CN104089106A - 具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及该球墨铸铁管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及其制造方法，其中，具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括管道基体，所述管道基体内壁涂覆有内聚乙烯涂层，所述管道基体外壁由里向外依次涂覆有金属涂层和外聚乙烯涂层。本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其使用寿命长、成本低，并且对输送的介质无污染。

Description

具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及该球墨铸铁管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种金属管，具体说涉及一种球墨铸铁管及球墨铸铁管的制造方法。
背景技术
目前用于给排水管道的绝大多数是球墨铸铁管，为使管道的使用寿命延长，需要对球墨铸铁管的内、外表面做防腐处理。
普通外表面防腐层结构由130g/㎡的锌层和70μm的有机密封层构成，该种防腐层采用金属锌的电化学主动防腐和有机涂层隔离的被动防腐相结合的方式实现对管道外壁的有效防腐，但是该种涂层不适用于强腐蚀性土壤，主要是由于有机密封层强度较低并且厚度较薄，在管子的倒运和安装过程中容易受到损坏，致使锌层裸露，加快金属锌在强腐蚀性土壤环境中的电化学损耗，当活性金属锌含量降低到一定程度时，便失去了对管道的保护作用，缩短管道的使用寿命。
另外一种外表面防腐采用聚乙烯冷缠带防腐，依靠聚乙烯优良的机械性能和耐化学药品的性能实现对管子的外防腐，适用于强腐蚀性土壤，但是该种涂层由于采用冷缠带搭接的方式缠绕在管道的外表面，经常出现搭接处不紧密的情况，或者在温差变化较大的环境中，聚乙烯冷缠带热胀造成在搭接处产生缝隙，导致空气和水从搭接处进入，致使管道外表面发生腐蚀，随着腐蚀程度的加深和疏松腐蚀产物的增多，聚乙烯胶粘带会逐渐丧失保护作用。
除此之外还有采用聚乙烯作为防腐涂层的防腐方式，在管道表面电镀金属涂层之后进行喷塑，该种涂层主要的缺点在于采用电镀技术致使金属涂层的厚度较薄，最大为20μm，耐腐蚀性差，适用于一般腐蚀性的大气环境，不适用于强腐蚀性土壤环境。另外采用喷塑工艺生产效率低，喷塑一支管子所用的时间为3～6分钟，每小时产量仅为10～20支。
而球墨铸铁管的内表面防腐大多采用水泥砂浆内衬的方式，依靠水泥水化作用产生的大量的碱性物质实现对管道内壁铸铁基材的有效防腐，但是水泥砂浆内衬为多孔性物质，在管道运行初始的很长一段时间里，内衬溶出的碱性物质会增加水的硬度和PH值，对水质造成污染。
除此之外，球墨铸铁管还采用环氧树脂或者聚氨酯作为管道的内外壁防腐材料，这种涂层的使用效果较好，但成本极高，是普通防腐涂层球墨铸铁管的6-10倍，一般用户难以承受。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其使用寿命长、成本低，并且对输送的介质无污染。
本发明的另一目的是提供一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，采用该方法可使球墨铸铁管的使用寿命延长。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括管道基体，所述管道基体内壁涂覆有内聚乙烯涂层，所述管道基体外壁由里向外依次涂覆有金属涂层和外聚乙烯涂层。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其中，所述金属涂层为纯锌涂层、锌铝合金或锌铝伪合金涂层、锌铝稀土合金或锌铝稀土伪合金涂层、锌铝铜合金或锌铝铜伪合金涂层、锌铝镁合金或锌铝镁伪合金涂层、铝镁合金或铝镁伪合金涂层、锌锡镁合金或锌锡镁伪合金涂层。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其中，所述金属涂层的厚度为20～100μm。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其中，所述内聚乙烯涂层、外聚乙烯涂层均可采用纯聚乙烯或经过改性的聚乙烯或具有胶黏剂底漆的聚乙烯。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其中，所述内聚乙烯涂层、外聚乙烯涂层的厚度均为300～2000μm。
