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管道内衬环氧陶瓷涂料

2014-2-5 12:06:28      点击:

环氧陶瓷涂料是由环氧树脂、石英砂、流平剂、防沉剂、增韧剂组成,经化学固化形成涂层。因其组成中石英砂体积含量高达20%以上,涂层坚硬、致密、抗冲击、耐磨,适用于钢制管道、铸铁管道的内涂层和外涂层。用这种低成本、高强度、高防腐性能的新材料衬里的大口径铸铁管,正大批量出口科威特。

 前言

管道大量用于城市自来水和生活污水的输送,为防止管内积垢、减缓腐蚀,管内壁常衬涂水泥砂浆。随着经济发达国家的家用洗涤、去污、杀菌化学药剂的使用量日渐增多,水泥砂浆衬里层已逐渐不适应生活污水日益恶劣的腐蚀条件。自上世纪80年代起,美国出现了能对铸铁管及其水泥砂浆衬里提供更好保护的环氧陶瓷衬里,其产品名称为Protecto 4011981年在美国首次工业规模使用,其后陆续在美国、中东、南美和加勒比地区的数百英里球墨铸铁下水管内衬使用而无一失败记录。

20024月,科威特公共工程部对中国的铸管企业提出数份用环氧陶瓷衬里的球墨铸铁管订单,管径从500mm1200mm,总重达4.5万吨(总长约125km),并要求自当年底开始分批交货。国内铸管行业的规模完全可以接受订单,关键在于能否按相应美国标准的要求,在工业规模上实现铸管的环氧陶瓷衬里。

中国人接受了这项挑战,依靠自身雄厚的技术力量和近20年的管道防腐涂料研制、生产和工程施工的实践经验,只用半年时间,研制出全部用国产原材料,达到美国同类产品性能,价格极具竞争力的高石英砂含量环氧陶瓷涂料,一次喷涂可达1mm以上的双组分热喷涂专用喷涂机械和每天可涂敷近600米大口径铸铁管的抛丸除锈、热喷涂、热固化的涂敷工艺。用本溪北台铸管公司大口径铸铁管喷涂出的样品管内衬层粘结牢固、坚硬致密、表面光滑如镜,使科威特贸易官员称赞不已,终于将这份合同交给本溪北台铸管公司和廊坊东化防腐工程公司共同承担,首创环氧陶瓷衬里大口径铸铁管大批量向中东出口的先例。涂敷作业自200211月开以来,克服了气温低达-15℃以下所带来的不利影响,作业线运行越来越顺利,内衬质量越来越稳定,至20035月底,已有三批船近2万吨的铸管运抵科威特,管道工

程施工正在当地进行。

中国已后续完成了钢管环氧陶瓷外喷涂机和涂敷作业线的研制,为进一步在钢管外防腐扩大使用做好准备。

2  环氧陶瓷涂料

2.1配方设计要点

①环氧陶瓷涂料(美国称Ceramic Epoxy)要求有很高的石英砂含量(美国标准要求

体积含量不低于20%)必须解决好石英砂在贮罐、管线的沉积、堵塞问题和对喷涂机械的循环泵、喷头的磨损问题。

②由于要求一次喷涂出填满铸管表面凹坑后厚度超过1mm,且表面光滑如镜的超厚涂层,因此必须设计成使用液体环氧树脂并添加高效防沉剂、流平剂和消泡剂的无溶剂涂料。

③为配料时的最大方便,A、B组份配比设计为1:1,并将其密度调至接近相同。


图(1)KN17环氧陶瓷涂料外包装

2.2技术性能

 

  

  

   

   

A组份

B组份

1

涂料颜色及常温外观

 

黄褐色

粘稠软膏

黑色

粘稠液体

   

2

密度

 

1.58~1.62

1.60~1.64

 

3

AB组份配合比

 

11

GB/T 6750-86

4

石英砂含量

体积%

23~27

Q/DH 08-2002

5

漆膜干燥时间

1mm膜厚,60℃烘至实干)

min

40~50

GB/T 1728-79

6

漆膜附着力

1~2

GB/T 1720-79

7

漆膜柔韧性

mm

1

GB/T 1730-93

8

漆膜耐冲击

cm

50通过

GB/T 1732-93

9

阴极剥离

1.5V, 室温, 30天)

 

剥离半径增加值小于0.5mm

ASTM G 95-98

10

耐盐雾

(浓度3.5%, 室温, 45)

 

无气泡、不生锈、不脱落

ASTM B117-97

11

耐磨性(落砂法)

L/μm

3.3~3.7

ASTM D 969-93

12

水蒸气渗透性

perms

0.0

ASTM E 96-00程序A

13

冲击强度

J

18

ASTM G 14-96

14

粘结性

kg/cm2

60~75

ASTM D 4541-95

15

耐化学品浸泡(1mm膜厚)

20%H2SO4

25%NaOH

60℃自来水

 

90无变化

GB/T 1763-79

ASTM D714-94

注:① 序号6~8为涂料加15%稀释剂冲稀,按GB/T 1727涂片后测定。

    ② 浸泡试验仍在进行中,可延长至1年或2年。

 

3  铸铁管或钢管衬里施工方法  

 


图(2)管道内壁环氧陶瓷涂料施工

1)铸铁管内表面打磨;

2)对铸铁管或钢管内表面抛丸或喷砂除锈至GB/T 8923Sa 21/2级;

3)A、B料预热至50~60,在喷涂机内用泵保持循环;

4)管段在转台上旋转,加热至60~70℃;

5)A、B料按标定流量在喷涂机喷头内混合,并立即喷涂至管表面上;

6)管段保持旋转,加热涂层,直至不流挂;

7)防腐管下转台,转入养生炉,在20℃以上养生至固化;

8)涂层质量检验(外观、膜厚、电火花检漏),对缺陷处修补至合格;

9)合格管作标记,入成品库。

 

 结论

环氧陶瓷是一种新型防腐材料,它综合了环氧树脂高粘结力和石英砂高强度、高耐磨的优点,形成一种高质量的防腐层,又因原料来源广泛、价格低廉,会在经济、生态、能源、效果四方面受到社会的青睐,极具不断扩大使用规模的前景。