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大口径涂塑钢管内外防腐涂层选择

为保证大口径输水管道安全以及饮用水的质量,合理选择管材十分重要,通过综合分析涂塑钢管、PCCP管和DIP管的成本以及防腐形式,说明在大口径输水管道工程中涂塑钢管成本较低且符合饮用水卫生标准,可优先选择涂塑钢管;通过分别比较涂塑钢管常用的几种内防腐涂层和外防腐涂层的性能,总结得到内壁涂装熔结环氧粉末涂料外壁涂装热熔聚乙烯粉末涂料为最佳的防腐工艺组合。因此,内壁熔结环氧粉末涂料外壁热熔聚乙烯粉末涂料的涂塑钢管是大口径输水管道工程中最佳的管材与涂层选择。

 

一、输水管道的选择
输水管道梅插程巾将受到各种介质的腐蚀,管道外壁主要是土麵蚀,内壁遭受水流的冲刷腐蚀。因此长距离输水工程,管材的选择至关重要,它既是保证供水系统安全的关键,又是决定工程造价和运行经费所在。大口径输水管道常用的有以下几种:
(1)PCCP管外涂层:环氧煤沥青;内涂层:无(但管体自身存在水泥砂浆内衬)
(2)DIP管外涂层:喷锌+环氧煤沥青;内涂层:水泥砂浆、液态环氧。
(3)涂塑钢管外涂层:PE粉末、3PE结构;内涂层:FBE、液态环氧陶瓷。

在大口径(DN>600)输水工程中’常用的管胜要糊躲麵管(SP)、雜管(DIP)和预应力钢筒懸土钢(PCCP)管,其中,PCCP管的管径最大已細DN7600,删于h5m以上的大口径输水。PCCP—般情况下单价较低’口径越大,优势越明显。但对于安全性要求而言,在技术上却不一定可行。而大口径DIP管国内生产厂商很少,且价格昂贵,这对大型输水工程来说在经济上难以接受。中、小口径球墨铸铁管(DN100?DN2〇00)价格与钢塑复合管相近,在我国已具备大批量生产能力,因而使用广泛,但球墨铸铁管外壁采用喷涂沥青或喷锌防腐,内壁以水泥砂浆为防腐层,输送生活用水时卫生难达标,且当管径超过600mm,球铁管的成本将急剧增高(图1[1])。随着直径增大到DN2000,球墨铸铁管价格差不多比钢管贵一倍。

涂塑钢管具有高强度、长寿命、糙率低、耐腐蚀等特点,是国家推荐节能环保材料,近年来,涂塑钢管在我国发达城市获得了广泛的应用,其制作和焊接技术已相当成熟。用于城市供水管道工程的钢管最大口径可达DN4000。在穿越障碍较多、地形复杂的地段时,钢管有很强的实用性。一般情况下,钢管还能够靠自身抗拉强度来抵消轴向力,这是其他管材所不具备的优势。经内外涂层防护后的涂塑钢管性价比很高,既有钢管的强度和钢度,又有塑料的耐化学腐。

因此环氧树脂类涂料具有以下的性能:
(1)卓越的附着力:环氧树脂中环氧基和含活泼氢的金属表面形成化学键,极大提高了其对金属表面的附着力及耐化学防腐性能。固化时体积收缩率仅有2%左右,而且环氧分子中的醚键使分子链便于旋转,可消除内应力,所以附着力高。
(2)优良的化学性:环氧树脂中含有亲水的羟基及醚键,但该树脂中的双酚A链段中两个苯环的刚性屏蔽了羟基和醚键,保持了整体涂层的耐水性。固化后的环氧树脂的玻璃化温度较高,蚀、内壁光滑、流体阻力小、不积垢,可有效防止水质的二次污染,完全符合CJ/T120-2016铸及GB/T5750-2006标准。涂塑钢管在发达国家已有50年以上的使用历史,如美国、日本等国的输水管道有80%-90%的管材采用涂塑钢管。因此,大口径输水管道工程上优先选择内外涂塑复合钢管。

二、涂塑钢管内防腐涂层综合性能分析
输水管道内涂敷层主要有两个功能:一是防腐,提高输水管线的使用寿命;其次是减阻,提髙输水管线的输水能力。管道内防腐涂料多达几十种,常用的有液体环氧涂料(H8710、环氧陶瓷等)、熔结环氧粉末(FBE)以及100%刚性聚氨酯涂料(PU)等。国外多年实践证实,最成熟、最经济的涂料当属环氧树脂型涂料。美国气体协会(AGA)对25种涂料进行了研究和筛选,认为环氧树脂型涂料最适合于管道的内防腐。这主要与环氧树脂的分子结构有关,双酚A型环氧树脂的各结构单元见图2,赋予环氧树脂不同的功能。