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浅析球墨铸铁管防腐涂层的应用现状与发展

发布时间:2013-07-02 17:05:26 浏览次数:0来源:
 浅析球墨铸铁管防腐涂层的应用现状与发展

邢东伦 吕龙云 王坤

(中国农机研究院 北京科美新防腐技术有限公司,北京  100083

摘 要:简述了国内球墨铸铁管防腐涂层应用现状、发展趋势,及现有防腐涂层应用标准,并指出防腐涂层应用存在的问题及完善标准的重要性。

关键词:球墨铸铁管;防腐涂层;标准

引言

球墨铸铁管具有强度高、韧性好、耐腐蚀等性能优点,被广泛应用于城镇供水、排水及供气工程。随着全球经济增长带来的对水资源的开发和相应的基础设施建设的强烈需求,及世界各国环保意识的提高和对排水排污管理的加强而引起污水管网建设蓬勃发展,球墨铸铁管市场得以高速发展。与之配套的防腐涂层种类繁多,性能各异,应用比较混乱。通过总结目前球墨铸铁管防腐涂层应用现状及发展趋势,并建议制定和完善球墨铸铁管防腐涂层标准,就具有极大的现实意义和社会意义。

国内球墨铸铁管防腐涂层应用现状

1.1  供水供气球墨铸铁管防腐涂层现状

目前,供水供气球墨铸铁管道需求比较大的国家和地区主要为中国、中东、北非和印度等发展中国家,欧美发达国家供水供气管网已基本成熟。国内球墨铸铁管厂家对供水供气球墨铸铁管道普遍采用的标准防腐形式:水泥砂浆内衬作为内防腐涂层,锌加沥青涂层作为外防腐涂层,此适合于大多数土壤环境[1]

水泥砂浆内衬一方面可以提高球墨铸铁管的耐腐蚀能力,另一方面,可以对水质起到保护作用。

球墨铸铁外表面喷锌层采用国际先进的高压电喷工艺,最小喷锌量不小于130g/m2,能通过锌与铁的电化学作用对道起到主动的阴极保护作用;沥青涂层的平均厚度要求不小于70μm,某一点最小厚度不能小于50μm

1.2  排水排污球墨铸铁管防腐涂层现状

国内的排水排污球墨铸铁管主要出口到欧洲、中东及美国等发达国家。随着中国环保意识的增强,特别是在污水处理方面逐步加强管理,排水排污管需求也必将相应扩大。现在,国内排水排污球墨铸铁管普遍采用的防腐形式为:内涂采用高铝水泥离心喷涂的方式,外涂层为喷锌加环氧树脂涂料[2]

高铝水泥中的氧化铝含量超过 50%,因此水泥的硬度要远高于其他水泥砂浆内涂材料,这样一来就可以大大降低由于介质磨擦给壁带来的磨损。此外,欧洲长期的使用经验证明了它在化学防腐方面的性能也同样出色。同样,外表面最小喷锌量为130g/m2 ,并且再涂覆防腐蚀能力优秀的环氧树脂涂层。

对于建筑物排水排污灰铁管通常采用的防腐蚀形式为:高性能环氧防腐漆作为内防腐、醇酸漆作为外防腐;其中内防腐涂层必须具备耐热水、耐酸碱、耐冷热水交替等化学性能。

2   国内球墨铸铁管防腐涂层应用的发展趋势

2.1  供水供气球墨铸铁管防腐涂层发展趋势

传统的球墨铸铁管外喷沥青漆,在储存及施工期间,常常出现涂层失光、粉化及磕碰脱落等现象。为了提高涂层这些性能,近来一些球墨铸铁管厂采用新的外防腐涂层:铝粉沥青防腐涂层,通过在沥青中添加铝粉浆,使涂层具有更加优良的耐候性及耐腐蚀性,已应用于新兴铸管出口项目中;采用高氯化聚乙烯树脂防腐涂料,具有优异的抗大气老化性及优良的抗腐蚀性能,且漆膜干燥快,涂层无轨道压痕,适应铸铁管厂连续性自动化生产,已被国内知名铸管厂如新兴铸管、安阳永通铸管及济南铸管等所应用。

