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带你了解不一样的常温涂塑复合钢管

来源:http://www.81929.net/article/2020612301.html

钢管在传输介质时或置于大气 、土壤等环境中,钢管 内外壁都会经受不同程度的腐蚀,严重影响了管道的使用寿 命。食品、饮用水管道、石油化工管道等诸多介质都不允许 管壁腐蚀而影响传输介质受到污染,因此钢管的防腐防护问  题成为关键技术。涂塑复合钢管就应运而生,因其耐用性及 耐侯性优异,推出市场就受到用户的欢迎,国家还专门出 台了《 给水涂塑复合钢管》C J / T   1 2 0 - 2 0 0 0的行业标准,以 配合该产品的推广使用。目前,给水涂塑复合钢管涂塑材料 中性能较好的是聚乙烯和环氧  ,但它们 的施工 要求高,工艺难度大,品质控制难,设备投资大,价格高,  已严重影响涂塑钢管的推广与应用,加上工艺的原因,目前还只能生产口径小于 02 5 0 r a m的涂塑复合钢管。在涂塑复合钢管生产工艺过程中喷砂、静电粉末喷涂等过程产生均会极大的环境污染,且对人体身心造成健康伤害,另一方面,工艺要求对钢管进行加热,加热过程投资及其能耗极大,工艺要求加热过程与静 电粉末喷涂同步实施,致使造成大口径涂塑钢管无法生产。为有效解决大口径涂塑复合钢管生产难的问题,我们研究人员首先从涂层材料上着手,研制并应用了弹性体带锈防锈涂料,再引入防腐及卫生性能极好的防护涂料。实现了在常温条件下直接喷涂或涂敷的方法,研制出了常温涂塑复合钢管,解决了大口径钢管涂塑无法生产的问题。常温大 口径内外涂塑复合钢管已成功地在深圳、广州安徽等地自来水公司得到应用,得到行业专家的认可。 

研制常温涂塑复合钢管首先应从其独特的技术性能要求出发,进行研究。给水涂塑复合钢管的主要性能可分为:厚度、针孔试验、附着力、弯曲性能、压扁性能、冲击性能、卫生性能等。将其性能归结为四个方面:①安全卫生性能,材料必须达到卫生部要求的涉水卫生许可安全要求;②厚度与针孔试验,实际要求的是一个抗腐蚀能力,即材料的耐久性及耐侯性的技术要求,一定材料厚度条件下,1 5 0 0 V电火花试验是基本要求;③附着力,要求材料与钢管的附着必须良好,特别是工厂批量锈蚀钢管的生产条件下,能形成 良好附着力;④材料应有一定弹性,可表现为弯曲性能、压扁性能、抗冲击性能等三个方面性能。由于要求同时具体以上特性,一般常规材料较难达到。选择聚乙烯及环氧粉末涂料作为给水涂塑钢管的原料,也是经过对聚乙烯及环氧材料进行改性,并通过静电粉末喷涂将原料喷涂到高温钢管上才能达到现行规范规定的产品质量标准。如果要实现常温涂塑,必要条件是材料是达到卫生安全评价标准的材料。根据不同材料不同特性,可以将常温涂塑材料的底涂与面涂分开来考虑。

常温涂塑材料的底涂更强调渗透性、附着力等因素,而面涂更强调弹性、电阻率、耐侯性及高防腐性等特点。  根据常温涂塑材料要求的性能特点,选择了单组份聚氨酯材料作为常温涂塑钢管的首选材料。利用广东省科技厅下达的 “ 九五”攻关项 目 “ 无毒生化柔性膜材料的研制”中的成果为基体,利用高分子合金的技术原理,利用聚氨酯中“ _N c 0 ”活性基团与某些化合物能够 “ 稳态共存”的特点,研制出一种单组份,无挥性溶剂,无毒、易涂敷、高填充、可长期稳定贮存的聚氨酯液态成膜的材料。常温涂塑复合钢管所用的材料,全部通过国家卫生部的涉水卫生许可批件,属实现无毒级产品。 

一般给水涂塑复合钢管在进行静 电粉未喷涂前,必须 对钢管进行全面的喷砂除锈。因此,必须配备喷砂机,喷砂 除锈能耗及污染都较严重,须有专门的车间进行处理。为进 一步提高常温涂塑技术含量,花了近四年的时间,研制了常 温涂塑的底涂,在实现高附着力的情况下,还实现了带锈防 锈功效,可以在手工除锈达到 S t 2 级或机械除锈达到 S a l级 的情况下,即在表面无浮锈及油污的情况下,可 以进行涂 敷。该底涂也是绿色环氧无毒材料,无挥性溶剂,高固含 量,固含量接近 1 0 0 % ,高渗透性,密度为水的 1 . 0 5 倍,与 水接近,高附着力,与钢管的附着力达到 5 . 5   M P a ,远超过 规范规定的指标。无挥发性溶剂及高固含量,可以实现涂膜 整体性及其高密实性,可以封闭钢管表面,实现 良好的带锈 防锈功能。高渗透性可以渗入钢管表面,强化钢管表面,提 高与钢管的附着力。 

