供水鋼管的防腐技術(shù)與應(yīng)用

雷曉春

（甘肅甘蘭水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，以及農(nóng)村飲水工程的建設(shè)普及，供水管網(wǎng)的建設(shè)也與日俱增。供水管網(wǎng)所用管材有金屬管材和非金屬管材，大口徑管道通常采用金屬管材，例如鋼管、鑄鐵管、球墨鑄鐵管等；小口徑管道通常采用非金屬管材，例如給水尼龍管、給水PPR 管等，部分管道也采用鋼管及鋼制管件連接。金屬管材具有承壓能力強(qiáng),運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠,管道滲漏量少,施工敷設(shè)方便等特點(diǎn)，在給水管網(wǎng)中得到了廣泛運(yùn)用。西北地區(qū)冬季氣候寒冷，容易發(fā)生凍管，干線管道和城區(qū)管網(wǎng)通常是埋地敷設(shè)，金屬管道外壁長(zhǎng)時(shí)間與土壤接觸,管道內(nèi)部也經(jīng)常充溢水體,會(huì)使管道內(nèi)外表面發(fā)生腐蝕，影響安全供水。因此對(duì)管網(wǎng)的防腐提出了更高的要求。

1 鋼管防腐要求與設(shè)計(jì)

1.1 防腐前鋼材表面處理技術(shù)

防腐前必須對(duì)鋼材表面進(jìn)行除銹處理，否則防腐層與母材粘接力不強(qiáng)，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)及《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》 規(guī)定的防腐要求和使用年限。一般的鋼材表面除銹等級(jí)St3 級(jí)。通過(guò)電動(dòng)砂輪或電動(dòng)鋼絲刷等電動(dòng)工具將金屬表面銹蝕層及氧化皮清除，使金屬表面達(dá)到亞金屬光澤（除銹質(zhì)量高于手工鋼絲刷或砂紙打磨St2 級(jí)）。常用的要求較高的鋼材表面除銹等級(jí)Sa2.5 級(jí)，需要進(jìn)行噴砂或拋丸處理，通過(guò)高速氣流將石英砂或金屬顆粒噴射到金屬表面，將金屬表面銹蝕層及氧化皮徹底清除，使金屬表面泛白，呈金屬光澤。鋼材表面除銹后采用清洗劑擦拭表面浮塵及油污方可涂裝。

1.2 鋼管外表面防腐要求

對(duì)于防腐要求不高及投資較少的工程，采用環(huán)氧煤焦油瀝青漆防腐。管徑較小涂一底二面，涂覆總厚度160～240μm；管徑較大涂二底二面，涂覆總厚度（厚漿型）240～400μm。埋管外表面可涂三油二布（三層環(huán)氧煤焦油瀝青漆間隔二層玻璃絲布），涂覆總厚度≥500μm；管徑較大埋管外表面可涂四油三布（四層環(huán)氧煤焦油瀝青漆間隔三層玻璃絲布），涂覆總厚度≥800μm。埋管埋入混凝土表面涂薄層紅丹乙烯臨時(shí)防腐或水泥漿（厚度300～800μm）。

鋼管外表面纏繞聚乙烯防腐膠帶防腐方式，是近年來(lái)新興的防腐方式。要求對(duì)鋼材表面除銹處理后，一種是含膠的聚乙烯防腐膠帶纏繞，另一種是涂刷（專用）底漆后纏繞聚乙烯防腐帶。這種防腐方式用于埋管外壁防腐，在投資允許的情況下，可替代三油二布或四油三布。

鋼管（明管）外表面防腐，超過(guò)防腐要求（鋼材表面除銹等級(jí)Sa2.5 級(jí)），采用環(huán)氧富鋅底漆一道，環(huán)氧云鐵中間漆一道，氯化橡膠等面漆二道，涂覆總厚度（厚漿型）240～320μm。埋入混凝土表面涂薄層紅丹乙烯臨時(shí)防腐或水泥漿（厚度300～800μm）。

