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【摘 要】PCCP管由于输水量大以及耐久性强等特征，被广泛应用。传统的大口径PCCP管的接头技术一般采用绝缘法兰。本文主要对法兰绝缘及安装、密封等问题进行分析，对比承插式绝缘接头技术及应用效果，阐明承插式绝缘接头的技术优势。
【关键词】PCCP；绝缘法兰；绝缘接头
一、引言
PCCP管预应力钢丝对于防腐蚀要求很高，当一个项目的环境腐蚀性很强时，需要进行阴级保护。近几年来，阴极保护防腐技术已成为PCCP输水管线的主要防腐措施之一。一般大型的给排水项目均把PCCP管作为首选管材。但是所埋管线所处的区域腐蚀环境差异以及杂质电流差异，需要采用电气绝缘接头对两侧管线进行电连续性的隔离，以确保两侧管线区域段得到不同的极化电位和消除杂散电流的影响。倘若应用阴极保护而没有可靠的电导通绝缘，对于预应力钢丝来讲会产生欠保护的不利影响，欠保护是无法实现防腐蚀之目的，直接影响到使用年限。
二、传统绝缘法兰方式存在问题
传统绝缘有绝缘短管、整体型绝缘接头等方式，一般大口径管道施工都会采用绝缘法兰，但该技术存在一些问题，主要体现在以下几方面：（1）安装或服役过程中绝缘材料受到损伤或绝缘性能不稳定等；（2）一些大型的给排水项目，PCCP输水管应用绝缘法兰进行电导通绝缘时，为了达到止水目的，施工人员都会用力紧固螺栓，这样一来绝缘层受到损坏造成失效；（3）考虑螺栓锈蚀问题，一般将绝缘法兰布设在阀井内，导致施工工序复杂，施工工期较长，增加了工程造价。例如某输水工程中便采用了绝缘法兰，一共有28 组绝缘法兰，其中有 6组法兰出现漏水现象。主要原因是大口径管道法兰盘重约1t，螺栓垫片为非金属绝缘材料，具有一定的压缩性，法兰绝缘垫片非常容易损坏，导致紧固螺栓松动，且绝缘法兰长期处于潮湿环境，非常容易锈蚀，绝缘效果大幅度下降。
三、承插式绝缘接头施工技术
基于上述原因，在工程建设中提出了 PCCP 管线阴极保护应用承插式绝缘接头替代传统的绝缘法兰的措施，即以绝缘接头绝缘密封面为承插的连接方式代替法兰连接，用于PCCP 与钢管、PCCP 与 PCCP 之间的绝缘接头。研究过程中进行了大量的室内外实验，并对生产的样品进行了相关性能检测，达到了密封和绝缘要求。
（一）绝缘接头的结构布置形式
PCCP 输水工程中绝缘接头的布置有3种使用工况：绝缘接头两侧均为 PCCP管、一侧与 PCCP管的插口相连另一侧与钢管相连、一侧与 PCCP管的承口相连另一侧与钢管相连（ 如图 1，2，3 所示）。绝缘接头共有四大组件，分别为：绝缘承口转换件、绝缘承插口转换件、非绝缘承插口转换件、非绝缘双插口转换件，通过这四种组件的组合，便可以实现上述3种使用工况的绝缘要求。
（二）绝缘材料与施工工艺
通过实际尺寸样品的单口水压试验、整体水压试验、水压试验前后的绝缘性能测试，认为采用双组份无溶剂环氧涂层的绝缘接头可以保证密封性能、结构强度及绝缘性能的要求。在90℃从蒸馏水和盐水的长期浸泡模拟现场绝缘涂层的长期耐久性的结果来看，1000?u m 无溶剂双组份改性环氧涂层绝缘满足耐久性要求。因此采用双组份无溶剂环氧涂层的绝缘接头可满足工程的使用要求。
通过现场和实验室对涂装工艺研究，采用无溶剂双组份改性环氧涂层高压无气热喷涂工艺才能确保涂层的致密性和涂层的一致性，而且通过现场再现检测，可以控制涂层的厚度，无收缩性，后续不需要机加工工艺，节省施工时间和预制费用。在设计绝缘接头时特别在绝缘涂层在受弯曲和变形情况下必须考虑现场施工工况，对绝缘接头电绝缘性能的长期变化应加以注意。
喷涂后对绝缘涂层进行了以下项目的检测： 外观检测、厚度检测、5kV 直流电火花检测、5kV 绝缘漏电检测、500V 绝缘电阻检测、现场拉拔附着力测试绝缘涂层控制指标如下表：
（三）绝缘密封面止水问题的解决措施
