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腐蚀污染难题基于对管壁保护涂塑钢管横空出世

食品、医药、饮水、石油化工等诸多行业使用的管道不允许因管壁腐蚀而使被送物受到污染,基于对管壁保护的需要,出现了涂塑钢管,其制造工艺主要包括管子去内毛刺、喷砂处理、预热、涂敷、固化、检验等工艺,采用的涂层品种主要有聚乙烯涂层和环氧粉末涂层等。


    钢管在传输介质或置于大气、土壤等自然环境中,管壁都会经受不同程度的腐蚀,直接影响到管道的使用寿命。食品、医药、饮水、石油化工等行业使用的管道不允许管壁腐蚀使传输介质受到污染,钢管壁防腐成为关键技术,涂塑钢管应运而生。
    钢管涂塑技术采用特殊的工艺及专用设备将粉末涂料均匀地涂覆于钢管管壁,经固化(或塑化)后,在管壁形成一层平整、光滑、坚固的保护层,使管道成为复合制品。它既保持了钢管原有的强度和刚度,又具有塑料涂层防腐性能优良、光滑耐磨等特点,从而大大延长了钢管的使用寿命。
    钢管涂塑技术是一项管道防腐、保护管道输送介质的综合技术,是集涂塑工艺、专用工艺装备、涂层检测技术、系列涂层材料开发及施工应用技术为一体的综合研究开发成果[Ci7
      钢管涂塑技术于二十世纪五十年代已开始研制和应用。美国是最早使用涂塑钢管的国家,早在1953年己研制成功内壁涂有环氧树脂的天然气管道,防腐效果显著,因而涂塑钢管迅速发展。六十年代末七十年代初,日本、德国(原西德)、前苏联等国家也相继开发和应用了涂塑钢管。现在,国外的涂塑钢管已形成系列化产品,进行规模化生产。日本的涂塑钢管已占全部管道用量的25%以上,美国则为50%左右。
      由于建造出口船舶的需要,中国船舶工业总公司船舶工艺研究所与江南造船厂、沪东造船厂联合研制了钢管内壁涂塑技术,经涂塑的钢管最先用于船舶海水管道,其耐蚀性、耐磨性大大超过热镀锌钢管。经过近二十年的发展,涂塑钢管的优良性能已逐渐被人们所认识,使用范围也逐步拓展,已运用于船舶、电力、石油、化工、城建等诸多行业。

1、涂塑钢管的特点
    一是涂层安全无毒。许多工业部门,如自来水、医药卫生等应用的环氧、聚乙烯等粉末涂层经测试和应用证明,与涂层接触的介质各项性能指标都在国标范围内,说明涂层无毒性,这是许多粉末涂层的一大优点;二是涂层附着力强。粉末涂料涂敷于管壁经加热固化后,涂料与钢管表面经高温反应后形成牢固的化学键,使涂层具有良好的附着力。在常温下长时间不会出现分离、脱落现象,特别是在抗热胀冷缩方面具有更佳的表现,耐候性更好;三是耐腐蚀能力强。对于多种介质中的酸、碱、盐及有机溶剂,粉末涂料都有较强的耐蚀力,有的粉末涂料使用温度达200 `c,且能在强腐蚀性介质中长期使用;四是涂层质量容易控制。粉末涂料成形范围广,它对任何形状的工件表面都可以涂敷成形,而且涂层厚度可以控制,涂层的致密性也能保证。若一旦因意外因素造成漏点、针孔等,完全可以用涂层检漏仪探测出来,再加以补涂,以达到产品质量要求;五是涂层使用寿命长。船用热镀锌管改用涂塑管后,在船上使用20年内,毋需更换,采用镀锌管至少要更换两次。其他部门使用的涂塑管也比原先的管道使用寿命提高了2-4倍;六是改善水力学效率,减少动力消耗。用于流体输送所消耗的相当部分动力都被用来克服流体和管子表面之间的摩擦阻力。因为涂塑管表面与裸露钢管表面相比是非常光滑的,这就使得这一阻力降至很小。研究表明,在输送流体的管道里,塑料涂层可使摩擦力减少50 0o;在气体管线内,涂层改善传递系数达25%,即增加25%的流量。试验还表明,管线中水力学效率的改善和动力需求量的降低一般在15 -,-25%的范围内。换言之,在容许流量保持不变的条件下,可将管径降低到较小的尺寸。通常,人们认为塑料涂层对流体流动状况的改善和动力需求的降低仅仅是腐蚀防护的附加作用。而这种看法应当被二者所带来的巨大效益所纠正;七是大大减少了管道阻塞的机率。光滑的涂层表面不粘附任何物质,流体中的沉淀物或污垢由于缺乏滞留的“土壤”,从而降低了阻力和动力需求,也大大减少了管道的堵塞。

2、涂层品种
      根据钢管的功能和输送介质的类型及工况条件,可以选用相应涂层的涂塑钢管。常用的涂层有两种:聚乙烯涂层和环氧粉末涂层。
    聚乙烯涂层一般用于食品行业。卫生型的聚乙烯涂层无毒,能耐自来水、污水中矿物质的侵蚀,物理、化学性能稳定。聚氯乙烯涂层具有很强的耐酸稳定性,耐无水氢氟酸、饱和盐水的侵蚀,耐紫外线,具有良好的化学稳定性。
      环氧粉末涂层适用于海水管道、原油管道以及钠离子交换器等,能有效地抵抗氯离子、氧分子的侵蚀,对磷酸、草酸、硼酸以及稀盐酸的侵蚀,化学性能稳定。

3、涂塑工艺过程
    钢管涂塑工艺包括管子去内毛刺、喷砂处理、预热、涂敷、固化、检验等几个工艺步骤,图i为涂塑工艺流程图。

4、展望与发展

   涂塑钢管已广泛应用于食品、医药、饮水、船舶、电力、石油化工等行业,但与国外工业发达国家相比,钢管涂塑在国内的发展历史还较短,还有很多工作要做,展望未来,前景广阔。
    随着新的粉末涂料不断问世,耐候性、耐温性、耐磨性、耐强腐蚀性、节能性以及施工性能好的粉末涂料不断开发成功。发展节能型涂料、航空涂料,使其品种配套化、系列化及专用化。现已出现聚氨醋类涂料,可以实现钢管的常温涂塑,新技术不断涌现。