臧国松:技术创新助推PCCP行业快速发展

      一、PCCP成为21世纪我国铺设高工压、大口径输水管道首选的理想管材

      预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe）简称PCCP，是采用薄钢板卷制的筒体与钢制承、插口钢圈焊接成钢筒，经水压检验无渗漏点后，用立式振动成型法在筒体内外浇灌混凝土或采用离心法在筒体内衬混凝土构成管芯，然后在混凝土管芯外施以钢丝抗拉强度70%的预压应力缠绕环向高强钢丝（缠丝间距根据工况确定），再在外层喷射以致密水泥砂浆保护层，组成的一种复合输水管材。根据钢筒在管芯中位置的不同，PCCP可分为：内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL）和埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE）。根据密封胶圈数量又可分为单胶圈管（PCCPSL和PCCPSE）和双胶圈管（PCCPDL和PCCPDE）。PCCP兼具钢管和混凝土管的优点，又有许多其它管材不具备的优良特性：能承受较高的内外荷载、压力损失小、施工便捷、安装简单、接头密封可靠、抗震能力强、防腐性能好、维护方便、性价比高、使用寿命长，国内业界公认的设计使用寿命为50年。国际上，各国通常采用美国水工协会耐腐蚀委员会的研究数据，认为PCCP的使用寿命可达到75～100年，如美国普莱斯兄弟公司于1943年生产的PCCP至今仍在正常使用。相比之下，金属管材只有20～30年的设计使用寿命。

　　自1939年法国邦纳管道公司成功研制PCCP以来，PCCP已在美洲、欧洲、非洲及亚洲的多个国家得到广泛使用。我国开发研制PCCP起步较晚，初期因认识程度不足，发展缓慢，从2001年后进入高速发展期，经过多个工程的实际应用及检验，现已深受设计、使用单位的青睐，目前广泛应用于跨流域引水、农业输水、城市输水、配水、工业园区输水、火电厂和核电厂输水、循环水管道以及大型压力排污管道等工程中，PCCP已经成为21世纪我国铺设高工压、大口径，尤其是管径2000mm以上输水管道首选的理想管材。

　　二、PCCP技术引进和发展

      1985年，当时的水利电力部成立了“大直径管道引进工作组”，在全国调研大直径管道生产行业发展情况，随后又成立专家组，对前苏联、澳大利亚、日本、德国、美国等国的大直径管道生产进行考察，最终立项确定引进美国先进技术生产PCCP管道。这项历史重任落到了山东电力管道公司肩上。1988年，山东电力管道公司在国内率先引进具有世界先进水平的美国艾美荣（Ameron）公司预应力钢筒混凝土管生产技术和关键设备。

　　1989年11月4日，我国第一节PCCP管在山东电力管道工程公司下线，开始了我国规模化、标准化生产PCCP的新纪元。山东电力管道工程公司生产的DN800内衬式预应力钢筒混凝土管和DN1600、DN2600嵌置式预应力钢筒混凝土管分别于1988年和1990年通过部级鉴定，并被认定为国家级重大新产品，被国家有关部门审定为火电厂建设推荐管道、工程建设推荐产品和全国基础建设推荐产品，作为水利电力部国家重点技术引进项目，山东电力管道项目的成功实施，填补了我国输水管材空白，拉开了PCCP在我国发展的序幕。

　　山东电力管道工程公司是国内PCCP行业的开创者，创造了多个国内第一：首家引进、消化、吸收世界先进技术；建成我国第一条预应力钢筒混凝土管（PCCP）生产线，生产出我国第一节PCCP管道，为国内第一个应用PCCP管建设的输水项目—淄博引黄工程提供DN1600PCCP优质管材， 工程全长12.5km，试通水一次成功，20年来管线滴水不漏，始终正常运行；为国内第一个应用大直径PCCP的电厂循环水管道工程—华能德州循环水工程提供DN2600PCCP管材；在国内第一家制造出核电站用PCCP及其管件；第一家实现了PCCP出口；第一家成功研制出顶进施工法用钢筒混凝土管；第一家在输水管道工程中成功实现PCCP管设计、制造、运输、施工安装一体化……，20多年来始终引领行业发展。[Page]

　　2001年，山西万家寨引黄工程汾河水库至太原市呼延水厂的43.2km 输水管道， 采用了通径达3000mm的PCCP管道，这个工程是继长江三峡、黄河小浪底之后的全国第三大水利工程，是世界级的跨流域引水工程，当时更是国内规模最大的PCCP管道工程。山东电力管道工程公司凭借雄厚的实力和良好的信誉，一举中标该工程第X标段，全长26.7km，工程总造价1.6亿元。标准管结构设计，严格按照美国AWWAC304标准，管道工作压力分别为0.6MPa、0.8MPa和1.0MPa，管顶覆土分别为2m、4m、6m和8m。管道要穿过汾河主河道11次，穿越隧洞6次，与煤气管道交叉19次，与供水管道交叉20次，穿越公路19次，与铁路交叉5次，还与污水、电力管道交叉，需采用强防腐和弱防腐管道，共需要200多种规格型号的管道及配件，管道生产执行AWWAC30l标准，管配件结构设计严格执行AWWA M9和M11手册，该工程一期于2002年9月中旬全线贯通，10月18日成功通水，至今运行良好。山东电力管道工程公司被山西省引黄工程管理局授予“2002年度引黄工程建设先进单位”荣誉称号，成为PCCP施工企业中唯一获此殊荣的企业，一炮打响了山东电力管道的品牌，第一次让国人真正认识了中国的PCCP。

