过程中必须控制钢筒内、外侧混凝土均匀上升且高(4)缠丝过程中单节管材每层钢丝的接头不应超度差(内高外低)不超过500mm过1个,钢丝接头必须保持平直;在管芯轴线方向上(3)混凝土浇筑时必须记录环境温度。每根管钢丝接头距缠丝初始位置的距离不应小于300mm。芯的全部成型时间不得超过管芯底部混凝土的初凝(5)每周应对缠丝机应力装置进行1次检测时间。每周应对钢丝接头进行1次抗拉强度试验,拉力不(4)为保证混凝土的均匀性,宜采用连续喂料应小于钢丝抗拉强度的75%。钢丝锚固块抽取的方式,喂料结束后继续振动一段时间。成型完毕0.2%进行进厂质量检测,锚固力不应小于规定钢丝后,应及时清除插口端面多余的混凝土料并用专用最小极限抗拉强度的75%。抹刀抹平。3.4沙浆保护层制作(5)当环境温度低于4℃时,不应进行PCCP管(1)制作保护层的沙浆中不得含有石块等杂芯浇筑工作。质,以免损伤钢丝3.2.5管芯养护(2)每天测定1次沙的含水率(阴雨天加大测(1)管芯混凝土应采用蒸汽养护,蒸汽养护温定频率)并进行实际生产配比计算,确保喷射水泥度及升温速度应严格按规范执行,建立科学的养护沙浆含水量不小于拌和物干总质量的7%制度,每根管芯都要做好养护记录。(3)沙浆配合比(按质量计)不低于1.0:2.5(2)在自然条件下放置时应进行洒水养护,或(水泥:沙)。沙浆保护层拌合物中水溶性氯离子覆盖保护材料防止混凝土水分过度损失。的质量分数不得超过0.06%3.2.6管芯的检验(4)预应力钢丝上的最外层净沙浆保护层自预(1)脱模后应检査每个管芯是否存在接缝错应力钢丝外侧边缘不得低于25mm。台、孔隙、碎屑、裂缝、水泥浮皮、表面缺陷和外部物(5)制作完成的水泥沙浆保护层应采用适当方质。对表面出现的深度或直径大于5.0mm的凹坑法进行养护、采用自然养护法时,在保护层水泥沙浆或空隙、高于3.0mm的凸起以及超过1.6mm的接充分凝固后,应间歇喷水保持湿润至少4d。缝错台应进行修整。3.5修补、防腐2)任何情况下不得对管芯内表面采用涂刷方达到养护时间的管子用翻管机放倒进行修补和式处理或遮蔽缺陷。管芯混凝土内、外表面岀现的承插口钢圈防腐。凹坑、气泡的宽度或深度大于5mm时,用水泥沙浆1)达到报废条件的管材不准修补。或环氧水泥沙浆予以填平并用镘刀刮平。(2)修补的材料可以选用混凝土、水泥沙浆和(3)管芯混凝土在制造、搬运过程中因碰撞造无毒树脂等。成的掉角或凹坑应进行修补,修补用的混凝土、水泥(3)承插口钢圈的外露部分均需进行防腐沙浆或无毒树脂水泥沙浆采用的水泥材料应与制管处理。材料一致。(4)防腐前应将金属表面的油污、锈迹及杂物(4)管芯表面不允许出现蜂窝麻面,对内、外表等清理干净,然后均匀喷涂无毒防腐涂料。面出现纵向裂缝的管芯应做报废处理3.3缠丝4效益分析(1)钢丝应采用预应力混凝土用冷拉钢丝,钢(1)大伙房水库输水二期工程PCCP管线制作丝公称直径不得小于5mm。同层配筋设计最小螺工程由辽宁龙泉管道有限公司承揽,该工程厂房、设距不得小于钢丝直径的2倍,最大螺距不得大于38备总投资4500万元,年产DN2400PCP管材46m。管芯轴线方向任意0.6m长度内的环向钢丝km1.28亿数量不得少于设计要求。中国煤化工、电力、市政和城市供(2)缠丝前管芯混凝土抗压强度不应低于设计水CNMHG1径输水管道的首选管抗压强度的70%;同时,在缠丝过程中,管芯混凝土材,产品完全符合国家的能源政策、产业政策和行业上施加的初始压应力不应超过缠丝时混凝土抗压强发展规划,具有明显的经济效益和社会效益。以度的55%;预应力钢丝内总的设计缠绕应力不得超DN2400管径为例,PCCP用钢量约占同规格钢管过钢丝规定的最小抗拉强度的70%。的18%,每延米管材单价约为同规(下转第47页)第7期刘立伟:循环水系统的清洗预膜工艺金属表面均匀成膜的要求。采用肉眼测定的方法,在和最长的设备使用寿命具有不可忽视的作用。循环挂片上有一层均匀彩膜或发蓝光或发彩虹光且挂片无水系统的预膜是为了提髙缓蚀剂的成膜效果。