钢制供水管道内外防腐措施探究

2021-10-27郭晓辉崔博文

海河水利 2021年5期

关键词：防腐蚀环氧管材

郭晓辉，崔博文

（天津市华淼给排水研究设计院有限公司，天津 300190）

1 防腐涂料类别及技术要求

对在不同环境条件下运行的各种管道结构及设备采取相应的防腐蚀措施，可以基本解决管道及管件的长期保护与局部腐蚀的问题，从而达到延长管道及管件的使用寿命，确保管道结构及管件正常运行的目的。

1.1 防腐涂装类别

防腐涂装大致可以分为4 类［1］，即有机涂层（丙烯酸聚氨酯类、环氧类、醇酸类、氯化橡胶类、烯烃类、聚氨酯类及其他）、无机涂层（醇溶性无机富锌、水性无机富锌）、金属涂层（喷锌、喷铝、喷锌铝合金、喷稀土铝）和电化学保护。

1.2 技术要求

涂装材料的技术要求，有以下9个方面。

（1）电性能。要求材料绝缘电阻高，绝缘性好。

（2）化学性能。要求材料化学性质稳定，不易变质失效。

（4）细密性。要求材料抗微生物侵蚀。

（5）抗阴极剥离性能好，能与电法保护长期配合使用。

（6）耐老化性。要求材料寿命长久。

（7）施工方法简便，易施工、易修补。

（8）对生态环境无污染。

（9）经济价廉，节省投资。

2 供水管道防腐方式对比分析

2.1 外防腐方式对比

埋地钢质管道的外壁腐蚀主要是电化学腐蚀，一般可采用涂敷层包覆、电法保护或二者结合的防腐蚀方式［2］。具体涂料性能对比，详见表1。

表1 钢管外防腐涂料综合性能对比

电法保护一般采用牺牲阳极法，涂敷层包覆主要有沥青、环氧和聚丙烯（或聚乙烯）三大类。牺牲阳极保护法是利用电极电位较低的金属作为阳极对被保护体（钢管）施加负的阴极电位以防止被保护体的腐蚀。涂敷层包覆是利用在管道外壁包覆外防腐层以减少或阻断腐蚀电流，减缓腐蚀的发生。涂敷层包覆材料主要有三大类，即沥青类、环氧类和聚丙烯类，其中包括冷缠、热敷、液体涂层等。

其次，在双创教育师资团队建设方面，学校应积极重视打造一支由学校骨干教师和企业专家组成的优秀创新创业导师队伍。由于来自“学院派”的校内导师缺乏在企工作经历和项目合作案例，导师队伍结构中来自校外背景的人员应多些。校外导师的聘用途径包括：一是从已毕业的往届优秀校友中选择一批拥有成功创业历程和经验的；二是与当地政府和创业产业园区合作，甄选出社会责任感强的、经营管理经验丰富的企业专家。

2.2 内防腐方式对比

钢质管道的内防腐一般采用涂敷保护层的方法进行处理，主要有无机涂层、有机涂层和固体熔结涂层三大类。具体涂料性能对比，详见表2。

表2 钢管内防腐涂料综合性能对比

无机涂层主要是水泥砂浆内衬涂敷层。作为钢管内防腐最常用方法之一，水泥砂浆内衬具有耐水流冲击性能优良、防腐蚀效果好、施工简便、造价低的特点，且对管道内壁表面的处理要求较低，因此在工程中应用较广。有机涂层主要是液体环氧涂料涂敷层，包括环氧煤沥青、环氧富锌漆、环氧钛白漆、环氧陶瓷等，特点是化学性质稳定、机械强度高、粘结力大、耐磨防腐效果好，但相对水泥砂浆内衬造价稍高，且对管道内壁表面的处理要求较高。固体熔结涂层主要是指熔结环氧粉末涂敷层，综合性能良好、现场施工效率高、符合环保要求，其特点是耐水流冲击性能优良、防腐蚀效果好、固化时间短、表面平整，但这种涂层厚度较薄，易损坏，现场补涂不方便，对管道内壁表面的处理要求更高［3］。

3 实例分析

3.1 工程简介

某城区水厂原水由2条DN2200管道封闭供水。其中，A 线 1998 年施工，1999 年正式运行，至今已运行超过 20 a。B 线建于 1974 年，1978 年正式通水，至今已运行超过40 a；由于运行年代久远，多次出现漏水，漏水点多出现在管道接口处，与此同时管线放气阀、闸阀等处由于设施陈旧也有漏水现象，随着水厂扩建工作的进行，供水量及供水压力不断上升，该管线将无法正常运行，届时将对水厂供水带来巨大安全隐患。本工程系该城区DN2200 原水管道重建工程，原设计为重力流输水，设计最高运行压力13.2 m，总长约11.8 km，其中主干管道材质为钢管，长度约1.9 km。钢制管材与其他材质管材相比主要优点如下。

（1）轻度高，韧性好。与其他管材相比，钢管的强度最高，适用于覆土深、地面荷载大的地段。

（2）密封性好。与其他管材的承插式接口相比较，钢管的焊接接口密封性最高，对地基不均匀沉降适应能力最强。

（3）适应性强。钢管可以制作成各种折线型，且可以很方便地与各种闸阀连接。

（4）管壁相对较薄，具有重量轻、运输方便的特点。

（5）事故抢修方便。使用期一旦发生漏水事故，钢管抢修方法简便，抢修时间最短。

本工程属于大口径输水管，为城市供水生命线，一旦发生爆管事故，不仅给人民生活及工业生产带来很大损失，而且管线周围的建筑也会遭到破坏，因此不允许管线出现爆管，发生大量漏损事故。基于以上考虑，本工程管材确定为钢管。

3.2 防腐措施确定

结合本工程输水管道和管道附件结构等不同防腐蚀对象在不同环境条件下的腐蚀特点，在满足不同环境条件和运行工况下防腐蚀保护年限的前提下，拟定了所应采用的防腐蚀涂装材料、防腐蚀措施、涂装工艺等技术要求。

3.2.1 外防腐措施

本工程拟建钢管需在现状钢筋混凝土内穿管，通过以上比较，适宜本工程钢管的外防腐涂层为玻璃钢树脂防腐涂层和聚氨酯涂层，考虑到防腐成本，本工程优先选择玻璃钢树脂防腐涂层作为本工程管道的外防腐涂层。

玻璃钢树脂防腐涂层厚度不小于3 mm，钢管除锈采用抛丸除锈，除锈质量等级标准按《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1 部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》（GB/T8923.1-2011）中Sa2.5级执行。防腐质量标准按《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》（GB50726-2011）执行。

3.2.2 内防腐措施

钢管内防腐采用聚氨酯涂层（PU）作为内穿钢管的内防腐材料，厚度不小于0.5 mm，施工及验收严格按照《管道无溶剂聚氨酯涂料内外防腐层技术规范》（SY/T4106-2005）执行。管材内防腐材料应符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》（GB/T17219-1998）。