孙文 李建兵 宋慧涛
中国水利水电第七工程局有限公司机电安装分局 四川彭山 620860
摘要：白鹤滩水电站超大型压力钢管内壁表面底漆、面漆均采用无溶剂厚浆型超耐磨环氧涂层，总干漆膜厚度（底漆+面漆）不小于800μm；压力钢管外壁（含刚性环等附件）表面采用无机改性水泥浆防腐，总漆膜厚度（干）不小于500μm。为保证白鹤滩水电站超大型压力钢管防腐涂装要求，通过优选油漆配套方案、改性水泥浆配方，并结合现场防腐施工工艺试验确定，同时研究制定合理的钢管防腐施工工艺，获得了优良的涂装质量，为同类产品防腐施工提供了可借鉴之经验。
关键词：压力钢管 油漆配套 水泥浆配方 工艺试验 防腐
1、工程介绍
白鹤滩水电站坝址位于四川省宁南县和云南省巧家县境内，是金沙江下游四个水电梯级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的第二个梯级，白鹤滩水电站的开发任务以发电为主，电站正常蓄水位为825.0m，水库总库容206.27亿m3，电站总装机容量16000MW，左、右岸地下厂房各布置8台单机容量1000MW的水轮发电机组。
白鹤滩水电站左岸压力管道采用单洞单机竖井式布置，共设置8条引水隧洞。压力管道自上平段末端起全部采用钢板衬砌，包括上弯段、竖井段、下弯段及下平段。①～⑥引水隧洞管单条压力钢管共88节，管线长度232.654m，⑦～⑧引水隧洞管单条压力钢管共89节，管线长度235.654m，8条引水隧洞压力钢管总节数706节，管线总长度1867.234m，工程总量19279.7t，内壁防腐总面积约6万m2，外壁防腐总面积约8万m2。压力钢管内直径8.6m～10.2m，流速6.7m/s～9.4m/s。8条压力钢管均采用垂直进厂，与机组蜗壳延伸段相接。
2、涂料选择及技术要求
白鹤滩坝址所在区域属于亚热带季风气候区，全年盛行大风，最大风速达30.2m/s（11级），多年平均气温20.9℃，极端最高气温42.7℃。冬半年天气晴朗干燥，降雨稀少；夏半年水汽较为丰沛，降水较为频繁、集中，年内干、湿季的交替变化极其明显。
根据白鹤滩气候条件及压力钢管抗冲耐磨要求，压力钢管内壁涂料应选用耐水性和耐磨性良好的涂层系统，详见表1《压力钢管内壁涂料配套参考表》，外壁采用改性水泥浆，传统水泥浆添加剂选用苛性钠，但是保存时间不长，一般不超过3个月就会出现锈蚀情况。从三峡Ⅱ期开始研究并改良水泥浆配方，常见水泥浆添加剂及配比见表2。
注2：附着力按GB/T 5210执行，GB/T 1720为参考检测方法。
压力钢管外壁（含刚性环等附件）表面采用含少量减水剂（木钙0.3%）、防锈剂（亚硝酸钙10L/m3）的无机改性水泥浆防腐，总漆膜厚度（干）不小于500μm，涂后注意养护。木钙全名木质素磺酸钙，具有很强的分散性、粘结性、螯合性，广泛应用于水泥减水剂，减水率5%～15％，符合白鹤滩高温大风气候特点。防锈剂（阻锈剂）选用亚硝酸钙，是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配置成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂，早强剂等，该产品从根本上克服了混凝土中碱集料反应及电化学腐蚀的缺陷，改进混凝土的物理力学性能和耐久性，获得优质混凝土。
管道坡口涂环氧富锌防腐底漆，厚25μm，技术指标详见表4。
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3、材料及准备
涂料选用应符合设计要求，并经大型工程实践检验。构成涂层体系的所有涂料应为同一涂料制造厂生产；不同厂家涂料产品配套使用时，应进行配套试验并证明其性能满足要求。
