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常温涂塑钢管工艺研究笔记

来源:http://www.81929.net/article/2019121209.html

给水管道采用传统的镀锌钢管已有近百年的历史,因其具有良好的强度、刚性和抗冲击能力,而且还具有较高的耐温、耐压强度和独特的自愈性,而被广泛用于工业和建筑给水管道。但是由于其防腐性能较差、锈蚀严重,而且易结垢和滋生微生物,所以容易造成水质污染,导致管网水质恶化,出现流黄水、细菌数量超标和结垢堵塞或断面缩小,阻力增大等情况。镀锌钢管即使在维护好的情况下,其使用寿命也不过在a--io年,这不仅直接影响居民的生活质量,造成水资源的巨大浪费,还增加了管道的维修费用。因此在1999年国务院办公厅下发了《关于推进住宅产业现代化、提高住宅质量若干意见的通知》,国家建设部等四部委联合下发了《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》,两个《通知》中明确规定:为提高住宅质量,要积极采用符合国家标准、资源节约和环境保护的材料,规定从2000年6月1日起在城镇新建住宅中,禁止使用镀锌管,推广应用新型管材。根据《建设事业”九五”计划和2010年远景目标纲要》和装修改造测算,2001一   2010年间,在工程建设领域中,建筑给水管道每年需求大体在五至六亿米左右。因此,在建筑给水管道市场中塑料管材、涂塑钢管管材和衬塑复合钢管管材市场潜力较大。

    在住宅产业现代化的要求下,新型建筑给水管材迅猛发展,相继开发了种类繁多、性能各异的塑料管材、钢塑复合管,另外还有铜管管材、不锈钢管材和铝塑复合管等。就目前而言,不锈钢管、铜管管材由于其造价太高、施工难度大,使用成本高,所以应用并非十分广泛。
    塑料管材的推广应用受到国家有关部门的重视,要求加速推广包括塑料管材在内的各种化学建材,在当前推广的主要有硬质聚氯乙烯管(PVC)、聚乙烯管{PE)、无规共聚聚丙烯管!PP-R)、交联聚乙烯管(PEX)等。
    塑料管材以其重量轻,不仅可以减少建筑物自身的重量,而且其最大的优点就是优异的防腐性能。但是塑料管也有其自身的不足之处:
    (1)、塑料管的强度过低,一般为金属的1020%,所以受外力冲击极易漏水。
    据日本水道协会统计,因为塑料自身强度不足,受外力造成的漏水占总漏水量的60%以上。另外还有在1993年,美国使用聚丁烯管道遭到彻底失败,因聚丁管的破裂而导致房屋被淹没,共计赔偿大约100万用户或企业经济损失约9.5亿美元。就目前我国产量最大的PVC-U管来说,按GB/T5836.1-92标准检测落锤冲击试验,多年检测发现一次通过率不足50 %。许多产品甚至10次冲击全部破裂,可见其抗冲击性有多么弱。

    (2)、塑料管材的膨胀系数过高,般为金属材料的4一10倍。在环境温度发生变化时极易造成水管变形致使管件脱落漏水。
    (3)、塑料类管材在紫外线的照射下极易老化。这就缩短其使用寿命,成为工程隐患,一旦材料寿命大幅提前,可能会造成崩溃性漏水。
    (4)、塑料类管材具有冷脆性,在环境温度小于0度时(当温度降低时分子链的运动减慢,当它再受到外力冲击时分子链的屈服减弱,只能发生脆裂),材料易发生脆裂现象。
    (5)、塑料管的抗地震性能远远不如钢塑复合管材。据中国城镇供水协会会长助理肖绍雍发表的“论地履对城市供水管网影响的研究”一文中介绍,一般塑料管地震损坏率为60%以上,而钢塑管损坏率仅为0.1%左右。如钢塑管材采用柔性接头,管道的抗震性能效果更佳。
    (6)、塑料类管材自身在加工过程中,或多或少的要加入一定量助剂。例如抗氧剂、紫外线稳定剂、抗老化剂等。随着时间的推移,它会逐渐的向外迁移。例如,荷兰水厂对几个厂家的UPVC管进行了一个小时的铅渗析水实验,实验条件为:管长4m,流速为0.67m/h,从实验结果可以看出,铅析出量随着时间的延长浓度会减小,但水温和PH值对铅渗析量也有很大影响。PH值为中性时,渗析量最小;PH值减小或增加时,都将加大管材的铅渗析量,水温越高,管网中水停留时间越长,铅的渗析量越大,所以U PVC管一般只用于排水管。
所以,这也不难理解建设部在发布的(建设部推广应用和限制禁止使用技术)中也规定了普通塑料管在高层建筑中仅适用于小口径横管。
    而铝塑复合管,就严格意义上讲它是一种加强塑料管。目前市场上出现的铝塑复合管基本有三种:PE/AVPE. PE/AVPEX, PEX/AVPEX。第一种是内外为PEo第二种是内为PEX,外为PE。第三种则是内外均为PEX。第一种主要用于冷水,而后一种主要用于热水。因其中含有铝层,不仅可增加耐压强度,阻隔氧气、二氧化碳而且避免对输水管道设备的锈蚀威胁,而且其导热性好,减少了热点集中。再者由于其中有铝管,抗静电性能优异。虽然有此优势,但是其系统也存在着诸多问题,主要如下:
    (1).铝层焊缝处为薄弱环节,尤其是搭接焊铝管,由于有重盛部分,铝管横截面不是一个完整的圆形,会影响管材的形状和壁厚的均匀性,致使这种铝塑复合管强度和刚度相对较低,极易造成工程隐患。
    (2).铝层与塑料层,尤其是与PEX粘接力较弱,使铝塑管在用于热水管道时容易发生分脱而破坏。
    (3).铝塑复合管的连接不能用熔接和钻结,必须使用专用的金属管件(国外要求用高强度黄铜镀镍),把铝塑复合管套入管件后径向加压锁住。
    (4).铝塑复合钢管不能回收重做。在重视“可持续发展”的今天,不能再利用是个大缺点。
    5).铝塑复合钢管的直径限于较小的范围。目前国内生产的最大直径是62mm。国外也主要是用于小口径的。
    (6).铝塑复合钢管生产的工艺和设备比较复杂,如:铝塑复合管要用于热水时聚乙烯层还要进行交联,一般都用两步法。
    所以其应用也不十分广泛。
    2,钢塑复合管材异军突起
    钢塑复合管材主要有涂塑钢管、衬塑钢管两种。
    由于钢塑复合管不仅具有钢管的刚性好、强度大、承压高、耐温性好、线性膨胀系数小等特性,而且具有塑料管道
    具有优良的防腐蚀性能、内壁光滑、不滋生微生物,更具有有效的防腊、不结垢等特点。因此备受人们的青睐,市场潜力巨大,发展前景广阔,大有后来居上之势。
    接下来我们来比较一下钢塑复合管中的这两类产品:内外壁环氧涂塑钢管和衬塑钢管。