密封面采用通常的PCCP承插式接口进行止水（如图4所示） ，通常的 PCCP 承插式接口经试验验证，可承受3.0MPa 以上的水压力，绝缘接头与通常的 PCCP 接口相比增加了绝缘层，绝缘层附着在承口钢环上，承口钢环经喷砂除锈打毛，锚纹深度要求在 60μm 以上，保证绝缘层与承口钢环结合良好，水密性能可以保证。需要进行试验验证的是采用不同性质、厚度的绝缘层在水压力作用下绝缘电阻是否能满足电导通绝缘要求。
四、应用效果
本成果已经在市政输水工程得到了应用，彻底解决了 PCCP 管道阴极保护的绝缘件的绝缘、密封及安装问题。应用验证本成果成熟可靠，具有先进性、实用性和易于推广性的特点，填补了国内该领域应用技术空白。
五、结束语
通过采用大口径 PCCP 管线绝缘接头施工，不但改善了接口的密封性能、绝缘性能、耐久性能，而且生产制造简单，省去绝缘法兰及附属设施，提高了生产和安装功效，大幅度的降低了工程造价。另外由于绝缘和密封性能的提高，大幅度的减少了运行期间的维护工作，提高了供水质量。
本接头技术的应用与推广在显著提高 PCCP 输水管道工程耐久性、满足大型工程连续施工的要求以及节约工程造价等方面做出了巨大的贡献，具有较大的间接经济效益。
参考文献
[1]乔裕民，侯仰增，毕士君，金晓鸿.PCCP 管道外防腐涂料消耗量计算方法的探讨[J].水利规划与设计，2013（04）：59-61 +77.
[2]赵新生，闫胜利，付光峰. 接地装置的腐蚀与防腐措施[J].水利技术监督，2005（04）：81-83.
[3]江宁，王占华，张小阳，胡木生.水工金属结构防腐蚀技术及行业质量管理发展概况[J].水利技术监督，2010（06）：34-35+76.
[4]董建忠，赵志诚，叶卫合.球墨铸铁管在南水北调配套工程中的应用[J].水利规划与设计，2014（08）：40-44.
[5]吴换营.大流量长距离输水工程中大口径管涵的评析[J].水利规划与设计，2007（06）：59-62.
[6] 孙仁兴，李良，孙长坤. 牺牲阳极法阴极保护在南水北调预应力钢筒混凝土管道上的应用[J]. 腐蚀与防护. 2009（11）
[7]胡士信，王东黎，张本革，窦宏强，陈弘，钱德琳. 预应力钢筒混凝土管阴极保护技术应用介绍[J]. 南水北调与水利科技. 2008（01）
[8]邓书蕾. 埋地复杂管网阴极保护方法选择[J]. 中国新技术新产品. 2008（15）
【关键词】PCCP；绝缘法兰；绝缘接头
一、引言
PCCP管预应力钢丝对于防腐蚀要求很高，当一个项目的环境腐蚀性很强时，需要进行阴级保护。近几年来，阴极保护防腐技术已成为PCCP输水管线的主要防腐措施之一。一般大型的给排水项目均把PCCP管作为首选管材。但是所埋管线所处的区域腐蚀环境差异以及杂质电流差异，需要采用电气绝缘接头对两侧管线进行电连续性的隔离，以确保两侧管线区域段得到不同的极化电位和消除杂散电流的影响。倘若应用阴极保护而没有可靠的电导通绝缘，对于预应力钢丝来讲会产生欠保护的不利影响，欠保护是无法实现防腐蚀之目的，直接影响到使用年限。
二、传统绝缘法兰方式存在问题
传统绝缘有绝缘短管、整体型绝缘接头等方式，一般大口径管道施工都会采用绝缘法兰，但该技术存在一些问题，主要体现在以下几方面：（1）安装或服役过程中绝缘材料受到损伤或绝缘性能不稳定等；（2）一些大型的给排水项目，PCCP输水管应用绝缘法兰进行电导通绝缘时，为了达到止水目的，施工人员都会用力紧固螺栓，这样一来绝缘层受到损坏造成失效；（3）考虑螺栓锈蚀问题，一般将绝缘法兰布设在阀井内，导致施工工序复杂，施工工期较长，增加了工程造价。例如某输水工程中便采用了绝缘法兰，一共有28 组绝缘法兰，其中有 6组法兰出现漏水现象。主要原因是大口径管道法兰盘重约1t，螺栓垫片为非金属绝缘材料，具有一定的压缩性，法兰绝缘垫片非常容易损坏，导致紧固螺栓松动，且绝缘法兰长期处于潮湿环境，非常容易锈蚀，绝缘效果大幅度下降。
三、承插式绝缘接头施工技术
基于上述原因，在工程建设中提出了 PCCP 管线阴极保护应用承插式绝缘接头替代传统的绝缘法兰的措施，即以绝缘接头绝缘密封面为承插的连接方式代替法兰连接，用于PCCP 与钢管、PCCP 与 PCCP 之间的绝缘接头。研究过程中进行了大量的室内外实验，并对生产的样品进行了相关性能检测，达到了密封和绝缘要求。