在使用每批涂料前必须提供该批涂料的数量、生产日期和书面试验报告，同时还应进行抽样试验，试样化验不合格，应拒绝使用。
所有涂料材料必须用生产厂家的原封容器（封条和商标均原封不动）运至工地，容器必须有生产厂家的标牌、处方、分类号码、颜色、出厂日期和批号，材料必须存在通风条件良好的专用储藏室内，涂料的开拆和混合宜在此间房子中进行，储存地点必须保持洁静，为了防止火灾，应当采取必要的措施，材料必须在出厂后 12个月内用完。
4、表面预处理工艺
图1 表面预处理工艺流程
制造钢管前的钢板原始锈蚀程度不得超过GB/T8923.1中的B级锈蚀程度（已发生锈蚀，并且部分氧化皮已开始剥落的钢材表面）。钢管表面（内外壁）预处理前应将铁锈、油污、积水、焊渣、毛刺以及焊接飞溅等附着污物清除干净。
表面预处理采用喷射或抛射除锈，所用的磨料应清洁、干燥，磨料粒径一般为0.5～1.5mm之间；喷射用的压缩空气应经过滤，除去油、水。压力钢管内壁经喷射或抛射除锈后，喷射清理等级应达到GB/T8923.1中规定的 Sa2.5 级，应用照片目视比较评定，表面粗糙度达到Ry60〜100μm，用比较样块法评定（参照 GB/T 13288.2规定）或仪器法测定；对于与混凝土直接接触的压力钢管外表面（含刚性环等附件），应清除浮锈、油渣和其它杂物，其喷射清理等级为≥Sa2级。
除锈后的表面不应再与人手等物体接触，防止再度污染。钢管在涂装前还须用干燥的压缩空气吹净表面，再用吸尘器加以清理。涂装前如发现钢材表面污染或返锈，应重新处理到原喷射清理等级。若不慎用手触及已清理好的表面，应立即用溶剂清洗钢管表面。
当空气中相对湿度超过85%、环境气温低于 5℃和钢板表面温度预计将低于大气露点以上 3℃时，不得进行除锈；表面预处理施工不得在开放场所条件下进行。表面预处理后应对表面清洁度和表面粗糙度进行检查，表面预处理质量应符合技术要求和相关规程规范要求。应按照GB/T8923.1及GB/T8923.3的规定执行。
经除锈后的钢管表面应尽快进行防腐涂装，钢管内壁涂防锈漆；外壁（含刚性环等附件）喷涂水泥浆；坡口加工完毕应立即涂刷无毒，且不影响焊接性能和焊接质量的坡口防锈涂料。
5、涂料涂装工艺
涂料涂装层数、每层厚度、逐层涂装间隔时间、涂料调配方法和涂装注意事项，应按产品说明书、设计文件或有关规定进行。经除锈后的钢材表面宜在2h内涂装，在晴天或湿度低于70%的条件下，涂料涂装时间最长不应超过8h。组焊后的管节及附件(除安装焊缝外)，应在车间内完成涂装，不应再开放场所条件下进行。涂装采用的喷涂设备应由涂料生产厂家推荐，喷涂应采用高压无气喷泵。
喷涂环境条件：
空气湿度应低于85%；
环境温度宜在10〜25℃，最低不低于10℃，最高不超过30℃；
钢板表面温度低于大气露点以上3℃或高于60℃时，不得进行涂装；
喷涂应在车间里进行，保证涂料表干前不受暴晒和雨淋；若在隧洞内喷涂，应配备热风设备以改善现场局部喷涂环境；
钢管外壁喷涂水泥浆24小时内应防止暴晒和雨淋。
喷涂操作：
一次喷涂的厚度以及两层喷漆的间隔时间按油漆生产厂家说明执行。在喷涂下一层之前应对前一层的膜厚进行测定，并加以标记，以便在此层喷漆时调整。
安装环缝两侧各100～200mm范围内和灌浆孔周边100mm范围内，在表面预处理后，应涂刷一道25μm厚的环氧富锌防腐底漆（应不影响焊接质量）。在焊接前，对其进行清除；待安装焊接完成后，应进二次除锈，再用人工涂刷或小型高压喷漆机械施喷涂料。喷涂前的清理和喷涂实施均应达到钢管表面相同的标准。
已涂装的保护漆如有损坏，用砂轮机清除干净，与清除已涂装的涂层相接处，应磨成坡口，第一层涂料用手工涂，第二层喷涂，最后再用针孔仪检测。
钢管外壁应均匀涂刷一层本施工技术要求配制的水泥浆，涂后注意养护。
承包商应采取适当的措施，以防止在喷涂作业期间涂料发生离析。并应配备吸湿设施，以清除供气管路内的游离油份和湿气。
