供水鋼管的防腐技術與應用

雷曉春

（甘肅甘蘭水利水電勘測設計院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

隨著城鎮化進程的加快，以及農村飲水工程的建設普及，供水管網的建設也與日俱增。供水管網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,運轉安全可靠,管道滲漏量少,施工敷設方便等特點，在給水管網中得到了廣泛運用。西北地區冬季氣候寒冷，容易發生凍管，干線管道和城區管網通常是埋地敷設，金屬管道外壁長時間與土壤接觸,管道內部也經常充溢水體,會使管道內外表面發生腐蝕，影響安全供水。因此對管網的防腐提出了更高的要求。

1 鋼管防腐要求與設計

1.1 防腐前鋼材表面處理技術

防腐前必須對鋼材表面進行除銹處理，否則防腐層與母材粘接力不強，無法達到設計及《水工金屬結構防腐蝕規范》 規定的防腐要求和使用年限。一般的鋼材表面除銹等級St3 級。通過電動砂輪或電動鋼絲刷等電動工具將金屬表面銹蝕層及氧化皮清除，使金屬表面達到亞金屬光澤（除銹質量高于手工鋼絲刷或砂紙打磨St2 級）。常用的要求較高的鋼材表面除銹等級Sa2.5 級，需要進行噴砂或拋丸處理，通過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

對于防腐要求不高及投資較少的工程，采用環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，是近年來新興的防腐方式。要求對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，超過防腐要求（鋼材表面除銹等級Sa2.5 級），采用環氧富鋅底漆一道，環氧云鐵中間漆一道，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Sa2.5 級），采用2PE 或3PE（二層或三層），涂覆總厚度根據管徑不同為2.0～3.5mm。具體總厚度應符合GB/T23257-2009《埋地鋼制管道聚乙烯防腐層》中表1 規定。

1.3 鋼管內表面防腐要求

對于防腐要求不高、投資較少且無飲用水要求的工程，可采用環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，根據管徑大小，涂覆總厚度160～400μm。

鋼管內表面防腐要求較高時，采用環氧粉末熱熔噴涂（EP），鋼材表面除銹等級Sa2.5 級，涂覆總厚度根據管徑不同為1.0～2.0mm。符合《生活飲用水衛生標準》及《工業企業設計衛生標準》。內EP 外PE復合管也稱之為內外涂塑鋼管，使用壽命可達50年。涂塑執行GB/T28897-2012《鋼塑復合管》標準。

鋼管內表面防腐有飲用水要求的，IPN8710 無毒飲用水防腐漆涂層厚度取決于涂層數量，根據管徑漆膜總厚度為160～200μm。比如二底二面，就是兩層底漆兩層面漆，一共4 層，漆膜總厚度達到200μm 左右，飲用水衛生安全符合《生活飲用水衛生標準》及《工業企業設計衛生標準》。

鋼管內表面防腐，GZ-2 高分子涂料是符合國家飲用水衛生安全的無毒型防腐漆。管道內壁涂刷二道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。飲用水衛生安全符合《生活飲用水衛生標準》及《工業企業設計衛生標準》。

2 常用防腐材料

環氧煤焦油瀝青漆：主要成分為環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。成分中環氧樹脂主要是粘接力較強，煤焦油瀝青防水性能較好（煤焦油瀝青性能及酸堿性優于原有的石油瀝青）。環氧煤焦油瀝青漆底漆顏色為黑色面漆顏色為暗紅色。

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

環氧云鐵中間漆：主要成分為環氧樹脂和云母礦粉，添加稀釋劑、固化劑后制成的雙組分漆。成分中環氧樹脂主要是粘接力較強，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《生活飲用水衛生標準》 及 《工業企業設計衛生標準》。8710 底漆：由聚氨酯聚乙烯、改性環氧樹脂、防銹顏填料，助劑等組成，常溫固化構成互穿網絡，涂膜結構細密，耐酸、堿、鹽，防銹功用優異，附著力強。8710 面漆：由環氧、橡膠樹脂改性，防銹顏填料，助劑等組成。耐腐蝕功用優異，抗微生物的腐蝕。顏色可以是白色或其他淺顏色（清爽色）。

3 防腐質量檢測方法及依據

防腐層厚度采用漆膜厚度檢測儀測定；漆膜附著力檢測根據《水工金屬結構防腐蝕規范》，任然采用傳統的、在漆膜上用切割刀劃格試驗的方法（可以是在鋼管管壁上進行破壞性試驗，也可以采用同步試塊取樣方法試驗）。管道聚乙烯防腐層檢測參照《埋地鋼制管道聚乙烯防腐層》執行。

4 金屬結構防腐工程實例

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，單管長度524.8m，設計引水流量32m3/s，加大流量36m3/s，設計最大工作水頭108m。鋼板涂裝前進行噴砂除銹，達到表面發白，即達到Sa2.5 級標準。由于引大入秦工程設計伊始為灌溉工程，故鋼管內表面底漆為環氧煤焦油瀝青漆兩道，漆膜厚度200～225μm；面漆為環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氧富鋅底漆，漆膜厚度80μm；中間漆為環氧云鐵漆，漆膜厚度80μm；面漆為醇酸發光磁漆二道，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 年運行至今已30 年。2007 年10 月進行了回訪，鋼管內表面環氧煤焦油瀝青漆膜完好，鋼管外表面醇酸發光磁漆面漆已開始剝落，表面顏色已由原來的淺草綠色褪色為白色（實踐證明采用環氧富鋅底漆和環氧云鐵中間漆時，面漆采用醇酸發光磁漆效果不是很好，當時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供水，經過20 多年的運行，鋼管內表面環氧煤焦油瀝青漆已無毒性（設計新供水管道內表面不允許采用環氧煤焦油瀝青漆）。2017 年，引大入秦工程建設管理局再次對先明峽倒虹吸壓力鋼管外表面實施了防腐技術處理。

5 結語

綜上所述，供水鋼管的防腐應結合工程具體情況進行防腐設計。隨著對水利水電工程建設中環保要求的不斷提高，對水工金屬結構的防腐要求也在不斷提高。同時根據國內外不斷研發出的新型防腐涂料，不斷地更新、完善水工金屬結構防腐新技術、新材料、新工藝。加強給水管道的科學管理，正確處理供水管道的防腐問題，是提高效益、節約資金和搞好給水服務的一項重要措施，既能改善供水水質，又可延長管道的使用壽命，經濟效益和社會效益顯著。