湖北给水管道的除锈防腐

一、引言

金属腐蚀问题遍及诸多领域，给国民经济带来巨大的损失。有人统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨，占年产量的20%～40%，而且随着社会工业化进程的日益加快，腐蚀问题日趋严重化，仅我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达二百亿元。给水管道由于材质以及所处环境的局限性，不可避免的造成管道腐蚀严重，水质下降，此类问题一直是困扰供水企业的一大难题，也是必须要抓且要彻底解决的现实问题。针对给水管道进行除锈、防腐的研究从未停止。

二、影响给水管道锈蚀的因素分析

1.锈蚀条件

常见的给水管道施工一般采用直埋式、架空式、特殊（顶管）式。管材一般选用球墨铸铁管、钢管等。在自然环境下，管材的锈蚀主要来自于水、空气（氧）、电解质（盐、碱）、酸雨等自然界的侵害。另外，人类的一些生产活动也会加速管材的腐蚀，如外悬挂管周围有化工厂、制药厂等，所产生的酸、碱、盐等强腐蚀性介质，会很大程度的影响区域内管材的腐蚀速度。

2.影响钢铁锈蚀的因素

2.1内部因素

由于钢铁本身成分、组织、结晶方向、残余应力、表面转化膜等导致的不均一性，这种不均一性使金属内部有不同电位的区域存在，进而形成微电池。

2.2外部因素

这是指与钢铁表面接触的介质溶液，也就是说钢铁腐蚀受到环境的支配，如果环境改变，腐蚀的状态、速度就会发生变化。例如，把潮湿环境中的金属转移到干燥的环境中，腐蚀速度也会减慢；把海边的金属移到离海岸较远的普通环境之中，腐蚀也会减慢。

2.2.1湿度的影响

在相对湿度大，温差变化剧烈的环境中，钢铁表面容易形成水膜，而钢铁在水膜下的腐蚀速度极快。钢铁的大气腐蚀速度与其表面形成的水膜厚度的关系，可分为以下四种情况：

第一、在临界相对湿度附近（即在相对湿度为70%～75%时），水膜为100a以下时，腐蚀速度很小；

第二、当湿度超过临界相对湿度时，其腐蚀速度将成倍增加，尤其是相对湿度80%～100%、水膜在1μm以下时，由于氧气的扩散速度快，因而钢铁在这种水膜下的腐蚀速度很快；

第三、随着水膜增厚，将形成肉眼可见的液膜，这时由于氧气的扩散速度变慢使腐蚀速度相对降低；

第四、当水膜厚度逐渐增加形成水滴时，其腐蚀的速度与金属在液体中浸渍条件下的腐蚀相类似。

2.2.2温度的影响

温度与湿度相互间的协同效应影响钢铁的腐蚀速率。在高温高湿环境下，金属的电化学反应加速，使钢铁的腐蚀加快。另外，温度升高，使空气中饱和蒸汽的含水率大大增加，一旦温度降低，很快会形成冷凝水。特别是夏季，水汽蒸发量大，相对湿度高，早晚温差大，清晨会发现金属表面有凝露现象（注：所谓凝露是指当大气中水蒸汽的含量多时，水蒸汽就以液体水的形式析出，附着在物体的表面，人们把这种现象称之为凝露）。在此情况下如对金属不采取处理措施就进行涂漆，势必会影响防腐涂料的附着力。

2.2.3大气中污染物质的影响

空气污染是金属腐蚀的主要原因，在不同的环境下，引起空气污染的物质种类和金属腐蚀的速度是不一样的。常见能够引起凝露中心核子的污染物质有三氧化硫、硫化氢等气体类和烟尘、海盐类等固体物质。当大气中的相对湿度达到70%以上时，如果在钢铁表面吸附的二氧化硫的量越多，金属腐蚀速度就越快；其次，在城市大气中含有较多的烟尘，这些烟尘中含有各种各样的吸湿性盐类化合物，即使在很低的相对湿度下，也容易引起毛细管凝聚，进而使钢铁表面形成水膜而加快金属腐蚀速度。