埋管外表面有較高的防腐要求（鋼材表面除銹等級(jí)Sa2.5 級(jí)），采用2PE 或3PE（二層或三層），涂覆總厚度根據(jù)管徑不同為2.0～3.5mm。具體總厚度應(yīng)符合GB/T23257-2009《埋地鋼制管道聚乙烯防腐層》中表1 規(guī)定。

1.3 鋼管內(nèi)表面防腐要求

對(duì)于防腐要求不高、投資較少且無(wú)飲用水要求的工程，可采用環(huán)氧煤焦油瀝青漆或其他防腐漆防腐。具體可參照鋼管外表面一般防腐要求，根據(jù)管徑大小，涂覆總厚度160～400μm。

鋼管內(nèi)表面防腐要求較高時(shí)，采用環(huán)氧粉末熱熔噴涂（EP），鋼材表面除銹等級(jí)Sa2.5 級(jí)，涂覆總厚度根據(jù)管徑不同為1.0～2.0mm。符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》及《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。內(nèi)EP 外PE復(fù)合管也稱之為內(nèi)外涂塑鋼管，使用壽命可達(dá)50年。涂塑執(zhí)行GB/T28897-2012《鋼塑復(fù)合管》標(biāo)準(zhǔn)。

鋼管內(nèi)表面防腐有飲用水要求的，IPN8710 無(wú)毒飲用水防腐漆涂層厚度取決于涂層數(shù)量，根據(jù)管徑漆膜總厚度為160～200μm。比如二底二面，就是兩層底漆兩層面漆，一共4 層，漆膜總厚度達(dá)到200μm 左右，飲用水衛(wèi)生安全符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》及《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。

鋼管內(nèi)表面防腐，GZ-2 高分子涂料是符合國(guó)家飲用水衛(wèi)生安全的無(wú)毒型防腐漆。管道內(nèi)壁涂刷二道GZ-2 新型高分子防腐底漆（通用型），厚度不小于120μm，再涂刷二道GZ-2 新型高分子防腐面漆（環(huán)保型），底漆與面漆總厚度不小于240μm；如果是外壁防腐，可采用通用型一底二面：一底一面一罩光漆，罩光漆顏色為深灰色，總漆膜厚度200～240μm。飲用水衛(wèi)生安全符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》及《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。

2 常用防腐材料

環(huán)氧煤焦油瀝青漆：主要成分為環(huán)氧樹脂和煤焦油瀝青，添加稀釋劑、固化劑后制成的雙組分漆。成分中環(huán)氧樹脂主要是粘接力較強(qiáng)，煤焦油瀝青防水性能較好（煤焦油瀝青性能及酸堿性優(yōu)于原有的石油瀝青）。環(huán)氧煤焦油瀝青漆底漆顏色為黑色面漆顏色為暗紅色。

環(huán)氧富鋅底漆：主要成分為環(huán)氧樹脂和金屬鋅粉，添加稀釋劑、固化劑后制成的雙組分漆。成分中環(huán)氧樹脂主要是粘接力較強(qiáng)，加入金屬鋅是讓其在金屬表面形成一層導(dǎo)電層，從而讓金屬表面的電荷傳道開來(lái)，不至于因電荷集中而使得鋼材產(chǎn)生局部的陽(yáng)極反應(yīng)或陰極反應(yīng)，加速金屬表面局部銹蝕。環(huán)氧富鋅底漆顏色為銀白色（呈金屬光澤）。

環(huán)氧云鐵中間漆：主要成分為環(huán)氧樹脂和云母礦粉，添加稀釋劑、固化劑后制成的雙組分漆。成分中環(huán)氧樹脂主要是粘接力較強(qiáng)，加入云母礦粉是讓其在金屬表面形成一層隔水層（云母顆粒為薄片狀，像瓦片一樣疊摞在一起），環(huán)氧云鐵中間漆顏色為紅色或暗紅色。