    内外壁环氧涂塑钢管一般都要进行预处理(化学处理如去油、酸洗、磷化或机械处理如喷丸),尤其是喷丸处理,其质量应达到瑞典的Sa2.5级标准的要求,然后加热到一定温度(170一180`)用静电喷涂法、流化床法、压送法、活散布法等热熔生产方法,把环氧粉末均匀地涂敷于钢管内外壁上。对粘接力有严格的要求,PE附着力不小于30N/cm,环氧涂层为1级。

    衬塑钢管则是把成品塑料管压入成品钢管内,钢管应采用新出厂的锈蚀程度为A级或镀锌管,内壁在押入塑料管前应清洗干净。因为PE为非极性材料,和钢管基本不粘结,为使钢管和塑料管不滑动,塑料管在押入钢管前,外壁全部涂有一层PE胶粘剂。焊接钢管应除去焊筋和毛刺。塑料管押入钢管后一同加热到100叱多一点(稍高于PE, PP-R的熔点),使PE, PP-R处于熔融的胶体状态,在通入压缩空气怕塑料管吹胀,由于塑料管外壁有粘结剂使塑料管和钢管钻结,一般情况下其结合力为l ON/cm。如果是镀锌钢管其结合力还要小于l ON/cmo
    (z).塑料涂膜和成品塑料管的性能不同:
    环氧粉末涂料为适应输水的要求添加了提高有关性能指标的添加剂,对塑料膜进行改性,以提高塑料膜的粘接力、耐老化、耐环境应力开裂、耐磨损、增加韧性、降低吸水率等性能指标。简单的说就是使塑膜适应输水的要求,提高其使用寿命。由于涂膜的性能优良,一般涂膜厚度为0.3一0.5mm就足够了。目前世界先进国家的塑料涂膜有的已使用了30年,各项性能指标基本无变化。预期使用寿命可达100年。而衬塑管一般是普通质量的钢管或镀锌管,由于缺少各种专用添加剂成分,虽然厚度达1一3mm,但其性能仍不可靠,且缩小了输水管径。尽管其价格较低,但是性能差,使用寿命短。而且衬塑复合钢管还是对钢管的二次加工,很浪费能源。
    (3).与钢管的粘接力不同:
    内外壁环氧涂塑钢管由于塑膜和钢管具有良好的附着力,在输水温度变化时(EP-30`}一900C),虽有热胀冷缩现象,但决不会出现分层现象,接口处的涂层有十分严格的技术要求,有一整套完整的检测手段,在1.OMpa压力下不发生渗漏,防腐性能有可靠的保证。而衬塑钢管本来就是两层组成,即使(PE.PP-R)粘接力也远小于涂塑钢管的粘接力。在热胀冷缩的情况下,一般会产生分层,且其接口处无论是祛兰还是丝扣连接都是薄弱环节,一般处理得不理想,漏水现象严重,水一旦进入塑管和钢管之间就会锈蚀钢管,造成整体管路腐蚀,大大减少了其使用寿命。
    (4).对特殊钢管的涂敷质量不同:
    内外壁环氧涂塑钢管对涂三通、弯管、异型管等效果十分理想,保证了管路整体效果的良好。而衬塑钢管对这些特殊管件均束手无策,这就给管路增加了发生事故的机会。
    所以说,虽说钢塑复合管是一种优良产品,但大家应根据实际情况慎重选择。