大口徑PCCP管線承插式絕緣接頭技術(shù)研究

李保華

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽111000）

大口徑PCCP管線承插式絕緣接頭技術(shù)研究

李保華

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽111000）

對(duì)傳統(tǒng)大口徑PCCP管線施工中采用絕緣法蘭進(jìn)行電導(dǎo)通絕緣方式存在管道陰極保護(hù)的絕緣件的絕緣、密封及安裝問題進(jìn)行闡述，有針對(duì)性的研發(fā)出承插式絕緣接頭技術(shù)，并對(duì)在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，得出了采用PCCP管線承插式絕緣接頭的先進(jìn)性和具有良好的推廣前景的結(jié)論。

PCCP；絕緣法蘭；承插式；絕緣接頭

1 研究背景

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡(jiǎn)稱PCCP）由于具有耐久性強(qiáng)、輸水量大和造價(jià)相對(duì)低的特點(diǎn)，目前已經(jīng)成為大規(guī)模調(diào)水工程的首選管材。PCCP預(yù)應(yīng)力鋼絲防腐蝕要求極高，當(dāng)環(huán)境腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，需要采用伴隨管道埋設(shè)鋅陽極進(jìn)行陰極保護(hù)，避免預(yù)應(yīng)力鋼絲腐蝕。近年來，陰極保護(hù)防腐技術(shù)已經(jīng)成為PCCP輸水管線的重要防腐措施之一。在南水北調(diào)工程、大伙房輸水工程、磨盤山引水工程等大型調(diào)水工程都采用了PCCP管作為主輸水管材，而且對(duì)PCCP管道都采用了陰極保護(hù)。但由于不同管線埋置區(qū)域的腐蝕環(huán)境差異、雜散電流的影響以及管線材質(zhì)不同，對(duì)管線采用陰極保護(hù)的極化電位設(shè)計(jì)的范圍不同，需要采用電氣絕緣接頭對(duì)兩側(cè)管線進(jìn)行電連續(xù)性的隔離，以確保兩側(cè)管線區(qū)域段得到不同的極化電位和消除雜散電流的影響。如果采用陰極保護(hù)而沒有實(shí)現(xiàn)可靠的電導(dǎo)通絕緣，會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲產(chǎn)生過保護(hù)或欠保護(hù)的不利影響，過保護(hù)將會(huì)造成預(yù)應(yīng)力鋼絲發(fā)生氫脆性反應(yīng)，導(dǎo)致鋼絲斷裂；欠保護(hù)將不能實(shí)現(xiàn)防腐蝕的目的，降低工程使用年限?？梢哉f，沒有電導(dǎo)通絕緣，便沒有陰極保護(hù)。

2 傳統(tǒng)絕緣法蘭方式存在問題

傳統(tǒng)的絕緣工藝有絕緣法蘭、絕緣短管、整體型絕緣接頭、裝配型絕緣接頭等。對(duì)于大口徑的管線通常采用絕緣法蘭，但也會(huì)存在問題，主要包括：在安裝和服役過程中絕緣材料容易受到損傷、絕緣性能不穩(wěn)定、易產(chǎn)生滲漏、附屬設(shè)施多及施工困難。如在大型PCCP管輸水工程中采用絕緣法蘭進(jìn)行電導(dǎo)通絕緣時(shí)，為達(dá)到止水目的，安裝人員往往用力緊固螺栓，絕緣層很容易損壞，造成絕緣失效、管道滲漏；另外考慮螺栓銹蝕問題，一般將絕緣法蘭布設(shè)在閥井內(nèi)，導(dǎo)致施工工序復(fù)雜，施工工期較長(zhǎng)，增加了工程造價(jià)。例如大伙房輸水（二期）工程中便采用了絕緣法蘭，一共有28組絕緣法蘭，其中有6組法蘭出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。主要原因是大口徑管道法蘭盤重約1t，螺栓墊片為非金屬絕緣材料，具有一定的壓縮性，法蘭絕緣墊片非常容易損壞，導(dǎo)致緊固螺栓松動(dòng)，且絕緣法蘭長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境，非常容易銹蝕，絕緣效果大幅度下降。