IPN8710 也是一種安全飲用水防腐涂料。符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 及 《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。8710 底漆：由聚氨酯聚乙烯、改性環(huán)氧樹脂、防銹顏填料，助劑等組成，常溫固化構(gòu)成互穿網(wǎng)絡(luò)，涂膜結(jié)構(gòu)細(xì)密，耐酸、堿、鹽，防銹功用優(yōu)異，附著力強(qiáng)。8710 面漆：由環(huán)氧、橡膠樹脂改性，防銹顏填料，助劑等組成。耐腐蝕功用優(yōu)異，抗微生物的腐蝕。顏色可以是白色或其他淺顏色（清爽色）。

3 防腐質(zhì)量檢測(cè)方法及依據(jù)

防腐層厚度采用漆膜厚度檢測(cè)儀測(cè)定；漆膜附著力檢測(cè)根據(jù)《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》，任然采用傳統(tǒng)的、在漆膜上用切割刀劃格試驗(yàn)的方法（可以是在鋼管管壁上進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，也可以采用同步試塊取樣方法試驗(yàn)）。管道聚乙烯防腐層檢測(cè)參照《埋地鋼制管道聚乙烯防腐層》執(zhí)行。

4 金屬結(jié)構(gòu)防腐工程實(shí)例

甘肅省引大入秦工程總干渠先明峽倒虹吸為2根壓力鋼管，管徑Ф2.65m，鋼管間距4.2m，單管長(zhǎng)度524.8m，設(shè)計(jì)引水流量32m3/s，加大流量36m3/s，設(shè)計(jì)最大工作水頭108m。鋼板涂裝前進(jìn)行噴砂除銹，達(dá)到表面發(fā)白，即達(dá)到Sa2.5 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由于引大入秦工程設(shè)計(jì)伊始為灌溉工程，故鋼管內(nèi)表面底漆為環(huán)氧煤焦油瀝青漆兩道，漆膜厚度200～225μm；面漆為環(huán)氧煤焦油瀝青漆，漆膜厚度200～225μm；漆膜總厚度＞400μm。鋼管外表面底漆為環(huán)氧富鋅底漆，漆膜厚度80μm；中間漆為環(huán)氧云鐵漆，漆膜厚度80μm；面漆為醇酸發(fā)光磁漆二道，一道漆膜厚度40～50μm；漆膜總厚度＞240μm。

先明峽倒虹吸壓力鋼管自1991 年運(yùn)行至今已30 年。2007 年10 月進(jìn)行了回訪，鋼管內(nèi)表面環(huán)氧煤焦油瀝青漆膜完好，鋼管外表面醇酸發(fā)光磁漆面漆已開始剝落，表面顏色已由原來(lái)的淺草綠色褪色為白色（實(shí)踐證明采用環(huán)氧富鋅底漆和環(huán)氧云鐵中間漆時(shí)，面漆采用醇酸發(fā)光磁漆效果不是很好，當(dāng)時(shí)還沒有聚氨酯耐候保光漆）。

2011 年，引大入秦工程開始向蘭州新區(qū)供水，經(jīng)過(guò)20 多年的運(yùn)行，鋼管內(nèi)表面環(huán)氧煤焦油瀝青漆已無(wú)毒性（設(shè)計(jì)新供水管道內(nèi)表面不允許采用環(huán)氧煤焦油瀝青漆）。2017 年，引大入秦工程建設(shè)管理局再次對(duì)先明峽倒虹吸壓力鋼管外表面實(shí)施了防腐技術(shù)處理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，供水鋼管的防腐應(yīng)結(jié)合工程具體情況進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)。隨著對(duì)水利水電工程建設(shè)中環(huán)保要求的不斷提高，對(duì)水工金屬結(jié)構(gòu)的防腐要求也在不斷提高。同時(shí)根據(jù)國(guó)內(nèi)外不斷研發(fā)出的新型防腐涂料，不斷地更新、完善水工金屬結(jié)構(gòu)防腐新技術(shù)、新材料、新工藝。加強(qiáng)給水管道的科學(xué)管理，正確處理供水管道的防腐問(wèn)題，是提高效益、節(jié)約資金和搞好給水服務(wù)的一項(xiàng)重要措施，既能改善供水水質(zhì)，又可延長(zhǎng)管道的使用壽命，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。