在内防腐涂层方面,由于水泥砂浆内衬在输水初期易引起水质PH值升高的问题,最新研究通过采用水泥砂浆+密封涂层的技术,能有效解决此问题,保证水质质量的稳定,可以应用于的直接饮用水等高端市场。关于密封涂层,铸铁管厂成功应用较多的是溶剂型环氧涂料,不过其要求水泥砂浆必须干透,否则涂层容易起泡;无溶剂型环氧涂料施工时要求专用设备,且施工时不易操作;水性环氧防腐涂料作为水泥砂浆封面层材料,对水泥砂浆含水量没有严格要求,且施工方便,涂层性能稳定[3]

2.2  排水排污球墨铸铁管防腐涂层发展趋势

随着对球墨铸铁管质量要求越来越高,各种铸铁管特殊用防腐涂料应运而生。对于适应强腐蚀性土壤环境的外涂层及用于高流速、磨损大、强腐蚀性液体环境内衬层,国内铸铁管厂相继开发了无溶剂环氧陶瓷涂料及无溶剂聚氨酯涂料。

无溶剂环氧陶瓷涂料综合了环氧树脂高粘结力、抗强酸、抗强碱和石英砂高强度、高耐磨的优点,形成一种高质量的防腐层,适用于污水输送,具有较高的使用寿命[4]。北台铸管公司首创环氧陶瓷衬里大口径铸铁管大批量向中东出口的先例,成为中国铸管行业扩大国际市场的新亮点。又因其原料来源广泛、价格低廉,中国环氧树脂行业协会专家表示,它必将会在经济、生态、能源、效果四方面受到社会的青睐,极具不断扩大使用规模的前景。

无溶剂聚氨酯涂料具有优异的耐磨性及柔韧性、优异的耐油性及耐化学品性、良好的耐高低温性、优异的阴极剥离强度、快速固化及生产效率高等优点[5]。近年来,新兴铸管经过大量的实验室试验和现场生产试验,终于研发出此新型涂层,现已实现连续化生产。

由于其涂层厚度需喷涂500μm以上才能达到防腐效果,价格昂贵,目前主要应用于出口。不过随着国内污水管网的建设及环保意识的增强,加上原材料价格的下降及技术的日益成熟,特殊用涂料在我国球墨铸铁管防腐领域必然有着广阔的发展前景。

3 现有国内外球墨铸铁管防腐涂层的标准现状及分析

以下为现有国内外球墨铸铁管防腐涂层所用的典型标准,请参照对比:

3.1关于球墨铸铁管供水防腐涂层的相关标准

1  球墨铸铁管供水防腐涂层的相关标准

Table 1 The related standards of coating for water supply ductile iron pipes

标准型号

标准名称

GB/T 13295-2003

水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件

ISO25312009

水及煤气管道用球墨铸铁管、配件、附件及接头

EN 545-2006

给水管道用球墨铸铁管、配件、附件及其接头 要求和试验方法

国家标准GB/T13295等效地采用了国际标准ISO2531及欧洲标准EN545,明确的规定了供水铸铁管内外防腐涂层物理性能及应符合饮用水卫生安全标准。

3.2    关于球墨铸铁管排水防腐涂层的相关标准

2  球墨铸铁管污水防腐涂层的相关标准

Table 2 The related standards of coating for drainage ductile iron pipes

标准型号

标准名称

ISO 7186-1996

污水工程用球墨铸铁管

EN 598-2007

污水工程用球墨铸铁管、配件、附件和其它接头 要求和试验方法

目前国内还没有与欧洲标准EN598及国际标准ISO7186相对应合适的污水工程用球墨铸铁管涂层相关的国家标准,欧洲标准EN598及国际标准ISO7186重点强调了涂层的耐酸碱性等耐化学性能指标,适应于污水管网的建设。

