淺談水泥砂漿內(nèi)襯在沙特海水淡化管道中的應(yīng)用

朱英杰（中石化中原油建工程有限公司 沙特農(nóng)業(yè)部?jī)艋斔芫€項(xiàng)目部 河南 濮陽(yáng) 457001）

一、防腐機(jī)理和特性

水泥砂漿內(nèi)襯主要采用硅酸鹽水泥，其成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和石膏等，而硅酸三鈣占硅酸鹽水泥重量的50%以上，其水化主要反應(yīng)生成的水化硅酸鈣決定了水泥砂漿的強(qiáng)度，氫氧化鈣決定了水泥砂漿的堿性。而氫氧化鈣的存在對(duì)于水泥砂漿來(lái)說(shuō)是維護(hù)水化硅酸鈣穩(wěn)定性的一個(gè)重要條件，對(duì)于被保護(hù)的腐蝕體金屬管道來(lái)說(shuō)，在水質(zhì)條件下，提供了一個(gè)高堿性的環(huán)境。通常氫氧化鈣的飽和液pH值為12.4，再加上水泥中含有微量的鉀或鈉，可使水泥砂漿堿性pH≥13.0。顯而易見(jiàn)，水泥的堿性足以使金屬管道得到鈍化保護(hù)。水泥砂漿的堿性大小、堿儲(chǔ)量的多少取決于單位體積水泥砂漿中氫氧化鈣的生成量，而氫氧化鈣的生成量又隨水泥品種不同而多少相應(yīng)變化，一般為15%-25%。

鋼管內(nèi)壁的水泥砂漿襯里并不是完全致密的隔離層，水的浸潤(rùn)作用可通過(guò)水泥砂漿內(nèi)襯達(dá)到鋼管表面。在鋼管表面和水泥砂漿內(nèi)襯的內(nèi)表面的溶液具有強(qiáng)堿性，pH值在12.5左右，可在鋼管內(nèi)表面由電化學(xué)反應(yīng)形成氧化鐵水合物鈍化膜，形成阻止銹垢成長(zhǎng)的化學(xué)防腐保護(hù)薄膜；大口徑海水淡化管道水泥砂漿內(nèi)襯的特性主要表現(xiàn)為環(huán)拱作用、彈性、自然愈合性和浸透性：

a.水泥砂漿固化在管壁上形成環(huán)形薄殼結(jié)構(gòu)，通水后在水化作用下，膨脹緊壓在鋼管內(nèi)壁上，比一般只靠粘結(jié)的涂料附著力要大許多，保護(hù)內(nèi)襯不易脫落；同時(shí)，由于具有一定厚度的水泥砂漿的薄殼環(huán)拱結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度大，每2mm厚度的薄殼環(huán)拱強(qiáng)度相當(dāng)于1mm厚鋼管的強(qiáng)度，鋼管與水泥砂漿內(nèi)襯的復(fù)合，可增加鋼管的強(qiáng)度，減小鋼管的壁厚，所以制成水泥砂漿薄壁復(fù)合管材，可減少鋼材的用量，節(jié)約成本。

b.水泥砂漿由細(xì)小的顆粒組成，當(dāng)鋼管受內(nèi)壓力作用變形時(shí)，管材直徑增大，彈性體的潛在能量會(huì)自動(dòng)調(diào)整而減少。當(dāng)內(nèi)壓力突然消失，管徑將隨之縮小，以1/10的形變?cè)囼?yàn)可證明這一點(diǎn)。水泥砂漿內(nèi)襯經(jīng)得起彎扭作用，具有一定彈性。

c.水泥砂漿內(nèi)襯具有自愈合性。對(duì)于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)失水造成的細(xì)小裂縫(寬度小于1.6mm)在通水后水化膨脹作用下可使水泥里的游離氧化鈣通過(guò)形成碳酸鈣穿過(guò)裂縫間隙，填充殘留的開(kāi)裂區(qū)域，自然愈合彌補(bǔ)缺陷。

二、技術(shù)流程

水泥砂漿內(nèi)襯主要采用機(jī)械涂敷抹面方法進(jìn)行內(nèi)襯施工，其兩端管口處用人工精修。將連有輸送水泥砂漿導(dǎo)管的機(jī)械涂敷小車(chē)由一端送入管材另一管口處，機(jī)械涂敷小車(chē)沿管道軸線行走，逆向施工。相較于傳統(tǒng)的人工壓實(shí)施工，離心拋射力量更大，涂敷更均勻，旋轉(zhuǎn)壓板壓緊力持續(xù)恒定，壓光效果更好，內(nèi)襯表面平整一致，光滑美觀，密實(shí)度均勻，整體厚度偏差較小。