2.2.4电解质的影响

如钢铁所处环境的空气中含有较多的酸、碱、盐类电解质污染物，也会加快钢铁的腐蚀速度。在对钢材表面进行除油、除锈过程中，有时因为冲洗不彻底，微量电解质残留在钢材表面，也会影响钢材的防腐性。

三、除锈方法

1.手工除锈

这是一种最简单的除锈方法，一般采用刮刀、手锤、钢刷、砂布（纸）、砂轮等工具，进行敲、铲、磨、刮等除掉锈污。这种访求的优点是简单易行、成本低；缺点是劳动强度大、工作效率低、质量不稳定、劳动环境差。

2.化学除锈

称作酸洗法，其原理是利用酸液与被清理金属表面的锈污（氧化物）发生化学反应，使之溶解在酸液内，另外酸与金属作用产生的氢气又使氧化皮机械脱落。

3.机械除锈

这是目前应用比较广泛的一种除锈方法，其原理是利用冲击和摩擦作用有效地除掉锈蚀及其污物。常用的工具有手提式电动砂轮、电动刷、风动刷、除锈枪等。该方法的优点是除锈质量、效率都较高，缺点是这些工具还需要人工操作，劳动强度较大，对几何形状复杂及精密零件不太适用，也不适合大规模除锈的需要。故当前应用较广泛的还是喷射和抛丸两种处理锈污的方法。

（1）喷射处理 这种方法主要是喷砂、喷丸、真空喷砂、高压水砂以及高压水等。

（2）抛丸处理 这是一种利用高速旋转抛丸器的叶轮抛出的高速铁丸（或其他材料的弹丸）的冲击，与被清理零件表面相互摩擦而达到除锈的目的。

四、目前常用的几种防腐涂料性能特点及适用范围

1.ipn8710互穿网络防腐涂料

1.1基本原理及应用范围

“ipn”是英文“interpenetrating polymer networks”的缩写，中文译为互穿网络。互穿网络型聚合物是近一、二十年开发、研究出来的新型高分子防腐涂料，具有非同寻常的高分子材料的优越性能，是当今高分子材料开发的热点之一。ipn系列防腐涂料是一种蓖麻油型聚氨酯和聚乙烯互穿网络高分子共聚物，在涂料混合固化过程中，前者的橡胶网络和后者的塑料网络相互贯穿、渗透，牢固地附着在被涂物体表面，对材料表面产生防腐保护和装饰作用。ipn系列防腐涂料具有高强度、高韧性、耐冲磨、耐老化、耐酸碱盐腐蚀，附着力强、耐水解、耐汽油等介质，无毒和不易燃烧等优良性能，因此近年来已广泛应用于自来水工程、电厂、化工厂等工业部门的设备，输水、输气、输油等管道系统的地上或地下工程的防腐。

1.2综合性能特点

1.2.1本产品可带锈防腐，施工时允许金属表面留有薄锈，涂料成膜固化时可渗透到锈层中，将铁锈分隔包围，阻止金属进一步锈蚀。因此在钢铁等金属层上应用不需要预处理，可带锈施工，大大简化了防腐作业的工序，使施工更加简单、方便。

1.2.2本产品为弹性涂层，涂层伸长率为100%，在各种基层材料的自由伸缩或机械伸缩下，涂层均能适应，不会脱落、开裂，确保了涂层的防腐质量，延长了材料的使用寿命。

1.2.3本产品为高固体份涂料，清漆固体份60%，色漆高于其他防腐涂料，减少了施工中刷涂次数，节约了涂料用量。

例如：西安市灞河特大桥吊管采用的是ipn8710聚氨酯聚乙烯涂料防腐，该互穿网络涂料为双组份涂料，由聚氨酯聚乙烯、改性环氧树脂、防锈颜填料、助剂等组成。形成的互穿聚合物网络结构，产生协同效应，进一步提高了涂层的韧性、强度、附着力、抗渗透性以及耐酸、碱、盐等腐蚀；耐老化、附着力强、渗透性强、无毒、不燃等性能；漆膜色泽艳丽、光亮、坚韧、耐磨。