3.3  关于球墨铸铁管喷聚氨酯涂层的相关标准

3  球墨铸铁管聚氨酯防腐涂层的相关标准

Table 3 The related standards of polyurethane coating for ductile iron pipes

标准型号

标准名称

BS EN 15655-2009

球墨铸铁管、管件和附件、管道内部聚氨酯涂层 要求和试验方法

BS EN 15189-2006

球墨铸铁管、管件和附件聚氨酯外涂层 要求和试验方法

GB/T 24596-2009

球墨铸铁管和管件 聚氨酯涂层

国家标准GB/T24596为新兴铸管公司参照EN15189标准主持修改制定的,明确了该涂层能应用的输送的水质温度及环境温度范围,涂层厚度及涂层的物理化学性能。

3.4  关于建筑物排水排污铸铁管防腐涂层的相关标准

4  建筑物排水铸铁管防腐涂层的相关标准

Table 4 The related standards of coating for ductile iron pipes of building

标准型号

标准名称

EN 877-1999

建筑物排水用铸铁管和配件及其接头和附件 要求、试验方法和质量保证

目前国内还没有与欧洲标准EN877相对应合适的国家标准,欧洲标准EN877主要强调涂层的严格的耐酸碱性、耐热水性及耐冷热交替性,模拟建筑物排水的条件,对涂层性能提出了更高的要求。

建立和完善国内铸铁管防腐涂层标准的意义及迫切性

随着球墨铸铁管在我国十几年的蓬勃发展,铸铁管涂层质量水平也在不断地提高,但同时也存在着用漆种类繁多、性能良莠不齐及行业规定不明确等问题。比如,一些球墨铸铁管的生产商为了节省成本,省去锌层的喷涂而采用单层沥青漆防腐,或减少锌层的密度及沥青漆层的厚度,这导致铸铁管在露天仓库堆放几个月后,管体出现严重的锈蚀点,甚至大面积的腐蚀;在污水管道工程方面,在土壤环境恶劣的情况下,国内相关管道工程仍然使用沥青漆及承管口使用醇酸漆等耐腐蚀性差的防腐层,而不是像欧洲标准EN598及国际标准ISO7186规定的防腐性能优异的环氧树脂漆,结果会导致管体很容易受腐蚀,使用寿命大打折扣;在建筑物排水用铸铁管方面,国内用户通常使用耐化学性能一般的、不能满足EN877标准的环氧防腐内涂层,而出口到国外的建筑物排水用铸铁管环氧防腐内涂层是必须严格满足EN877标准的,况且国内没有明确的相关标准,这势必造成管道损坏严重,寿命缩短。目前,国人的质量意识在不断增强,给排水企业也摒弃了一些只求短期效益的陈旧观念,越来越意识到长期投资利益的重要性,对管材质量要求也就越来越高。因此,建立规范化、标准化的铸铁管防腐涂层,指导和帮助生产企业及给排水企业使用和选择涂料,对提高经济效益和创建节能环保和谐的社会都有极其重大的现实意义。

预建立防腐涂层标准的内容

    根据国内外球墨铸铁管防腐涂层所用的标准对比,结合国内市场实际应用情况,建议完善及建立如下防腐涂层标准:

1、完善给水及燃气管道用球墨铸铁管外涂层的标准GB/T17459等,根据目前使用出现的问题,补充涂层耐化学性能及耐候性能等指标;

2、建立污水工程用球墨铸铁管环氧防腐涂层的标准,与ISO7186标准及EN598标准相符;

3、建立建筑物排水用铸铁管环氧防腐内涂层的标准,与EN877标准相符;

结论

随着国内城镇化步伐的加快,及环境保护的加强,国内供水管网及污水管网建设必将迅猛发展。而为了延长管网的使用寿命,降低管网维修成本,防腐涂层应用必须科学化、规范化及标准化,并且必须加大无溶剂及水性等特殊用防腐涂层的推广应用。

参考文献

1  范英俊主编球墨铸铁管及管件技术手册.北京:冶金工业出版社,2006

洪凯峰.球墨铸铁管内外防腐涂层的特性及应用供水技术,20078):49-51

3  朱伟球墨铸铁管水泥砂浆内衬水性环氧封面涂层的性能研究供水技术,20122):50-52

4  赵利军环氧陶瓷在球墨铸铁管内衬中的应用河南冶金,20113):35-47

商勃球墨铸铁管新型防腐涂层喷涂设备及工艺的研究现代涂料与涂装,20041):24-27