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外镀锌内涂塑钢管搭配衬塑管件

来源:http://www.81929.net/news/126.html

外镀锌内涂塑钢管已在建筑行业给水管路中开始应用,但与其配套的管件却用衬(注)塑管件,而衬塑管件的使用寿命仅为涂塑钢管的三分之一,大大降低了涂塑钢管管路的使用寿命。笔者介绍了一种用于螺纹连接的涂塑管件,其质量可靠,使涂塑钢管的螺纹连接方便、实用,管路防腐蚀性能好,使用寿命可达60~ 100年。

外镀锌内涂塑钢管,因其既具有钢管的强度和刚度,又具有塑料管的防腐蚀性能,越来越受到工程界的青睐。在国外,钢塑复合管已有半个世纪的应用历史,涂塑钢管也有30多年的应用历史。有资料显示,日本高层建筑的给水管路中,90%用的是涂塑钢管。在我国继香港、上海、广州等经济发达的大城市之后,目前北京、深圳、西安、郑州、石家庄等大中城市也普遍采用了涂塑钢管。但是外镀锌内涂塑钢管的管路螺纹连接和防腐蚀问题,一直是制约涂塑钢管广泛应用的一个技术难题。目前国内多采用衬塑可锻铸铁管件,其标准是CJ/T137— 2001。众所周知,衬塑钢管或管件的塑料衬里和钢管或可锻铸铁管件的粘结力以及材质的性能,与涂塑钢管或管件的涂塑膜和钢管或可锻铸铁件的附着力以及材质性能相比,都存在着很大的差距。尽管衬塑钢管的塑料管壁厚达1.5~ 2 mm,而涂塑钢管的塑膜仅0.3~ 0.5mm,但衬塑钢管的使用寿命仅为涂塑钢管的三分之一。因而涂塑钢管采用衬塑管件接口,其管路的整体防腐蚀能力就下降为衬塑钢管的水平。为使涂塑钢管的整体管路防腐蚀能力一致,大大提高涂塑钢管输水管路的使用寿命,我们经大量的研究和实践,对可锻铸铁管件的涂塑膜LLDPE的附着力、断裂延伸率、柔韧性和机械性能及涂塑工艺技术等难题做了根本性的改进,使涂塑管件在安装过程中,即使退一两扣仍不致损坏,而且保持良好的密封和防腐蚀能力,使管路的整体防腐蚀能力和涂塑钢管相一致。

一、衬塑管件的不足之处

(1)衬(注)塑管其塑料层和管件铸铁层粘结力低,在给水温度变化时,由于塑料的热胀系数是铸铁的8~ 14倍,所以极容易形成两张皮。而且安装时每根管螺纹从套扣到旋入长度画线,要求钢管螺纹旋入时严格定长,不能太松或太紧,太松则在塑料层冷缩时漏水甚至渗入塑料层与铸件中间,使防腐蚀失效;过紧又会使塑料层受压变形或损坏。由于现场套扣的误差,有时拧不紧,还会出现螺纹自锁性能差。尤其是经常出现的管螺纹轴向偏心问题,会造成管端面与衬塑垫压力不均而造成损坏。
(2)小直径管如DN15内衬塑管壁厚为1.5± 0.2 mm,如是1.7 mm厚,那么输水管的截面积将会减少30%以上,流量损失太大。
(3)更重要的是管件注塑层是白色的普通聚乙烯塑料,因没有添加耐紫外线和耐环境应力开裂的添加剂,在运输、安装和使用中其寿命是较低的,极容易老化和开裂。目前建筑行业多采用衬塑(注塑)管件是因为以前的涂塑管件技术工艺、产品质量不过关,不能保证优良的防腐蚀性能,因此涂塑钢管的管路中只能采用衬塑管件。

二、可锻铸铁涂塑管件的关键技术

衬塑管件的附着力远小于涂塑管件衬塑(注塑)可锻铸铁管件与涂塑可锻铸铁管件的主要差别在于其塑料层与可锻铸铁管件的附着力。我们可以从《CJ/T136— 2001给水衬塑复合钢管》和《CJ/T120— 2000给水涂塑复合钢管》两个标准中关于塑料层与钢管内壁的粘结力有关要求就可以知道其差距。
(1)按《CJ/T120— 2000给水涂塑复合钢管》标准5.4中附着力试验规定,聚乙烯涂层的附着力用拉开法测试,附着力试验示意如图1所示:①从需要测试的管件上切取100 mm长管段,并将其从轴线方向一分为二;②用锋利的刀具沿着管轴方向在涂膜上以10 mm宽度切割两道深至原坯管表面的裂缝;③揭起一端,不要损伤涂膜,用弹簧秤向180°方向逐渐用力剥下,并观察涂膜发生剥离时的力,大于30 N为合格。

