浅析输水钢管防腐性能影响因素及质量措施

李锐

宁夏水务投资集团有限公司 宁夏银川 750002

1 实例分析

1.1 工程概况

某工程11条主管线长32.58km，管线管材为PCCP管和钢管，管径1820和2020mm，压力等级1.6Mpa、1.8Mpa、2.0Mpa，钢管壁厚16mm、18mm。钢管材质Q345B，外防腐采用直管3PE防腐，弯管PE冷缠带防腐，内防腐采用采用白色环氧饮水涂料防腐。

1.2 防腐缺陷问题

监理单位在对管道保温情况进行检查时发现部分钢管内防腐层有剥落现象。鉴于此由建设方组织各单位联合对钢管内防腐情况进行全面排查。经排查统计发现钢管存在大面积内防腐脱落情况，脱落共计303处，400mm2以上共计148处，整节脱落达到20%以上的共40节，个别部位出现砂眼及锈斑。部分弯管段外防腐损伤，2节直管段外防腐出现脆裂脱落。针对钢管防腐脱落情况，现场各方高度重视及时组织进行分析原因，进行缺陷处理，以此保证施工用管材满足质量要求。

2 钢管防腐工艺分析.（以直管为例）

2.1 外防腐技术分析

（1）结构。①挤压聚乙烯防腐层为加强级三层PE结构，底层为环氧粉末涂料，中间层为胶粘剂，外层为聚乙烯。②防腐层的总厚度为加强级3.7mm，环氧粉末≥120μm，胶粘剂层170-250μm。

（2）外防腐层技术指标及质量控制要求需满足《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》（GB/T23257-2009）[1]。工艺见图1。

2.2 内壁防腐技术要求

（1）防腐材料及等级：环氧饮用水涂料普通级防腐，厚度≥ 200µm。

（2）钢管除锈按GB/T8923-1988中规定的St3级。除锈后合格的钢管，在4小时内涂装，防止二次生锈[3]。

（3)内防腐技术标准及质量检验要求：钢质管道液态环氧防腐涂层技术标准》执行SY/T0457-2010[2]。工艺见图2。

3 防腐钢管缺陷原因分析

针对不同厂家生产的钢管直管段及弯管段现场出现的防腐问题，通过工艺对比及查找共性问题，最后分析原因如下：

（1）原材料因素：进场的内防腐环氧饮用水涂料以及钢管出厂时均合格，进场后厂家复检，监造抽样结果均合格，钢管及防腐用材料各项物理指标满足要求，拉伸强度以及伸长率等参数均满足标准要求。

（2）防腐材料配比因素：内防腐材料有A、B组分之分，人工按照A：B组分4：1的比例进行配置，23℃的条件下熟化时间0.5h，当现场比例控制不好时，材料性能会出现差异，但因厂家工人固定，均为熟练工，不同时期供货钢管防腐脱落情况差异大，因此材料配比引起的原因较弱。

（3）工艺因素。

①内防腐工艺：按照内防腐工艺流程图2，内防腐控制主要工艺为喷砂除锈、吹扫、喷涂等。本工程直管段厂家内防腐采用人工喷砂除锈、喷涂土料。弯管段厂家采用化学除锈轨道机械手机械喷涂。现场直管段出现大面积防腐层脱落。

分析原因为人工喷砂除锈不到位，受喷砂颗粒、速度、风向等影响，钢管内壁除锈不干净，未使钢管金属表面呈现亮白色，未达到S2.5级要求；喷砂吹扫不干净易造成针孔砂眼；人工喷涂涂料过程中喷层厚度不均匀，局部未达到设计200μm指标要求，结合不同期供货情况，分析除锈不到位、吹扫不干净等原因较大。

②外防腐分析：按照外防腐施工工艺图1，防腐层施工质量主要与除锈、中频加热、粉末喷涂、胶粘剂PE缠绕几个工序有关，均采用机械施工。弯管段采用人工除锈、喷涂胶粘剂，缠绕冷缠带。直管段施工工艺中只要保证好机械设备工作时间及每道工序时间间隔，防止除锈后二次生锈，保证好材料配比就不易出现防腐缺陷，弯管段除锈采用化学除锈，但冷缠带施工时采用人工缠绕，施工不到位的话，易出现缠绕不密实易撕裂的问题。

