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球墨鑄鐵管水泥內襯使用壽命可超百年

來源:晉城市春晨興匯實業有限公司 時間:2016-10-17 10:15:51 瀏覽次數:

  水泥砂漿內襯早在19世紀40年代已經被用于管線。20世紀20年代離心工藝得到完善。這個過程可以通過把沙子, 水泥和水的混合物, 在高速旋轉時依靠離心力快速與管道壁結合。 管道圓周的離心力對管壁壓縮形成內 襯。同時, 多余的水分離出來, 留下了含量非常低的水和表面光滑的砂漿和水泥。再加上低孔隙率, 一個堅固的、低滲透水泥砂漿內襯得以形成。值得注意的是, 由于水泥含量高, 低孔隙率, 以及水泥砂漿含水率低, 這 些內襯比澆注混凝土性能更好。

  與具有悠久歷史和優越表現的水泥砂漿形成對比的是液體高分子聚合物的新應用, 如環氧聚合物內襯。雖然供應商聲稱環氧樹脂使用已長達 40年, 但頻繁更換的配方意味著很 少, 如果有的話, 應該保持配方不變而不是在10-20年里頻繁的更換配方。水泥砂漿內襯以較低的成本提供了長期保護, 因此他們仍然是標準的飲用水管道內襯。

  一些替代的內襯材料如液態環氧樹脂, 沒有得到廣泛接受, 因為他們的服務壽命滿足不了供水管道的要求。 水泥砂漿內襯已經在NSW服務了64年, 在塔斯馬尼亞州服務了40年, 在維多利亞也已經服務了34年。

  通過評估試驗樣品, 已經證實即使 是輸送侵蝕性水使用壽命也可達到 100年以上。與之形成對比的是經驗豐富的對環氧樹脂內襯服務壽命進行的預測。樣本表明0.8至1mm最小厚 度的環氧樹脂具有30-50年的使用壽命, 推測最小厚度為0.4mm的有20年以上的使用壽命。通過對澳大利亞一個使用了24年的環氧樹脂內襯的觀察, 這種預測是失敗的。

  WSAA評估中心對Orrcon環氧樹脂的評價

  WSAA(澳大利亞水資源協會)評估中心對壽命進行評估, 但是他們的唯一資料來源是AWWArF文件, 該文件論述的是用1mm環氧樹脂修復舊水管的服務性能, 管線的年限從1到25年不等, 只有5個10年以上的, 三條管線被發現狀況欠佳, 其中兩條分別為20年和25年, 另外一條只有1年, 這條1年的管線內 襯材料是Hycote 162 PWX,也就是Orrcon推薦的環氧樹脂中的一 種。這種內襯環氧樹脂平均厚度為1.24mm, 但是被檢測出有很多漏涂點, 并且在使用一年后開始出現起泡現象。

  WSAA評估“討論”部分指出厚度為1mm的AWWArF內襯并不能作為厚度為0.5mm內襯有等比使用壽命的依據。這樣的結論與AWWArF報告中的相反, 報告中52頁說阻隔性能是由涂層的厚度控制的;68頁說涂層厚度是一個重要作用, 與1mm的涂 層相比, 0.5mm涂層下的生銹情況 相當差。另外, 壽命評估是基于阻抗, 而阻抗依賴于涂層的厚度。報告中74頁說, 理論上阻抗與厚度成線性關系, 即阻抗隨著厚度的增加而增加。

  40至60年的壽命預測采用電化學阻抗波譜的方法, 這種方法仍處于壽命預測的初級階段, 測試只是在一個很小的8cm2區域里進行。預測只是針對厚度為1mm的涂層, 而 Orrcon采用的環氧樹脂內襯最低厚 度為0.4mm, 因此測算出的壽命必須進行縮減, 理論估計大約為16至 24年。

  我們也參照了其他的一些文獻資料:WRC操作規程及Warren et al’s 論文說明了環氧樹脂涂層有75年壽 命, 不過, 參照Warren et al’s 論文, 最小厚度為0.8mm的環氧樹脂涂層壽命只有40-50年而不是75年。鑒于 涂層壽命與涂層的滲透、表面缺陷、 損壞等都有關系, 根據涂層的厚度, 將平均壽命適當降低, 如最低厚度為0.4mm的環氧樹脂涂層(Orrcon內 襯)壽命由40-50年轉為20-25年。

  英國水司要求1mm厚環氧樹脂涂層有效壽命達到30-35年。

  新版的Warren et al’s論文說明了環氧樹脂涂層(最低厚度1mm)可抗腐蝕30-50年, 這個遠低于作者在1990年的估計, 也可推斷出0.4mm的壽命更低。

  Tyco Water最主要的使用經驗是1980年供貨的污水管線項目,54公里長, 外徑610mm鋼管, 有最低厚度為0.4mm的非溶解性環氧樹脂和端面涂層, 這個構造與Orrcon目前提供的非常相像。這種涂層是國家河流和水供應委員會(SR &WSC)經過廣泛調查后確定的, 代表了環氧樹脂技術一流的工藝。這種涂層是雙酚A樹脂和胺固化劑的混合物, 是100%的固體。SR & WSC也承擔了對涂層進行嚴格的測試和現場應用的檢測項目, 樹脂噴涂前鋼管表 面進行噴丸處理獲得3級表面, 測試包括高壓電流持續測試, 電壓達到幾千伏。經過了高水準的檢查, 我們發現, 涂層狀態不佳, 部分地方有氣泡, 并且有些涂層脫落, 還有一些地方由于內部腐蝕而穿孔。

  所提供的信息表明了Orrcon用電火花試驗來檢測管內涂層是不合適的, 因為這種方式可能不能覆蓋到100%的表面, 而且電壓太低。NACE RP 0188不合適, 因為此標準前言中明確說明管子的涂層不宜采用液體噴涂方式。NACE RP 0188中要求0.4mm涂層使用的電壓是AS 3894.1和AS3862中要求的一半, 將無法找到薄弱點。

  總之, 我們所有的信息表明, Orrcon 最低厚度為0.4mm液體噴涂環氧樹脂的合理壽命是20年, 而不是在評價中所估計的50年。

  結論

  澳大利亞水工業一般要求管線的壽命為100年。管道內襯用水泥砂漿, 這一成熟技術可以滿足所有顧客的要求, 通過每一道措施提供最好的內襯材料。只有一個合理的結論:水泥砂漿內襯是球墨鑄鐵和鋼管的最好保護材料。

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