TPEP防腐鋼管在橡膠壩充排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

褚 洋

（棗莊市水利勘測設(shè)計院，山東 棗莊277000）

目前，在管道輸水領(lǐng)域非常重視管道的防腐蝕能力，在防腐蝕涂層上涌現(xiàn)了很多新材料、新技術(shù)。TPEP防腐鋼管是一種以鋼管為基材、外壁采用3PE（底層環(huán)氧粉末涂層、中間層膠黏劑、外層聚乙烯）、內(nèi)壁采用環(huán)氧粉末涂層為主要防腐結(jié)構(gòu)的新型管道，具有良好的耐腐蝕性能，是目前較為先進、成熟的管道防腐技術(shù)，在城鄉(xiāng)供水、工業(yè)用水中廣泛應(yīng)用。棗莊市市中區(qū)東沙河?xùn)|各埠橡膠壩為棗莊市首次使用TPEP防腐鋼管作為充排水管路的橡膠壩工程。

1 橡膠壩充排水系統(tǒng)概況

棗莊市市中區(qū)東沙河?xùn)|各埠橡膠壩位于城區(qū)南部、東沙河下游，為1孔、凈寬35 m、設(shè)計壩高3 m的充水式橡膠壩。充排水泵站布置于河道左岸，依靠埋設(shè)于壩底板等部位的管路向壩袋充排水，實現(xiàn)升、塌壩。充排水系統(tǒng)是橡膠壩中非常重要的部分，隨工程建設(shè)中埋設(shè)于混凝土結(jié)構(gòu)下，其使用壽命直接影響工程的運行年限。

由于東沙河上中游穿城區(qū)而過，匯集城區(qū)部分生活污水、市政排水后排向下游。根據(jù)地質(zhì)勘察報告中環(huán)境水水質(zhì)試驗分析，東各埠橡膠壩處地表水對混凝土具有強腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性；地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性。由于充排水管道埋設(shè)于壩底板下、河床中，直接與河道水、地下水接觸，因此應(yīng)重視環(huán)境水腐蝕性對管道的使用壽命影響，提高并加強管道的耐腐蝕能力。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟分析比較，工程設(shè)計中采用TPEP防腐鋼管作為充排水管道，可提高管道內(nèi)外防腐能力，延長工程的使用年限。

2 TPEP防腐鋼管的優(yōu)點

2.1 防腐性能好，使用壽命長

由于TPEP防腐鋼管外壁采用3層防腐結(jié)構(gòu)、內(nèi)壁采用單層防腐結(jié)構(gòu)，外壁聚乙烯層吸水性低，內(nèi)外熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層機械強度高、力學(xué)性能好、抗陰極剝離能力強。在工廠加工、檢驗合格后出廠，管道整體具有極高的密封性，防腐質(zhì)量較好，適用于不同的水文地質(zhì)環(huán)境，特別在有腐蝕性的地下水環(huán)境中具有很強的防腐可靠性，正常使用壽命最高可達50年，等同于建筑物主要混凝土結(jié)構(gòu)的合理使用年限。

2.2 內(nèi)壁糙率低，所需管徑小，綜合成本低

TPEP鋼管內(nèi)壁光滑、摩擦系數(shù)小，相對于球墨鑄鐵管、普通鋼管糙率低，輸送同等流量下所需管道口徑小，管道沿程和局部水頭損失降低，配套水泵功率、電氣設(shè)備要求降低，因此可減少工程建設(shè)投資和運行管理費用，長期運行可節(jié)約能源、減少成本、保護環(huán)境。

2.3 現(xiàn)場施工方便，可節(jié)省工期

TPEP防腐鋼管的直管和三通、彎頭等管件在工廠已提前加工完工并檢驗合格，施工現(xiàn)場僅需要對各管道、管件焊接連接即可，可大大節(jié)省工期。

3 TPEP防腐鋼管的設(shè)計、施工要點

3.1 防腐層結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）鋼管內(nèi)外表面處理。TPEP鋼管以螺旋鋼管為基材，壁厚為8 mm，管材內(nèi)外防腐層涂敷前均應(yīng)進行表面預(yù)處理。先清除管道表面的油脂和污垢等附著物，然后進行拋（噴）射除銹。除銹質(zhì)量應(yīng)達到Sa2.5級，錨紋深度達到50～90μm。鋼材表面的焊渣、毛刺和表面附著的灰塵、磨料應(yīng)清除干凈。

