《材料延壽》Part1第五章：鑄鐵管道內外腐蝕與防腐層
日期：2017-8-16 9:46:02 / 人氣：288
5.1鑄鐵管道外腐蝕環境
鑄鐵管道大都用于城市的給排水和燃氣行業，其腐蝕的環境與城市內敷設的鋼質管道情況基本相同，存在第3章3.1節中講述的微腐蝕電池、宏腐蝕電池、雜散電流腐蝕和微生物腐蝕。
一般認為鑄鐵管道耐腐蝕，其實不然，鑄鐵管道較鋼質管道更易腐蝕，只因鑄鐵管道壁厚，腐蝕余量大，而且鑄鐵管道輸送介質壓力小，大多用于供、排水和低壓煤氣行業，出現腐蝕穿孔時，所造成的損失小、影響小，沒得到應有的重視。國內埋地鑄管管道壽命很短，一般十年左右。
埋地鑄鐵管道比鋼質管道更容易腐蝕的原因有：（1）鑄鐵中含有鐵的氧化物、碳鐵化合物、硅鐵化合物、碳、硫和澆鑄的熔渣比鋼質管道多，它們的電極電位與鐵不同，因此鑄鐵管埋在地下和浸入水中時，會形成大量的微腐蝕電池，其腐蝕速度要大于鋼質管道。（2）鑄鐵的密度遠不如鋼材，存在大量的裂隙、孔洞、砂眼、氣泡，當埋入地下或浸入水中，它們也會形成腐蝕電池，孔內的金屬是陽極，鑄鐵表面是陰極。（3）鑄鐵管大都用于城市內的公用工程和工廠廠區內的給排水工程，土壤的含鹽量、微生物量、含二氧化碳、二氧化硫等腐蝕性介質數量都比較高。（4）城市內雜散電流也較郊區、農田多。這些因素都加速了鑄鐵管的腐蝕。
5.2 鑄鐵管道外腐蝕等級
鑄鐵管的腐蝕等級可參考中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 0007-1999《鋼質管道及儲罐腐蝕控制工程設計規范》第3.0.3條，一般地區土壤腐蝕性以土壤電阻率分級，見表5-1。
表5-1 一般地區土壤腐蝕性分級標準
等級 | 強 | 中 | 弱 |
土壤電阻率，Ω·m | ＜20 | 20～50 | ＞50 |
5.3 鑄鐵管道外防腐層要求
鑄鐵管外防腐層的要求與鋼質管道基本相同，詳見第三章3.1.3節。
5.4鑄鐵管道外防腐層種類及標準
我國鑄鐵管外防腐標準有GB/T 17456.1《球墨鑄鐵管外表面鋅涂層 第1部分 帶終飾層的金屬鋅涂層》、GB/T17456.2《球墨鑄鐵管外表面鋅涂層 第2部分 帶終飾層的富鋅涂料涂層》、GB/T 24596 《球墨鑄鐵管聚氨酯涂層》、GB/T 17457《球墨鑄鐵管和管件 水泥砂漿內襯》和GB/T 17459《球墨鑄鐵管瀝青涂層》。
在上述標準中采用傳統的鍍鋅工藝，金屬鋅有韌性，可耐較大的沖擊和摩擦，減少管道在吊裝、運輸、安裝中對防腐層的損傷。金屬鋅電極電位（-0.96V）比鐵的電極電位（-0.44V）低，鋅層對鑄鐵管起到犧牲陽極的保護作用，鋅層不斷地失去電子，被腐蝕、溶解，保護了鑄鐵管的基體。但是在標準中鍍鋅層每平方米僅100～130g，約18μm厚，犧牲陽極保護作用只是暫時的，很快鋅被氧化失去保護作用，氧化產物會造成外防腐層起泡、脫落。
在國標GB/T 17459《球墨鑄鐵管瀝青涂層》標準中，要求瀝青層厚度為0.05～0.07mm，此厚度過薄。在本書第七章講述到鋼質管道石油瀝青外防腐層GB 50268《給排水管道工程施工及驗收規范》標準和SY/T 0420標準時，要求石油瀝青外防腐層普通級厚度≥4mm，特強級厚度≥7mm。但是，石油瀝青存在吸水率高、粘結力低、機械強度低、不耐微生物、不耐植物根穿透等缺陷，已逐步被淘汰，目前已很少采用。鑄管外壁0.05～0.07mm的瀝青防腐層起不到阻止鑄管電化學腐蝕的作用，必然造成埋地鑄管短命之惡運。鑄鐵管外防腐層應提高厚度和質量，使埋地鑄管壽命也應像埋地鋼管一樣達到30～50年以上。
綜上所述的鑄管行業現有的防腐層標準水準低，急需改進提高，建議參考現有的鋼管行業防腐標準。
5.5鑄鐵管道外防腐層等級及結構
隨著化學工業的發展，高分子合成樹脂具有電性能好、粘結力大、機械強度高、吸水率低、耐微生物、化學性質穩定、耐多種化學介質、可以長期浸泡在酸、堿、鹽溶液中，施工簡便易行等優點，它可以取代鍍鋅層，降低成本、提高工效，壽命可達50年以上，保證安全供水、供氣，保障正常生產和生活。
（1）鑄鐵管外防腐應參考國標GB 50268《給排水管道工程施工及驗收規范》表4.3.5-2和石油行標SY/T 0447-96《埋地鋼質管道環氧煤瀝青防腐層技術標準》表2.0.1中涂層厚度，選用液體環氧涂料、聚氨酯涂料、環氧瀝青涂料等防腐層，可取消增強增厚用的玻璃布，如表5-2。
表5-2 防腐層等級及厚度
防腐層等級 | 防腐漆種類 | 單層厚度（μm） | 總厚度（μm） |
普通級 | 底漆 面漆 | ≥40 ≥280 | ≥300 |
加強級 | 底漆 面漆 | ≥40 ≥380 | ≥400 |
特加強級 | 底漆 面漆 | ≥40 ≥600 | ≥600 |
（2）鑄鐵管外防腐層亦可采用國際上通用的ANSI/AWWA C 210-07《鋼質水管道液體環氧內外防腐層》標準。
液體環氧涂料分為高溶劑型（固體份含量＜80%）、厚漿型（固體份含量＞80%）、無溶劑型（固體份含量＞98%）三類。品種包括環氧底漆、環氧富鋅漆、環氧云鐵中層漆、環氧彩色面層漆、環氧煤瀝青漆等。
環氧煤瀝青涂料是由環氧樹脂和煤瀝青組成，它既有環氧樹脂高粘結力、高強度、高電性能，又有煤瀝青吸水率低、耐微生物、抗植物根、耐化學介質、防腐壽命長久等優點，施工方便，造價低廉，是鑄管外防腐的首選材料?？蓞⒄?/span>SY/T 0447《埋地鋼質管道環氧煤瀝青防腐層技術標準》選用。
鑄鐵管道可以采用聚氨酯類涂料作外涂層，按GB/T 24596《球墨鑄鐵管聚氨酯涂層》技術標準。
5.6 鑄鐵管道內壁腐蝕與防腐層
鑄鐵輸水管道內防腐與鋼質輸水管道基本相同，詳見第四章鋼質管道內壁腐蝕與防腐層。