　　大连引碧入连工程，是山东电力管道工程公司第一次成功实施集制造、运输、安装于一体独立承接模式建设的工程，也是我国第一次运用这种施工模式高质量建成的输水管道工程。

　　大连引碧工程办公室为山东电力管道工程公司送上了“引碧入连，造福百姓”的大红锦旗，该工程为山东电力管道公司吹响了全方位进军管道制造施工一体化市场的号角。

　　随着产品的进一步推广，PCCP在一些国家重点、特大型工程中倍受青睐，举世瞩目的南水北调中线京石段管道总供水工程全长约80km，其中惠南庄～大宁段管道输水总长56.359km 使用PCCP铺设，管道构成中52.375km为标准DN4000 PCCP，2.280km为DN4000PCCP隧洞内穿管；1.7034km为DN4000及DN3600钢制配件，工程采用双排铺设，DN4000管线总长112km，工作压力为0.8MPa，覆土深度为3.0～10.5m。2005年11月，山东电力管道工程公司凭借雄厚的实力和良好的业绩在国内外8家竞标单位中脱颖而出，中标南水北调中线管道制造工程31km，合同额达3.5亿元。

　　于2007年10月9日，提前21天完成DN4000PCCP生产任务，共生产PCCP5823根，钢配件4500吨，所有成品检验合格率达100%，受到国务院南水北调办公室、南水北调中线干线管理局等领导的高度评价。该工程于2008年建成投入使用，现已从河北省调水至北京。这是国内目前生产使用的最大口径管道，标志着我国生产、使用PCCP取得了历史性的突破。

　　广州西江引水工程是一项大型水利工程和市政项目，是广州市迎接亚运会、保障供水水源安全的重点工程。采用DN3600PCCP双管线输水，从西江取水至广州西部水厂，管线总长68.36km。2009年，山东电力管道工程公司中标广州西江引水工程26km，合同额2.7亿元，2010年4月份完成合同生产任务后又续签合同额4800万元的新增任务，2010年9月西江引水工程举行试通水仪式，展示了山东电力管道工程公司的PCCP精品样管，并将其永久保存在了业主展厅里。

　　成功引进PCCP技术，是山东电力管道走向新发展的拐点，也成为我国混凝土管道行业发展的一个重要转折。从PCCP在我国“生根”，到“开花”、“结果”，已经历了20多年的风雨历程，目前全国PCCP生产企业有50多家，山东省现在已建设了6个PCCP生产线，其中山东淄博龙泉管道工程有限公司于1999年投资建设PCCP生产线，经过积极运作，目前已跻身国内优势企业行列，参与了国内多项重点引水工程，在国内具有较强的竞争实力。

　　三、PCCP成功应用于核电项目建设

      1997年，广东岭澳核电站一期项目建设过程中，原管道设计拟采用法国邦纳公司产品，由于成本高等原因，业主希望在国内寻找能替代生产的单位，山东电力管道工程公司以雄厚的实力承接了该工程，该项目所用管件技术要求高、规格多（包括SEC直管段、变径管、三通管、CTE管等）、制造难度大，在生产过程中，山东电力管道公司攻克了DN1200直线管开Φ1000孔、钢管衬胶防腐、高装配精度要求等一系列技术难关，成功设计制作了技术含量很高的异型管件。

　　1998年，山东电力管道工程公司自主研发的核电站用PCCP及其管件成功应用于岭澳核电站SEC、CTE一级质保管道工程中，并受到了法国监理的高度评价，实现了PCCP管材占领核电市场零的突破，填补了国内空白。由于良好的产品质量及售后服务，2006年，山东电力管道工程公司又承接了岭澳核电二期工程管配件加工任务，此后其产品相继在多个核电项目得到应用，2008年承接了辽宁红沿河核电一期工程、福建宁德核电一期，2009年至今，先后承接了广东阳江核电、辽宁红沿河二期、广州台山核电、福建宁德核电二期、广西防城港核电一期等工程项目。随着核电建设的快速发展，核电管配件的需求量会越来越多，PCCP及相关产品在核电领域还有很好的应用前景。[Page]