一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：首先将管道基体内、外壁抛光，然后将管道基体加热至200～350℃，之后在管道基体外壁上电弧喷涂金属涂层，最后在管道基体内壁和金属涂层上分别涂覆内聚乙烯涂层和外聚乙烯涂层。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其中，所述管道基体的内、外壁均通过抛丸处理的方式进行抛光，经抛光后表面粗糙度均达到Sa2.5级。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其中，所述内、外聚乙烯涂层喷涂完成后，将所述管道基体放入固化炉内，使所述内聚乙烯涂层和外聚乙烯涂层流平，固化炉内的温度在180-220℃。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其中，所述金属涂层为纯锌涂层、锌铝合金或锌铝伪合金涂层、锌铝稀土合金或锌铝稀土伪合金涂层、锌铝铜合金或锌铝铜伪合金涂层、锌铝镁合金或锌铝镁伪合金涂层、铝镁合金或铝镁伪合金涂层、锌锡镁合金或锌锡镁伪合金涂层，所述金属涂层的厚度为20～100μm，所述内聚乙烯涂层、外聚乙烯涂层的厚度均为300～2000μm，所述内聚乙烯涂层、外聚乙烯涂层均可采用纯聚乙烯或经过改性的聚乙烯或具有胶黏剂底漆的聚乙烯。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其中，所述电弧喷涂过程中喷涂电压为30～40V，喷涂电流为400～600A。
采用上述方案后，由于本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的管道基体内壁涂覆有内聚乙烯涂层，外壁涂覆有金属涂层和外聚乙烯涂层，与传统管道外壁的有机密封层相比，聚乙烯涂层具有优良的机械性能，在管子倒运过程中不易受损，不会使金属涂层裸露，金属涂层具有电化学保护作用，聚乙烯涂层能够抵抗绝大多数强腐蚀性介质，防腐性能优异，能够起到隔离保护作用，采用两种防护机理不同的涂层相结合的方式实现对管道的双重保护，大大延长了管道的使用寿命，另外聚乙烯涂层对水质无污染，能够输送饮用水，聚氨酯环氧树脂等涂层管子的生产效率为6支/小时，本发明球墨铸铁管每小时产量为40支左右，生产效率提高，并且聚乙烯粉末的成本低、利用率高。
另外，金属涂层的厚度为20～100μm，可根据土壤腐蚀环境的强弱选择不同厚度的金属涂层，金属涂层越厚其耐腐蚀能力越强。内聚乙烯涂层、外聚乙烯涂层的厚度均为300～2000μm，厚度较厚，力学性能优异，具有优良的机械性能，聚乙烯涂层的厚度是普通球墨铸铁管70μm的有机密封层厚度的5～30倍，机械力学性能大大提高，在倒运和安装过程中不容易受到损坏，对管道基体具有更好的保护作用。
本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，由于金属涂层采用电弧喷涂工艺，涂层厚度可在20～100μm自由选择，改变了传统制造方法中采用电镀技术，导致涂层厚度较薄、耐蚀性差的问题，并且本发明方法中，先将管道基体加热到200～350℃，然后喷涂金属涂层，之后迅速涂覆聚乙烯粉末，由于聚乙烯涂层将金属涂层与外界空气隔绝，避免了它在高温下的激烈氧化，这样金属涂层中活性金属的含量比例较高，活性金属含量越高能够抵抗腐蚀时间越长。
另外，本发明方法中，内、外聚乙烯涂层喷涂完成后，将管道基体放入固化炉内，使涂层厚度均匀、表面光洁，电弧喷涂时，喷涂电压为30～40V，喷涂电流为400～600A，使喷涂过程稳定、连续、高效。
附图说明
图1是本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明具有防腐蚀性能的球墨铸铁管包括管道基体11，管道基体11内壁涂覆有内聚乙烯涂层12，管道基体11外壁由里向外依次涂覆有金属涂层13和外聚乙烯涂层14，内聚乙烯涂层12、外聚乙烯涂层14的厚度均为300～2000μm，金属涂层13的厚度为20～100μm。
金属涂层13可选用纯锌涂层、锌铝合金或锌铝伪合金涂层、锌铝稀土合金或锌铝稀土伪合金涂层、锌铝铜合金或锌铝铜伪合金涂层、锌铝镁合金或锌铝镁伪合金涂层、铝镁合金或铝镁伪合金涂层、锌锡镁合金或锌锡镁伪合金涂层，内聚乙烯涂层12、外聚乙烯涂层14均可选用纯聚乙烯或经过改性的聚乙烯或具有胶黏剂底漆的聚乙烯，改性聚乙烯为加增塑剂的聚乙烯。