2、按《CJ/T136— 2001给水衬塑复合钢管》标准5.3中结合强度试验规定,测量结合强度试验示意如图2所示,测量方法如下:①从样品管上任意截取长度20 mm管段为试件。如图2所示,在常温下,将试件水平置于测试平台上,逐渐施加压力于内衬塑料管上,剪切钢管与内衬塑料管的同时,测量其结合面分离时的压力值,并按公式(1)计算剪切强度

②判断结合强度:冷水用衬塑钢管的钢与塑之间结合强度不应小于0.2 MPa,热水用衬塑钢管的钢与塑之间结合强度不应小于1.0 MPa。两种实验方法不同,所得数据单位不同。为方便读者比较其附着力和结合强度,根据试验结果可得出它们的换算关系:1.0 MPa的结合强度约合1 N/mm的附着力。这就是说衬塑的附着力远小于涂塑。如果能大幅度提高涂塑管件的塑膜附着力,就能使涂塑管件用于涂塑钢管螺纹接口,使整体管路防腐蚀性能和使用寿命大幅度提高。

三、可锻铸铁涂塑管件几个创新关键技术
(1)涂塑管件的涂膜附着力为保证涂塑管件的涂塑膜不致在螺纹拧紧和退扣时损坏,我公司研制开发FPE- 3型LLDPE改性粉末涂料,采用了交连接枝技术,科学的配方,大大增加了LLDPE塑粉的涂膜附着力。目前我们采用的LLDPE塑粉涂膜的附着力大于9 N/mm,甚至可达到15 N/mm。检测中多为塑膜断裂,即塑膜的附着力大于其抗拉强度14 MPa。
(2)涂塑管件涂膜的断裂伸长率断裂伸长率是检验涂膜柔韧性的一个重要性能指标,国内标准规定大于100%,国外有关标准规定大于300%。为使管件涂塑膜在上紧螺纹时不损坏,我们采用的LLDPE塑粉涂膜的断裂伸长率大于等于600%。由于涂膜的柔韧性能好,管螺纹在上紧或退扣时只有划痕而无破损现象,保证了管路的防腐蚀性能。
(3)可锻铸铁管件的涂塑前处理管件涂塑前处理的质量,是影响涂塑膜附着力的关键因素,即使涂料的性能十分优良,如果涂塑前处理质量达不到要求,其附着力也不会高,甚至出现剥离现象。采用喷丸处理较好,其喷丸质量应达到瑞典标准Sa2.5级的要求,并且对管件近涂层处的螺纹2至3扣也要喷丸,使其螺纹牙尖角呈R> 0.5mm的圆弧,以使涂塑膜不会在螺纹的尖角处应力集中而产生裂纹。采用去油、酸洗、磷化的化学前处理方法,磷化应采用锌钙系磷化,其磷化膜能短时耐高温(300~ 500 ℃)而不破坏,适合于热熔涂LLDPE塑膜,可大大增强塑膜的附着力。可锻铸铁管件经热镀锌后,内壁的砂眼、气孔都为镀锌层覆盖,而涂塑前的表面处理不管是喷丸或酸洗磷化都应保护好热镀锌层不完全去除,以免涂塑膜起泡。当然镀锌层与塑膜附着力差是众所周知的。塑粉的改性和改进涂塑工艺技术,可使这一技术难题得到很好的解决。
(4)可锻铸铁涂塑管件安装时注意事项可锻铸铁涂塑管件,为使其管路安装后密封防腐蚀,因此在螺纹上有涂塑膜2至3扣。因其塑膜附着力高,韧性好,表面硬度适中,当涂塑钢管的锥螺纹端部旋入涂有塑膜的管件时,虽有划痕,但绝不出现损坏涂膜现象,即使退一两扣,涂膜仍具有良好的防腐蚀效果。如果涂塑钢管的端面涂有塑膜,可以在套扣时衬聚四氟生料带直接拧入即可密封防腐蚀。如果涂塑钢管端面没有涂塑膜或虽有涂塑膜但在运输和套扣中磕碰掉,则应在安装前涂以密封防锈胶,再缠绕生料带慢慢旋入,旋入后如需退扣,应在密封胶未干燥前进行,如密封胶已固化,则不能再拧入或退扣。实践证明,锥螺纹的涂塑钢管在聚四氟生料带缠绕的条件下旋入涂塑管件,由于涂膜附着力、柔韧性,硬度等性能优良,没有出现涂塑管件塑膜剥落或断裂现象。但由于塑膜的硬度远小于钢管螺纹,因此划伤是不可避免的,尤其是退扣时。但因管件的涂膜厚度一般为0.4~ 0.5 mm之间,而划痕深约0.2 mm以下,又有生料带保护,不会影响整体管路的防腐蚀和密封。当然,如果用锉刀或砂布将涂塑钢管的锥螺纹打磨一下,去掉螺纹牙尖角和毛刺更有利于提高安装质量。