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PCCP國內(nèi)外發(fā)展狀況及創(chuàng)新發(fā)展探索（下篇）－PCCP創(chuàng)新發(fā)展探索
本期“技術(shù)交流”欄目刊載的是中國南水北調(diào)集團中線有限公司原副總經(jīng)理、總工程師程德虎先生在2023年7月25日中國水利學會組織舉辦的“PCCP管線安全提升學術(shù)沙龍”（線上+線下）所作的主題報告，原標題為《PCCP在國內(nèi)外發(fā)展及管線安全提升措施》，本次編輯修改標題為《PCCP國內(nèi)外發(fā)展狀況及創(chuàng)新發(fā)展探索》。由于文章較長，本編將全文分三期刊載：上篇－PCCP國外發(fā)展狀況、中篇－PCCP國內(nèi)發(fā)展狀況、下篇－PCCP創(chuàng)新發(fā)展探索。本期刊載的是下篇。歡迎讀者閱讀。
程德虎，現(xiàn)為水利部南水北調(diào)工程專家委員會委員、中國水利學會水工結(jié)構(gòu)專業(yè)委員會副主任委員、中國大壩工程學會水工混凝土建筑物檢測與修補加固專業(yè)委員會副主任委員，曾負責南水北調(diào)中線工程技術(shù)工作，主持開展了大流量U形渡槽結(jié)構(gòu)設計和施工關(guān)鍵技術(shù)、穿黃隧洞全面加強內(nèi)襯結(jié)構(gòu)縫防水體系等設計優(yōu)化、膨脹土渠坡建設及運行關(guān)鍵技術(shù)、PCCP管道設計、建設及運行關(guān)鍵技術(shù)等研究工作。發(fā)表論文30篇，專著3部，獲得大禹水利科學技術(shù)一等獎1項，水力發(fā)電科學技術(shù)一等獎2項，湖北省科技進步二等獎1項，河南省科技進步二等獎1項。
接上篇：PCCP國內(nèi)外發(fā)展狀況及創(chuàng)新發(fā)展探索（上篇）——PCCP國外發(fā)展狀況
PCCP國內(nèi)外發(fā)展狀況及創(chuàng)新發(fā)展探索（中篇）－PCCP國內(nèi)發(fā)展狀況
PCCP創(chuàng)新發(fā)展探索
PCCP從引進到現(xiàn)在，安裝的總里程數(shù)已超過2.6萬公里，除極個別項目外，均處于安全運行狀態(tài)。
由于PCCP多用于大口徑長距離輸調(diào)水項目，一旦失效，帶來的后果會非常嚴重，必須引起足夠的重視。
PCCP行業(yè)在總結(jié)國外80年與國內(nèi)30年的經(jīng)驗的基礎上，展開廣泛深入的研究，取得了一系列有效的科研成果。
一、PCCP設計提升
???增加設計安全余量
◆采用極限抗拉強度為1570MPa 的冷拉鋼絲，鋼絲的屈強約為0.8-0.85；鋼絲設計纏絲應力由抗拉強度的75% 降低至70%。
???提高砂漿密實指標
◆ 保護層砂漿凈保護層厚度由原來20mm增加到25mm；
◆ 砂漿含水量由＞7%提高到＞7.5%；將判定砂漿致密性的主要指標吸水率由單個吸水率≤11%提升到≤10%。
???腐蝕性環(huán)境的檢測、評價與防腐措施
引起PCCP失效的常見原因是土壤或地下水中存在腐蝕介質(zhì)導致管材的腐蝕：土壤中的氯離子對管材中的鋼絲、接口鋼環(huán)造成腐蝕；土壤中的硫酸根離子對混凝土和砂漿產(chǎn)生腐蝕，破壞砂漿對鋼絲的防護，造成管材的失效。
???針對北方干濕交替地區(qū)
建議全部采用防腐措施；
可采用混凝土保護層代替砂漿保護層(CPCCP)。
二、PCCP生產(chǎn)材質(zhì)提升
◆ 目前國內(nèi)大型鋼絲廠家生產(chǎn)的鋼絲質(zhì)量已達國際水平，鋼絲氫脆性問題已得到控制。
◆ 提高用于PCCP制管的冷拉鋼絲關(guān)鍵性指標及檢驗要求：
● 抗拉強度不超過1570MPa；
● 母材的含碳量控制在0.3%以下；
● 拔絲溫度不超過182°；
● 管廠自備氫脆試驗機。
◆ 提高PCCP用鋼板關(guān)鍵性技術(shù)指標：
● 接口環(huán)、薄鋼板材質(zhì)由215MPa 提高到235MPa；
● 管配件鋼板材質(zhì)由215MPa提高到235MPa或355MPa。
三、PCCP制造裝備提升
???PCCP頭部企業(yè)已實現(xiàn)各關(guān)鍵工序自動化控制
● 提高生產(chǎn)效率
● 消除人為因素
● 產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定