2）外防腐層。工程所使用的管道多為DN500口徑，外壁采用三層防腐結(jié)構(gòu)。各層厚度應(yīng)符合以下要求：底層環(huán)氧粉末涂層≥150μm，中間層膠黏劑層≥170μm，外層聚乙烯層≥3.7 mm。

3）內(nèi)防腐層。采用單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐，涂層厚度≥300μm。

3.2 管道施工

管道焊接和防腐補口是充排水系統(tǒng)中設(shè)計、施工中另一個重點，焊接和補口質(zhì)量是管道防腐的重要環(huán)節(jié)，直接影響充排水系統(tǒng)的運行和工程使用壽命。

3.2.1 管道焊接

1）焊接。成品TPEP鋼管兩端一般會預(yù)留100～150 mm不做防腐層，以滿足現(xiàn)場焊接需要。焊接前應(yīng)對管道接口處20 mm范圍內(nèi)進行打磨并去除油污等，管口做成30°～35°坡口，管道焊接為對口型式，單面焊接雙面成型。焊接時應(yīng)對兩側(cè)管道采取保護措施，防止焊渣飛濺灼傷防腐層。焊縫外觀成型良好，平滑過渡，表面不允許有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣等缺陷，焊縫寬度以每邊超過坡口邊緣2 mm為宜，焊縫表面不應(yīng)低于基材表面。

2）焊縫清理。焊后應(yīng)對焊口進行清理，焊縫及附近的毛刺、焊渣、飛濺物、焊瘤等應(yīng)清潔干凈，補口處的污物、油、雜質(zhì)應(yīng)清理干凈，防腐層端部有翹邊、生銹、開裂時，應(yīng)清理。補口部位的表面除銹等級應(yīng)達到GB/T8923.1-2011/ISO8501-1∶2007規(guī)定的Sa2.5級，錨紋深度應(yīng)達到40～90μm，除銹后應(yīng)清除表面灰塵，表面灰塵等級應(yīng)不低于3級。焊縫清理后進行無損檢測，對不合格焊縫應(yīng)及時返修處理。

3）管道試壓。管道試驗壓力應(yīng)為管道工作壓力的1.5倍且不小于0.9 MPa，本工程管道最大工作壓力為0.2 MPa，因此最終選定試驗壓力為0.9 MPa。水壓升至試驗壓力后保持恒壓10 min，檢查接口焊縫、管身如無破損和漏水現(xiàn)象，管道水壓試驗為合格。

3.2.2 焊縫防腐

焊縫處防腐質(zhì)量不好極易造成管道的腐蝕，影響工程質(zhì)量和運行，因此在設(shè)計、施工中應(yīng)重視焊接補口。

1）焊縫處外壁防腐。外壁補口采用環(huán)氧底漆/輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶的方式。底漆采用無溶劑環(huán)氧樹脂底漆，由熱收縮帶（套）廠家配套提供或指定，涂敷厚度≥150μm。熱收縮帶按管徑選擇配套的產(chǎn)品的規(guī)格，表面應(yīng)平整、清潔、無氣泡、裂口及分解變色。

應(yīng)按照產(chǎn)品使用說明書和補口施工工藝規(guī)程的要求調(diào)配底漆，在管道連接裸露處均勻涂刷，底漆濕膜厚度≥150μm，涂刷后不能漏出鋼管基材，聚乙烯層不刷底漆。

熱收縮帶加熱，應(yīng)控制火焰為強度，不應(yīng)對熱收縮帶上任意一點長時間烘烤。收縮后，熱收縮帶與鋼管表面聚乙烯層搭接寬度≥100 mm，熱收縮帶采用固定片固定，周向搭接寬度≥80 mm。

2）焊縫處內(nèi)壁防腐。內(nèi)壁防腐采用涂刷環(huán)氧涂料，涂層厚度≥300μm。管徑較小、無法人工施工的管道，采用管道補口機進行管道焊接處內(nèi)壁防腐補口施工。

4結(jié)語

TPEP是一種成熟的管道防腐技術(shù)，對于埋設(shè)在地下且與環(huán)境水接觸的輸水管道具有優(yōu)異的防腐蝕能力，在橡膠壩中應(yīng)用能夠大大提升充排水系統(tǒng)運行的可靠性，提高工程的使用年限、節(jié)省工程管理費用，具有廣闊的應(yīng)用前景。