具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，包括以下步骤：首先将管道基体11内、外壁通过抛丸处理的方式抛光，经抛光后表面粗糙度均达到Sa2.5级，然后将管道基体11加热至200～350℃，加热时间在20分钟内，之后在管道基体11外壁上电弧喷涂锌粉形成金属涂层13，最后在管道基体11内壁和金属涂层13上分别通过粉末喷枪喷涂纯聚乙烯粉末，形成内聚乙烯涂层12和外聚乙烯涂层14，为避免管道基体11温度下降及金属涂层13过度氧化，喷涂金属涂层13和内、外聚乙烯涂层12、14的时间在2分钟内，上述喷涂过程完成后，将管道基体11放入固化炉内，使内聚乙烯涂层12和外聚乙烯涂层14充分流平，形成厚度均匀、表面光洁的涂层，固化炉内的温度在180-220℃。
所述金属涂层13的厚度为20～100μm，内聚乙烯涂层12、外聚乙烯涂层14的厚度均为300～2000μm，内聚乙烯涂层12、外聚乙烯涂层14均还可采用经过改性的聚乙烯或具有胶黏剂底漆的聚乙烯。
在电弧喷涂锌粉时，为使喷涂过程稳定、连续、高效，喷涂电压为30～40V，喷涂电流为400～600A。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括管道基体(11)，其特征在于：所述管道基体(11)内壁涂覆有内聚乙烯涂层(12)，所述管道基体(11)外壁由里向外依次涂覆有金属涂层(13)和外聚乙烯涂层(14)。
2.如权利要求1所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于：所述金属涂层(13)为纯锌涂层、锌铝合金或锌铝伪合金涂层、锌铝稀土合金或锌铝稀土伪合金涂层、锌铝铜合金或锌铝铜伪合金涂层、锌铝镁合金或锌铝镁伪合金涂层、铝镁合金或铝镁伪合金涂层、锌锡镁合金或锌锡镁伪合金涂层。
3.如权利要求2所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于：所述金属涂层(13)的厚度为20～100μm。
4.如权利要求3所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于：所述内聚乙烯涂层(12)、外聚乙烯涂层(14)均可采用纯聚乙烯或经过改性的聚乙烯或具有胶黏剂底漆的聚乙烯。
5.如权利要求4所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于：所述内聚乙烯涂层(12)、外聚乙烯涂层(14)的厚度均为300～2000μm。
6.如权利要求1-5任一所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：首先将管道基体(11)内、外壁抛光，然后将管道基体(11)加热至200～350℃，之后在管道基体(11)外壁上电弧喷涂金属涂层(13)，最后在管道基体(11)内壁和金属涂层(13)上分别涂覆内聚乙烯涂层(12)和外聚乙烯涂层(14)。
7.如权利要求6所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其特征在于：所述管道基体(11)的内、外壁均通过抛丸处理的方式进行抛光，经抛光后表面清洁度均达到Sa2.5级。
8.如权利要求7所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其特征在于：所述内、外聚乙烯涂层(12、14)喷涂完成后，将所述管道基体(11)放入固化炉内，使所述内聚乙烯涂层(12)和外聚乙烯涂层(14)流平，固化炉内的温度在180-220℃。
9.如权利要求8所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其特征在于：所述金属涂层(13)为纯锌涂层、锌铝合金或锌铝伪合金涂层、锌铝稀土合金或锌铝稀土伪合金涂层、锌铝铜合金或锌铝铜伪合金涂层、锌铝镁合金或锌铝镁伪合金涂层、铝镁合金或铝镁伪合金涂层、锌锡镁合金或锌锡镁伪合金涂层，所述金属涂层(13)的厚度为20～100μm，所述内聚乙烯涂层(12)、外聚乙烯涂层(14)的厚度均为300～2000μm，所述内聚乙烯涂层(12)、外聚乙烯涂层(14)均可采用纯聚乙烯或经过改性的聚乙烯或具有胶黏剂底漆的聚乙烯。
10.如权利要求9所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制造方法，其特征在于：所述电弧喷涂过程中喷涂电压为30～40V，喷涂电流为400～600A。
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