施涂过程中，要特别注意防火、通风、保护工人健康。
施涂后的钢管应小心存放，保护涂层免受损伤，并防止高温、灼热及不利气候条件的有害影响。
6、涂装质量检验及要求
钢材表面喷射清理等级应按 GB/T8923.1执行，检查应在良好的散射日光下或照度相当的人工照明条件下，凭借正常视力，将其与每一张照片比较进行检查。
在不适于施涂和养护的环境条件下所做的涂装，应清除后重新涂刷。
漆膜厚度不满足要求的，应用砂纸、砂轮机打磨补涂，直至检查满足要求。检测涂膜厚度使用的测厚仪精度应不低于±（3%H+10μm),H为涂膜厚度。
厚浆型涂料涂层应采用针孔检查仪进行全面检查，按规定的电压值检测针孔，发现针孔，用砂纸、弹性砂轮片打磨处理后补涂，直至扫描合格。
漆膜固化后应选用划格法或拉开法进行附着力检验。
防腐层质量评定标准详见表5。
7、涂层的维护和修补
涂层应认真维护，防止机械损伤、受热和气候条件等有害影响。尤其是当钢管安装就位后，在灌浆过程中外溢的浆液应随时予以清除，防止其结块后损伤涂层。
凡经检查不合格和受到损伤的涂层均需进行修补，修补时要将修补部位原涂层彻底铲除，并适当扩大范围，其表面清理、喷涂均应达到本工艺的要求，采用高压无气喷泵喷涂，仅当修补面积较小时，才可用手工涂刷。
8、试验方案
防腐工艺试验分为油漆对比喷涂试验和水泥浆添加剂对比试验，油漆对比喷涂试验选用8家国内外知名品牌，在涂料厂家的技术人员全程监督指导，在同一施工条件下，喷涂无溶剂厚浆型超耐磨环氧涂料，对比检测油漆性能。
水泥浆添加剂对比试验，选择1节喷涂传统苛性钠水泥浆，其余喷涂新配方（亚硝酸钙+木钙），静置观察锈蚀情况。
8.1、油漆对比喷涂试验
试验选取Q235A钢板1块，尺寸25×10000×2000mm（厚度×长度×宽度），划分8个试验区域；油漆选用8家国内外知名品牌及厂商并采取不公开编号形式，直至最终得出试验结论后揭晓，确保公平公正，详见图3，详细检查项目及质量评定标准见表6。
图3 油漆对比喷涂试验板
8.2、水泥浆添加剂对比试验
选择1节喷涂传统苛性钠水泥浆，其余喷涂新配方（亚硝酸钙+木钙），静置观察锈蚀情况。
1个月后观察：发现传统配方水泥浆已出现锈点情况，新配方无锈蚀情况；
3个月后观察：发现传统配方水泥浆已呈现全面积密集锈点情况，局部有起皮脱落情况；新配方串浆孔处出现锈点情况。
经对比试验，亚硝酸钙+木钙的无机改性水泥浆新配方防腐效果更优越。
9、结论
白鹤滩水电站超大型压力钢管内壁采用无溶剂厚浆型超耐磨环氧涂料并优选油漆厂牌、外壁防腐采（亚硝酸钙+木钙）无机改性水泥浆新配方，并严格按照防腐工艺及质量标准控制，油漆附着力、外观质量、涂层厚度等、水泥浆临时保护效果等指标均符合规范及设计要求，涂装质量优良。
参考文献：
【1】（Q／CTG 29—2015）《水工金属结构防腐蚀施工及质量验收规范》。
【2】（SL 105-2007）《水工金属结构防腐蚀规范》【S】。
【3】（DL/T 5358-2006）《水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术规程》【S】。
作者介绍：
孙 文（1983—），男，高级工程师，二级建造师，在水电七局机电安装分局主要从事技术管理工作。
李建兵（1978—），男，高级工程师，项目经理，在水电七局机电安装分局从事项目管理工作。
宋慧涛（1985—），男，工程师，二级建造师，在水电七局机电安装分局从事技术管理工作。
论文作者:孙文,李建兵,宋慧涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/21
标签：水泥浆论文; 钢管论文; 涂料论文; 表面论文; 涂装论文; 压力论文; 白鹤论文; 《防护工程》2018年第4期论文;