常温涂塑复合钢管面涂 在前期研究的基本上,常温涂塑材料 的面涂,必须是 绿色环保高固含量的产品,并能够充分满足前述的性能要 求。好的防腐材料,必须有好的密闭性及高电阻率。要实现 对钢管表面的带锈防锈及材料的优异性能,面涂也是高固含 量 ,固含量近 1 0 0 % ,不含挥发性涂剂,体积电阻率达到 5 . 1 ×1 0 1 4 Q· m ,而常规环氧材料仅 1 0  Q· m而已,材料的体 积电阻率极大,远远超出环氧等材料,所以,当常温涂塑材 料厚度达到 2 0 0l I   m时,针孔实验即可实现 4 0 0 0 V电压无电 火花产生。由于基料本身具有高填充性,选择了超细的煅烧 高岭土作为填料,加上基料中,保证了材料的较高的体积电 阻率。根据材料特性及技术经济因素,一般情况下,建议进 行常温涂塑材料的施工厚度为 2 0 0   l I   m ,采用一底两面的施 工工艺,就可以保证常温涂塑复合钢管的正常使用寿命。

另一方面,面涂的弹性及抗冲击能力也是必须考虑的。  面涂材料具体 良的弹性,材料的断裂延伸率超过 4 5 0 % ,弯 曲试验可以过 0 . 5 m m棒  范要求 2 m m棒),表面无裂痕 ,  弯 曲试验及冲击试验均远超过规范值。众所周知,聚氨酯材 料的耐候性及防腐性能是非常优异的,面涂的主要物理化学 特性见表 1 。 

常温涂塑复合钢管的制备

1、钢管表面的预处理 对于新旧钢管,一般不需要专 门的除锈工艺。最好选 用新出厂的钢管,无需镀锌,管内有少量的锈斑也可满足工 艺要求,只要将疏松浮锈清除,清涂油污即可。即达到手工 除锈 S t 2或电动除锈 S a l 级要求即可 。如钢管表面有油污,  可用丙酮等清洗表面。 

2、涂料的涂敷 喷涂设备包括:空压机、无气喷涂机、管内牵 引机构 等。动力装置为空压机,采用无气喷涂机及管内牵引机构将 带锈防锈底涂喷涂于钢管内壁,一般厚度约 3 0,底涂施 工不要求厚度,要求完全润湿基面。待底涂固化好后,再用 喷涂两遍面涂 ,每道厚度 约 8 0 。整个涂膜 总厚度 约 2 0 0。整个喷涂设备不超过十万元即可满足施工要求。  涂层施工也可以采用手工滚涂及管内涂敷装置。 

3、检测处理 抽检涂塑钢管的涂层质量 ,涂层表面应均匀,涂层 的最小厚度要达到 1 5 0 ,平均涂层厚度应在 1 8 0以上。 

与聚乙烯和环氧涂塑钢管工艺对比,常温涂塑工艺降 低了钢管表面处理的要求,无需喷砂除锈清除浮锈油脂即可 作业;另外一方面,无需对钢管进行加热处理,在常温下即 可进行喷涂作业或手工涂敷作业。做到了施工方便,减少污 染,节耗能源,还可现场施工,工程造价明显降低,并且产 品性能优异,完全满足工程需要。只要有常规涂料施工设备 的厂家均可以进行生产,大大降低 了行业的进入门槛。 

不同涂塑复合钢管各项指标比较,其结果见表 2 。 

大口径常温涂塑复合钢管曾先后在深圳水务集团盐田 港海边工程、合肥 自来水公司大口径过河管道工程、广州 自  来水公司花园酒店、广州大学城等项 目工程中得到应用,产 品 完 全 达 到 并 超 过 《给 水 涂 塑 复 合 钢 管 》 标 准 C J / T 1 2 0 — 2 0 0 0中的技术要求,也受到工程客户的一致好评。 

由于常温涂塑复合钢管良好的性能,还 已成功应用船 舶、港 口、石化、电厂等不同工程技术领域,不断得到不同 行业的认可。 

常温涂塑复合钢管无需喷砂除锈、无需对钢管进行加 热处理,常温即可喷涂或涂敷施工,解决了国内常规涂塑复 合钢管生产成本极高的情况,并填补了国内 D2 5 0 m m以上直 径给水涂塑复合钢管生产的空 白。通过常温涂塑复合钢管的 产品质量,完全达到并超过现行的规范标准的产品质量技术 要求,是涂塑复合钢管技术上的一次革命,非常有市场前 景,值得大力推广及应用。