● 提高控制精度
??? 智慧工廠建設
在PCCP中植入RFID芯片技術(shù)，實現(xiàn)PCCP智慧工廠建設，目前在廣東環(huán)北部灣水資源配置工程中得到了應用。
智慧工廠模型示意圖
● 智能跟蹤
● 工序監(jiān)控
● 數(shù)據(jù)自動采集
● 數(shù)據(jù)綜合分析
● 實時預警預判
四、PCCP檢測手段提升
遠場渦流電磁檢測技術(shù)和分布式光纖聲監(jiān)測技術(shù)目前在國內(nèi)PCCP管線上得到廣泛的應用：
● 國外檢測服務提供商：賽萊默（中國）有限公司
● 國內(nèi)檢測服務提供商：中國水利水電科學研究院、中國電子科技集團公司第二十二研究所、天津大學等。
五、PCCP新產(chǎn)品、新技術(shù)
???PCCP新產(chǎn)品
為適應不同環(huán)境，不同施工方法，相繼開發(fā)PCCP衍生新產(chǎn)品：
● 頂進施工法用預應力鋼筒混凝土管（JPCCP）
● 混凝土保護層預應力鋼筒混凝土管（CPCCP）
● 鋼筋混凝土鋼筒管（RCCP）
● 鋼筋纏繞鋼筒壓力管（BCCP）
頂進施工法用預應力鋼筒混凝土管（JPCCP）
● 工壓：≤2.0MPa
混凝土保護層預應力鋼筒混凝土管（CPCCP）
● 工壓：≤2.0MPa
鋼筋混凝土鋼筒管（RCCP）
● 管徑：DN800-DN4000
● 工壓：≤1.0MPa
● 主要用于中低壓力、腐蝕性較強的地區(qū)
鋼筋纏繞鋼筒壓力管（BCCP）
● 工壓：≤2.7MPa
???PCCP新技術(shù)
◆ 高性能及超高性能混凝土在PCCP上應用：
● 管壁減薄
● 自重減輕
● 鋼筋用量減少
● 耐久性更好
◆ PCCP 耐久性研究與壽命預測：
2019年-2021年，南京水科院、重慶大學聯(lián)合PCCP制管企業(yè)開展了《腐蝕環(huán)境下混凝土壓力管道耐久性研究與壽命預測》，該研究屬于國內(nèi)首次。試驗成果：
●無論是在單一氯鹽、單一硫酸鹽或耦合溶液腐蝕環(huán)境下，混凝土保護層較砂漿保護層抗腐蝕能力更強 。
●無論是在單一氯鹽、單一硫酸鹽或耦合溶液腐蝕環(huán)境下，預測PCCP壽命超過50年，混凝土保護層PCCP壽命超過70年。
六、結(jié)束語
隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，中國的PCCP也已經(jīng)走過了初期發(fā)展階段，進入發(fā)展高峰期，PCCP在我國水利、電力、市政給排水等各個領域得到廣泛應用。
為避免美國上世紀七八十年代出現(xiàn)的問題，PCCP行業(yè)開展了從原材料、制作工藝、設備升級、管材防護等方面的研究和改進，取得了很大進步，國內(nèi)PCCP技術(shù)及質(zhì)量控制水平已達到國際領先水平。
在PCCP發(fā)展過程中，個別小型PCCP企業(yè)技術(shù)力量薄弱，質(zhì)量意識差，生產(chǎn)了一些不合格的PCCP用于工程，導致個別項目出現(xiàn)爆管。
為規(guī)范行業(yè)行為，由6家PCCP頭部企業(yè)共同發(fā)起成立了中國混凝土與水泥制品協(xié)會預應力鋼筒混凝土管（PCCP）質(zhì)量創(chuàng)新工作委員會，倡導行業(yè)自律，促進PCCP行業(yè)健康發(fā)展。
我國水利建設項目的經(jīng)濟分析期是50年或100年，美國1943年建成的第一個PCCP輸水項目已80年仍在運行，我國的PCCP至少可在50年內(nèi)不需要更新。
總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)驗教訓，PCCP管線安全需要引起業(yè)主、設計單位、制造企業(yè)、施工單位等參建方的高度重視，設計單位應做好PCCP管線工程地質(zhì)勘察工作，針對腐蝕環(huán)境做好PCCP防腐設計。
工程業(yè)主要選擇一流的PCCP管材制造廠家和施工單位，加強生產(chǎn)施工過程的監(jiān)造，使PCCP管線正常運行50年，預期100年的使用壽命。
在大口徑管道上，PCCP是一種質(zhì)量可靠、性能優(yōu)越的管材，具有較高的性價比，在大口徑、高工壓、深覆土引調(diào)水工程中具有良好的應用前景。（以上圖片由青龍管業(yè)提供）
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