3 承插式絕緣接頭研究成果

基于上述原因，結(jié)合遼寧省某重點(diǎn)工程建設(shè)，研究提出了PCCP管線陰極保護(hù)用承插式絕緣接頭替代傳統(tǒng)的絕緣法蘭的研究方向。研發(fā)了一種用于PCCP與鋼管、PCCP與PCCP之間的絕緣接頭。絕緣接頭絕緣密封面為承插的連接方式，具有可靠的絕緣性和密封性。研究過程中進(jìn)行了大量的室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，并對(duì)生產(chǎn)的樣品進(jìn)行了相關(guān)性能檢測(cè)達(dá)到了密封和絕緣要求。

3.1 絕緣接頭的結(jié)構(gòu)布置形式

PCCP輸水工程中絕緣接頭的布置有3種使用工況：絕緣接頭兩側(cè)均為PCCP管、一側(cè)與PCCP管的插口相連另一側(cè)與鋼管相連、一側(cè)與PCCP管的承口相連另一側(cè)與鋼管相連（如圖1，2，3所示）。絕緣接頭共有四大組件，分別為：絕緣承口轉(zhuǎn)換件、絕緣承插口轉(zhuǎn)換件、非絕緣承插口轉(zhuǎn)換件、非絕緣雙插口轉(zhuǎn)換件，通過這四種組件的組合，便可以實(shí)現(xiàn)上述3種使用工況的絕緣要求。

圖1 PCCP插口-鋼管絕緣接頭示意圖

圖2 PCCP承口-鋼管絕緣接頭示意圖

圖3 PCCP-PCCP絕緣接頭示意圖

表1 檢測(cè)項(xiàng)目一覽表

3.2 絕緣材料與施工工藝

通過實(shí)際尺寸樣品的單口水壓試驗(yàn)、整體水壓試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)前后的絕緣性能測(cè)試，認(rèn)為采用雙組份無溶劑環(huán)氧涂層的絕緣接頭可以保證密封性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及絕緣性能的要求。在90℃從蒸餾水和鹽水的長(zhǎng)期浸泡模擬現(xiàn)場(chǎng)絕緣涂層的長(zhǎng)期耐久性的結(jié)果來看，1000um無溶劑雙組份改性環(huán)氧涂層絕緣滿足耐久性要求。因此采用雙組份無溶劑環(huán)氧涂層的絕緣接頭可滿足工程的使用要求。

通過現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室對(duì)涂裝工藝研究，采用無溶劑雙組份改性環(huán)氧涂層高壓無氣熱噴涂工藝才能確保涂層的致密性和涂層的一致性，而且通過現(xiàn)場(chǎng)再現(xiàn)檢測(cè)，可以控制涂層的厚度，無收縮性，后續(xù)不需要機(jī)加工工藝，節(jié)省施工時(shí)間和預(yù)制費(fèi)用。在設(shè)計(jì)絕緣接頭時(shí)特別在絕緣涂層在受彎曲和變形情況下必須考慮現(xiàn)場(chǎng)施工工況，對(duì)絕緣接頭電絕緣性能的長(zhǎng)期變化應(yīng)加以注意。

噴涂后對(duì)絕緣涂層進(jìn)行了以下項(xiàng)目的檢測(cè)：外觀檢測(cè)、厚度檢測(cè)、5kV直流電火花檢測(cè)、5kV絕緣漏電檢測(cè)、500V絕緣電阻檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)拉拔附著力測(cè)試絕緣涂層控制指標(biāo)如下表：3.3 絕緣密封面止水問題的解決措施

密封面采用通常的PCCP承插式接口進(jìn)行止水（如圖4所示），通常的PCCP承插式接口經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，可承受3.0MP a以上的水壓力，絕緣接頭與通常的PCCP接口相比增加了絕緣層，絕緣層附著在承口鋼環(huán)上，承口鋼環(huán)經(jīng)噴砂除銹打毛，錨紋深度要求在60μ m以上，保證絕緣層與承口鋼環(huán)結(jié)合良好，水密性能可以保證。需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的是采用不同性質(zhì)、厚度的絕緣層在水壓力作用下絕緣電阻是否能滿足電導(dǎo)通絕緣要求。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：1672-2469（2015）05-0065-02

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.05.020

李保華（1966年—），男，高級(jí)工程師。