　  四、PCCP成功走向国际市场

      山东电力管道工程公司始终走在我国PCCP行业和企业生产技术的最前端，所生产的PCCP不仅在国内国家重点工程上使用，还率先打开了国际市场的大门：1994年，出口新加坡1.5kmDN1600PCCP及配套管件，在PULAU SAKRA联合电厂循环水工程中使用；2000年出口毛里求斯DN900、DN1 200 PCCP及其管件（各种弯头、三通、短管）共计10km，用于污水管道工程上使用；2010年出口菲律宾2km DN2400mmPCCP及管配件，用于电厂循环水管道工程。

　　五、坚持科技创新，始终引领PCCP行业发展

      20多年来，山东电力管道作为我国PCCP行业先驱，坚持科技创新，积极与国内外的PCCP科研单位开展技术交流与合作，探索研究新工艺、开发新产品、引进先进生产管理模式，在管道结构、工艺设计、生产制造、施工安装、防腐保护等各个方面都积累了丰富的理论和实践经验。

　　随着PCCP生产技术的不断完善以及对引进设备的消化吸收，山东电力管道公司书写着一个又一个PCCP行业的奇迹：

　　（1）成功地研制生产出钢筒混凝土顶管，在西安黑河引水工程、杭州污水管道等工程中得到成功应用，成为全国首家设计生产顶进施工法用钢筒混凝土管的企业，为管道的科研开发开辟了新的领域；（2）研制出PCCP管生产的双层缠丝工艺及双层缠丝机刮平装置，满足了各种复杂的工况条件；（3）成功开发、设计、应用满足工程要求的铠装接头和铠装管道；（4）研制了国内第一台无动力翻管机，使大型PCCP管生产更加快捷、安全；（5）开发出第一代PCCP管道结构设计软件；（6）研制出了适应工程需要的各种管材、管配件等。

　　以上这些工艺技术及设备的开发，在我国均属首创。

　　目前山东电力管道工程公司已发展壮大成为拥有9条PCCP管道生产线、3条电杆生产线，固定资产5.1亿元、年产值近5亿元的大型国有企业，始终走在PCCP行业发展的最前列。公司现已累计生产PCCP压力管1600余公里，成功应用于140多个管道工程项目，产品遍及国内20多个省、市、自治区，向山西万家寨引黄工程、北京南水北调工程、沈阳大伙房引水工程、辽宁阜新引白水源工程、广州西江引水工程、山西晋城下河泉北流供水工程、胶东引黄供水工程、华能日照电厂二期工程、新泰自来水公司管道工程、沈阳康平电厂循环水管道工程等多个国家重点工程、省市重点输水管道工程项目提供DN600~DN4000PCCP优质管材。是国家PCCP管道标准的主要起草单位之一，是中国混凝土与水泥制品协会副会长单位、压力管工作部主任单位，拥有国家“管道工程专业承包一级”资质。

　　六、国内PCCP行业技术水平

      进一步提高近两年来，内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL）技术有了较大的改进。国产小口径PCCP钢筒自动螺旋卷焊机日趋成熟，主要特点是：焊接速度快，劳动生产率高，焊缝平整、光滑，设备自动化程度高。在焊接过程中，可任意改变焊接速度。全套设备占地面积小，可节省大量的土建费用，已有多家生产企业采购了该设备，小口径钢筒利用带芯模的大螺旋制筒机生产也有了应用；PCCPL成型工艺也由原来的单一卧式离心生产，发展至目前可以采用立式内模振动成型工艺，由机械浇灌料立式成型取代人工投料的离心成型工艺，在同时需要PCCPL管和PCCPE管的生产项目中优势突显，减少了卧式离心生产设备的投入，同时减少了投料人员，成型时间大大缩短，生产效率显著提高，成本也大幅降低，目前DN1000、DN1200两种规格的产品均实现了立式振动生产，不仅节省了设备投入，而且效率提高40%以上。

　　针对一些工程小批量管道生产，部分PCCP设备厂家开发了PCCPE生产用缠丝辊射一体机，将缠丝、辊射两台设备合二为一，减少了场地占用，节省了投资，进一步提高了生产效率。

　　伴随高性能混凝土技术的发展，在管芯混凝土中加入钢纤维的薄壁预应力钢筒混凝土管（BPCCP）应运而生，管材重量大大减轻，可以节省运输及安装成本。

　　七、目前PCCP 生产经营中存在的主要问题

      1、原材料及能源大幅涨价，使企业利润大幅降低，生产经营困难；2、由于市场竞争激烈，企业间竞相压价，无序恶性竞争依然是行业面临的主要问题；3、重复建设极为严重，盲目建厂现象较为普遍存在；4、生产装备机械化、自动化程度仍然较低，劳动强度大，作业环境差。

　　上述这些问题，即是当前行业存在的主要问题，也是今后一个时期行业应重点解决的问题，否则难以适应社会主义市场经济发展的需要。现有各PCCP生产企业应以市场为导向，不断开发新产品和加强应用技术的研究，满足城乡建设的需要，促进行业健康发展。

　　总之，在PCCP的发展过程中还有很多工作要做，还有很长的路要走，愿大家同心协力，为PCCP行业的发展共同努力。