該施工方法，旋轉(zhuǎn)壓板旋轉(zhuǎn)壓實(shí)過(guò)程中，會(huì)在水泥砂漿內(nèi)襯上留下螺紋壓痕；此外，在離心噴涂施工時(shí)，葉輪喂料以及水泥砂漿在垂直平面內(nèi)拋射過(guò)程中會(huì)不可避免得受到重力影響，導(dǎo)致內(nèi)襯切面圓周方向厚度的一致性受到影響，一般情況下，6點(diǎn)方向較12點(diǎn)方向涂層厚1～2mm；此施工方法一次涂抹厚度為12～16mm，滿足本項(xiàng)目對(duì)內(nèi)襯厚度的要求，但如果需求厚度超過(guò)該范圍，則需多次涂抹，無(wú)法一次完成。

三、施工質(zhì)量控制

沙特氣候常年干燥少雨、日夜溫差大(平均日間溫度42度，夜間溫度15度)、風(fēng)沙現(xiàn)象嚴(yán)重，綜合考慮施工進(jìn)度及后續(xù)工序的進(jìn)行和內(nèi)襯質(zhì)量，因此內(nèi)襯施工選取在夜間進(jìn)行。結(jié)合內(nèi)襯實(shí)際施工，從以下幾個(gè)方面介紹質(zhì)量控制：

1.在攪拌水泥砂漿時(shí)，設(shè)備旁備有水罐車(chē)，拌料技術(shù)工人根據(jù)機(jī)器攪拌中的料的粘稠度、硬度控制水的添加量；在裝卸車(chē)將料卸入至水泥砂漿泵前，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員需檢測(cè)漿料粘稠度和原料溫度，充分保證原料質(zhì)量。

2.在內(nèi)襯施工時(shí)，水泥砂漿泵通過(guò)兩節(jié)50mm壓力軟管在向機(jī)械涂敷車(chē)輸送水泥砂漿時(shí)，曾發(fā)生因泵壓不穩(wěn)從而導(dǎo)致水泥砂漿在泵斗內(nèi)堵塞輸送不暢的現(xiàn)象；故我項(xiàng)目安排專(zhuān)人在水泥砂漿泵旁翻動(dòng)疏通斗內(nèi)水泥砂漿，保證壓力平穩(wěn)進(jìn)料均勻，內(nèi)襯作業(yè)不間斷、平穩(wěn)進(jìn)行。

3.內(nèi)襯制作完成后，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員用環(huán)形探針式厚度檢測(cè)計(jì)取每根管子末端3點(diǎn)、6點(diǎn)、9點(diǎn)和12點(diǎn)的四個(gè)點(diǎn)位檢測(cè)內(nèi)襯潮濕厚度水泥砂漿內(nèi)襯厚度和公差將按照AWWAC205-07I.執(zhí)行

4.在內(nèi)襯施工中，因除銹不凈、原料密實(shí)度不夠、機(jī)械涂敷小車(chē)故障、管材內(nèi)縱向焊縫等原因，曾導(dǎo)致涂敷施工中或涂敷后短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)漏涂、襯里坍塌等現(xiàn)象，對(duì)于漏涂狀況，要求在不影響周邊已內(nèi)襯好的襯里的情況下人工進(jìn)行修復(fù)；對(duì)于大面積坍塌現(xiàn)象，要求將管內(nèi)砂漿全部清理干凈，重新噴砂、涂敷。

5.處于對(duì)環(huán)境溫度考慮，采用的是在夜間進(jìn)行內(nèi)襯防腐施工，夜間數(shù)10個(gè)小時(shí)的持續(xù)工作，勢(shì)必會(huì)增加設(shè)備損耗率、故障率。因此在日間安排專(zhuān)門(mén)技師加大對(duì)設(shè)備的檢修與保養(yǎng)，并制定詳細(xì)的檢修計(jì)劃及做好檢修記錄，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，提高設(shè)備利用率，為內(nèi)襯施工質(zhì)量及進(jìn)度提供強(qiáng)有力保證，同時(shí)也降低了工程的成本。

四、施工注意事項(xiàng)

1.在裝卸運(yùn)輸與敷設(shè)的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)內(nèi)襯養(yǎng)護(hù)的鋼管要輕緩平穩(wěn)，以免使水泥砂漿襯里由于震動(dòng)甚至松動(dòng)脫落，且務(wù)必保持管子末端密封嚴(yán)實(shí)。

2.水泥砂漿襯里位于鋼制管件和焊接的接口處，需要采用手工技術(shù)涂敷，因此必須保證焊縫內(nèi)表面應(yīng)光滑平整且焊接接口圓度，從而保證手工涂敷的水泥砂漿襯里質(zhì)量。

3.輸水管線調(diào)壓、覆土回填必須滿足水泥砂漿襯里養(yǎng)護(hù)時(shí)間后依次進(jìn)行。

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