（一）绝缘接头的结构布置形式
PCCP 输水工程中绝缘接头的布置有3种使用工况：绝缘接头两侧均为 PCCP管、一侧与 PCCP管的插口相连另一侧与钢管相连、一侧与 PCCP管的承口相连另一侧与钢管相连（ 如图 1，2，3 所示）。绝缘接头共有四大组件，分别为：绝缘承口转换件、绝缘承插口转换件、非绝缘承插口转换件、非绝缘双插口转换件，通过这四种组件的组合，便可以实现上述3种使用工况的绝缘要求。
（二）绝缘材料与施工工艺
通过实际尺寸样品的单口水压试验、整体水压试验、水压试验前后的绝缘性能测试，认为采用双组份无溶剂环氧涂层的绝缘接头可以保证密封性能、结构强度及绝缘性能的要求。在90℃从蒸馏水和盐水的长期浸泡模拟现场绝缘涂层的长期耐久性的结果来看，1000?u m 无溶剂双组份改性环氧涂层绝缘满足耐久性要求。因此采用双组份无溶剂环氧涂层的绝缘接头可满足工程的使用要求。
通过现场和实验室对涂装工艺研究，采用无溶剂双组份改性环氧涂层高压无气热喷涂工艺才能确保涂层的致密性和涂层的一致性，而且通过现场再现检测，可以控制涂层的厚度，无收缩性，后续不需要机加工工艺，节省施工时间和预制费用。在设计绝缘接头时特别在绝缘涂层在受弯曲和变形情况下必须考虑现场施工工况，对绝缘接头电绝缘性能的长期变化应加以注意。
喷涂后对绝缘涂层进行了以下项目的检测： 外观检测、厚度检测、5kV 直流电火花检测、5kV 绝缘漏电检测、500V 绝缘电阻检测、现场拉拔附着力测试绝缘涂层控制指标如下表：
（三）绝缘密封面止水问题的解决措施
密封面采用通常的PCCP承插式接口进行止水（如图4所示） ，通常的 PCCP 承插式接口经试验验证，可承受3.0MPa 以上的水压力，绝缘接头与通常的 PCCP 接口相比增加了绝缘层，绝缘层附着在承口钢环上，承口钢环经喷砂除锈打毛，锚纹深度要求在 60μm 以上，保证绝缘层与承口钢环结合良好，水密性能可以保证。需要进行试验验证的是采用不同性质、厚度的绝缘层在水压力作用下绝缘电阻是否能满足电导通绝缘要求。
四、应用效果
本成果已经在市政输水工程得到了应用，彻底解决了 PCCP 管道阴极保护的绝缘件的绝缘、密封及安装问题。应用验证本成果成熟可靠，具有先进性、实用性和易于推广性的特点，填补了国内该领域应用技术空白。
五、结束语
通过采用大口径 PCCP 管线绝缘接头施工，不但改善了接口的密封性能、绝缘性能、耐久性能，而且生产制造简单，省去绝缘法兰及附属设施，提高了生产和安装功效，大幅度的降低了工程造价。另外由于绝缘和密封性能的提高，大幅度的减少了运行期间的维护工作，提高了供水质量。
本接头技术的应用与推广在显著提高 PCCP 输水管道工程耐久性、满足大型工程连续施工的要求以及节约工程造价等方面做出了巨大的贡献，具有较大的间接经济效益。
参考文献
[1]乔裕民，侯仰增，毕士君，金晓鸿.PCCP 管道外防腐涂料消耗量计算方法的探讨[J].水利规划与设计，2013（04）：59-61 +77.
[2]赵新生，闫胜利，付光峰. 接地装置的腐蚀与防腐措施[J].水利技术监督，2005（04）：81-83.
[3]江宁，王占华，张小阳，胡木生.水工金属结构防腐蚀技术及行业质量管理发展概况[J].水利技术监督，2010（06）：34-35+76.
[4]董建忠，赵志诚，叶卫合.球墨铸铁管在南水北调配套工程中的应用[J].水利规划与设计，2014（08）：40-44.
[5]吴换营.大流量长距离输水工程中大口径管涵的评析[J].水利规划与设计，2007（06）：59-62.
[6] 孙仁兴，李良，孙长坤. 牺牲阳极法阴极保护在南水北调预应力钢筒混凝土管道上的应用[J]. 腐蚀与防护. 2009（11）
[7]胡士信，王东黎，张本革，窦宏强，陈弘，钱德琳. 预应力钢筒混凝土管阴极保护技术应用介绍[J]. 南水北调与水利科技. 2008（01）
[8]邓书蕾. 埋地复杂管网阴极保护方法选择[J]. 中国新技术新产品. 2008（15）