2.聚氨酯涂料

2.1基本原理及应用范围

聚氨酯防腐涂料是在分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子化合物，一般简称聚氨酯树脂。该涂料一般由多异氰酸酯、含活性氢的化合物、催化剂、助剂加入颜填料和有机溶剂等组成，在其涂层中含有大量的氨基甲酸酯链，以及酯键、醚键、不饱和油酯双键、缩二脲基甲酸酯键等，因此具有优异的防腐性能，被广泛应用于煤气管道、油罐贮槽、车辆、机床、船舶以及各类化工设备、管道等，适用于黑色及有色金属、木材、塑料、橡胶等表面涂装保护。

2.2综合性能特点

2.2.1具有优异的耐候性、装饰性和保光保色性能。

2.2.2漆膜耐水、沸水、海水，耐酸、碱、盐类介质，耐石油、苯类溶剂。

2.2.3漆膜具有较好的耐温性，能在高温下烘干，也能在低温下固化。

2.2.4漆膜附着力好，既有硬度又有韧性，耐磨性能好。

2.2.5干燥迅速，在0℃时也能正常固化。

2.2.6能和多种树脂混溶，可在广泛的范围内调整配方，配制成多品种、多性能的涂料产品，以满足各种通用的和特殊的使用要求。

3.氯化橡胶防腐涂料

3.1基本原理及应用范围

由于氯化橡胶本身是一种化学惰性成膜物质，涂膜对水蒸气和氧气的渗透率很低，因此封闭性好，对大气、水分、盐类、酸、碱、氧化剂都有较好的抵御性。氯化橡胶是目前世界各国公认的高性能涂料之一，广泛应用于船舶、管道、铁路桥梁、石油、化工、冶炼以及混凝土贮槽、厂房构筑物等的防护，使其免受海水、大气、化工气体等介质的侵蚀，延长基材的使用寿命，并起到装饰作用。

3.2综合性能特点

3.2.1户外耐候性良好。色漆能经受户外大气、紫外线以及冷热变化，涂膜坚韧耐磨，稳定性好。

3.2.2附着力优良。对钢铁金属表面有良好的附着力，同时涂层与涂层之间由于成膜物质中的溶剂可以起到浸渗作用，使上下层之间相互粘成一体，从而加强了涂膜间的粘附力。

3.2.3干燥迅速。该涂料属于溶剂挥发型涂料，经施工涂抹后很快干燥成膜，一般常温下2至4小时即可进行第二道涂抹工序。

3.2.4施工时受气温影响小。能在-20~50℃的环境中施工，基本不受季节、气温限制。

3.2.5使用方便。大部分属单罐包装，不需要施工现场临时调配，搅拌均匀即可使用。

3.2.6可获得较厚涂层。若采用高压无空气喷涂，一道膜层厚度可达70微米左右，减少了涂装道数。

3.2.7维修方便。如需在旧膜上重新涂漆时，由于涂膜之间有互溶左右，维修时不需要去掉旧漆膜，使得维修更加方便。

3.2.8防毒、延燃性良好。由其组分中含有较高的氯聚合体，因此有抑制毒菌滋长的性能。管材表面一旦遇到火源，涂膜还能分解出氯气，因而具有一定的延燃性能。

此外，还有一些防腐涂料也经常用到，比如氯磺化聚乙烯涂料、环氧树脂涂料、醇酸树脂涂料、丙烯酸树脂涂料等，因其不易受阳光、雨水和腐蚀性气体的影响，附着力和物理机械性能良好，因而很适合在室外应用。

结语

管道防腐是个常谈常新的话题，随着科学技术的逐步发展，防腐材料以及技术都在不断更新，虽然目前来讲还没有一款防腐材料能够保证管道能够永久不腐，但比起几十年前的防腐技术还是有很大的进步，管道的寿命也在不断延长。我们相信在不久的将来，人们会研制出更优良的防腐材料，配合更加完善的防腐技术，管道的抗腐蚀能力会越来越长。