待成腐蚀,呈金属光泽。预膜试片表面无锈蚀,成膜均匀、膜后,再降低药剂浓度维持日常补膜。这种预膜处致密,肉眼可见,呈现出五彩蓝紫色。在清洗过程中,理的目的是希望在金属表面上很快形成一层保护经硫酸铜法检验,共洗掉铁锈及钙垢约α∞0kg;其试片膜,提高缓蚀剂抑制腐蚀的效果。循环冷却水金属腐蚀率为4.95g/(m3·h),低于碳钢腐蚀率10.00表面的腐蚀控制,主要是靠阻垢剂在金属表面上形g/(m3·h)的国家清洗标准。达到标准规定的较好级。成的防护膜来完成的。3.2分析与讨论(1)预膜前的浊度偏高。因为浊度提高,腐蚀5结论有所增加,同时设备表面沉积物增多,产生较多的斑此次循环水系统的清洗预膜达到了预期目的,点,易形成局部腐蚀或孔蚀。因此,预膜时的循环水有效控制了设备的腐蚀、结垢及菌藻黏泥的滋生。浊度应尽可能控制的低一些;控制在10mg/L内较为生产设备长期安全、高效运转打下了坚实的基础。适宜。其次,酸洗结束后的置换时间应尽可能短由于是初次清洗预膜,在此次过程中也发现了一些些,以10~12h为宜,可降低金属的腐蚀几率。不足。在今后的运行中,要吸取经验弥补不足,不断2)在预膜过程中pH值偏高。循环水系统西地提升清洗预膜效果。半塔水温较高,一般为28~34℃。加之较高的pH值,极易使六偏磷酸钠分解形成磷酸钙垢,从而影响参考文献预膜效果。东半塔采用冷态预膜,预膜时间较长。°[1]龙荷云.循环冷却水处理[M].南京:江苏科学技术出版从此次预膜挂片显色时间来看,略微偏短,与pH值的控制有关。在实际操作时,在控制循环水浊度的2]李裕芳我国循环冷却水处理技术的回顾及展望[J.工基础上,建议pH值取5.5~6.5为宜业水处理,1991(1):3-7(3)根据预膜的机制,预膜剂易与水中的[3]刘金标,严以强.浅谈循环冷却水处理中的清洗技术g2等二价金属离子发生络合反应,形成沉积物覆[J].化学清洗,1996(4):31-35盖在金属表面而抑制腐蚀。当预膜水中Ca2的质4】王东昶,万淑清热态清洗预膜配方的筛选及应用J量分数为0.0005%时,缓蚀效果已非常明显,当工业水处理,1992(6):12-16Ca2的质量分数大于0.0010%时已出现大量沉积5]严瑞遁水处理剂应用手册[M]2版北京:化学工业出版社,2003:57-59物,因而预膜时水中的Ca的质量分数控制在[6周本省.工业水处理技术[M].2版北京:化学工业出版0.0005%~0.0007%为宜。社,2005:34-36清洗预膜的意义(编辑:王书平)循环冷却水系统清洗预膜处理技术是非常重要作者简介:的环节,对于防护金属材质表面、充分发挥正常用阻刘立伟(1985-),女,山东菏泽人,技术员,从事化学水垢缓蚀剂的功效、使循环冷却水系统获得最高效率处理方面的工作(E-mil:lwei19@l63.com心心心费心心,心心心心心,心,心心心,心·心·<·<.心心费心心心<心心>(上接第44页)格钢管的35%,其性能指标可以代(3)辽宁省三湾水利枢纽及输水工程正在使用替铸铁管、钢管。PCCP的应用大大降低了工程造以该工艺制作的DN1800PCCP管材。价,在当前较高的钢材价格、能源价格和节能减排压力面前,PCCP产品的优势更加凸显。参考文献5应用实例[1]GB/T19685-2005,预应力钢筒混凝土管[S]2]李洪志.大口径预应力钢筒混凝土制管技术研究[D].大(1)在辽宁省大伙房水库输水(二期)工程PC中国煤化工P采购三标中,使用此工艺生产DN2400PCCP管TYHCNMHG(编辑:刘芳)材78.8km,合同总额3.29亿元。获得了业主颁发的质量、进度、安全综合奖—“施工标兵”奖。作者简介李莹(1970—),女,辽宁营口人,高级工程师,工学硕(2)大伙房水库输水应急入连工程正在使用以士,从事水利工程技术、水工设备施工技术的研究(Emil该工艺制作的DN2800PCCP管材。living@163.com)。