（4）低温环境因素：现场发现位于龙潭水库下游及11#管线河沟段出现的内防腐层脱落、砂眼较多，外防腐脱落各1处。分析当地温度会发现，冬季温度较低，最低温度均在0℃以下，特别是沟道处多水多风砂，个别钢管放置在水中浸泡时间过长，昼夜温差大，风蚀严重。钢管与内外防腐材料的热胀冷缩系数不同，发生脆性变形导致拉裂。浸水部位在干燥后更容易出现防腐裂纹及脱落。风沙在通过钢管时更容易形成回旋风，夹杂的微小颗粒较易损伤内防腐层。因此施工现场低温环境因素影响较大。

（5）高温环境因素：根据调查发现防腐层脱落的钢管主要集中在6-9月份供货，该时段天津、山东等地多高温雨水。结合防腐层施工环境温度要求，喷漆温度≥5℃，环境湿度≤85%。防腐喷涂工作在高温季节里进行，内防腐表干速度会较快，喷涂间隔不到24h，下层不能终干，如遇降雨防护不到位，钢管受冷热环境影响，易出现锈蚀粘结力弱等现象。

（6）运输、储存及施工因素：经调查发现运输及吊装过程中人为损坏现象普遍，工程现场多石块，转运过程中对外防腐保护不到位，吊装及储存时如遇底部有石块等易造成防腐损伤。管材焊接时不注意保护内、外防腐层及设备接触部位，随意拖拉焊接设备，造成划伤、烧伤防腐层。

（7）泥沙侵蚀问题：管道内防腐层出现砂眼部位大部分处于现场水压试验段，涂料本身的抗冲刷能力不强及延展性若，打压试验用水中含有不同程度微小颗粒，在注水以及排水过程中，易对内防腐层形成冲刷破坏。

（8）喷涂厚度影响：内防腐层设计喷涂厚度≥200μm，经过现场检测发现，直管段厂家喷涂后表干状态下测得的喷层厚度每层会达到80-110μm，等终干后喷层厚度会变为58-80μm，钢管焊缝部位厚度小于其他部位，在水流过程及施工中，焊缝部位防腐层性能低更易破坏。

4 处理措施及建议

4.1 处理措施

（1）针对内防腐脱落，要求生产厂家及时对产品进行全面质量排查，调整工艺，加强生产中关键工序控制量，确保出厂产品质量满足设计要求。

（2）要求现场厂家人员及时对管材内外防腐缺陷进行处理，按照处理方案扩大清除原缺陷部位，严格除锈、喷涂流程，做好现场检测验收。

（3）加大管材进场验收程序，严把验收质量关，不合格的坚决不予验收接货，未处理的坚决不得用于工程现场。

4.2 经验及建议

（1）针对管材厂家，应尽可能升级先进的生产流水线，充分利用科技手段，增加机械操作份额，严控防腐层除锈、喷涂等工艺，利用科技缩短防腐层凝结时间，增产的同时避免人为因素影响产品质量。

（2）做好各工序质量检验，严把工序流程验收关，坚决做好进场材料复检，合格后方可使用，控制好材料掺和比例，严控各道工序检验，严格按照规范批次、部位取样，做好焊缝等部位喷涂厚度控制，避免因过程质量把关不严造成产品质量问题。

（3）加强对产品的保护、运输及现场保温、防风措施。喷涂工艺时应控制好环境温湿度，选择通风良好、有防雨设施的车间厂房，产品生产完成后及时对钢管进行防变型保护，同时在恶劣天气下做好管材保温措施，避免管材因温度变化导致防腐脱落，运输及装卸过程中做到轻装轻放，保护到位，避免磕碰损伤。

（4）严格按照施工方案进行施工，避免施工中因机械设备，人为原因导致对防腐层的损伤。

（5）建议管道试压管段尽量选用含杂质少的水源进行管道试验，对于泥沙较大的河流，应在设计时考虑好取水口布设，同时工程运行过程中，尽量避免洪雨水时进行取水。

5 结语

本文仅对宁夏等高海拔、多风沙寒冷地区的大管径钢管施工过程中出现的防腐层脱落缺陷问题进行了分析，随着科技进步，材料设备及生产工艺的不断提高，管材防腐质量控制的也越来越好，该文中所述的管材缺陷原因分析及处理方法仅供同行业中有类案例的单位相互借鉴学习，以此能提供些参考意见。