供水钢管的防腐技术与应用

雷晓春

（甘肃甘兰水利水电勘测设计院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

随着城镇化进程的加快，以及农村饮水工程的建设普及，供水管网的建设也与日俱增。供水管网所用管材有金属管材和非金属管材，大口径管道通常采用金属管材，例如钢管、铸铁管、球墨铸铁管等；小口径管道通常采用非金属管材，例如给水尼龙管、给水PPR 管等，部分管道也采用钢管及钢制管件连接。金属管材具有承压能力强,运转安全可靠,管道渗漏量少,施工敷设方便等特点，在给水管网中得到了广泛运用。西北地区冬季气候寒冷，容易发生冻管，干线管道和城区管网通常是埋地敷设，金属管道外壁长时间与土壤接触,管道内部也经常充溢水体,会使管道内外表面发生腐蚀，影响安全供水。因此对管网的防腐提出了更高的要求。

1 钢管防腐要求与设计

1.1 防腐前钢材表面处理技术

防腐前必须对钢材表面进行除锈处理，否则防腐层与母材粘接力不强，无法达到设计及《水工金属结构防腐蚀规范》 规定的防腐要求和使用年限。一般的钢材表面除锈等级St3 级。通过电动砂轮或电动钢丝刷等电动工具将金属表面锈蚀层及氧化皮清除，使金属表面达到亚金属光泽（除锈质量高于手工钢丝刷或砂纸打磨St2 级）。常用的要求较高的钢材表面除锈等级Sa2.5 级，需要进行喷砂或抛丸处理，通过高速气流将石英砂或金属颗粒喷射到金属表面，将金属表面锈蚀层及氧化皮彻底清除，使金属表面泛白，呈金属光泽。钢材表面除锈后采用清洗剂擦拭表面浮尘及油污方可涂装。

1.2 钢管外表面防腐要求

对于防腐要求不高及投资较少的工程，采用环氧煤焦油沥青漆防腐。管径较小涂一底二面，涂覆总厚度160～240μm；管径较大涂二底二面，涂覆总厚度（厚浆型）240～400μm。埋管外表面可涂三油二布（三层环氧煤焦油沥青漆间隔二层玻璃丝布），涂覆总厚度≥500μm；管径较大埋管外表面可涂四油三布（四层环氧煤焦油沥青漆间隔三层玻璃丝布），涂覆总厚度≥800μm。埋管埋入混凝土表面涂薄层红丹乙烯临时防腐或水泥浆（厚度300～800μm）。

钢管外表面缠绕聚乙烯防腐胶带防腐方式，是近年来新兴的防腐方式。要求对钢材表面除锈处理后，一种是含胶的聚乙烯防腐胶带缠绕，另一种是涂刷（专用）底漆后缠绕聚乙烯防腐带。这种防腐方式用于埋管外壁防腐，在投资允许的情况下，可替代三油二布或四油三布。

钢管（明管）外表面防腐，超过防腐要求（钢材表面除锈等级Sa2.5 级），采用环氧富锌底漆一道，环氧云铁中间漆一道，氯化橡胶等面漆二道，涂覆总厚度（厚浆型）240～320μm。埋入混凝土表面涂薄层红丹乙烯临时防腐或水泥浆（厚度300～800μm）。

埋管外表面有较高的防腐要求（钢材表面除锈等级Sa2.5 级），采用2PE 或3PE（二层或三层），涂覆总厚度根据管径不同为2.0～3.5mm。具体总厚度应符合GB/T23257-2009《埋地钢制管道聚乙烯防腐层》中表1 规定。

1.3 钢管内表面防腐要求

对于防腐要求不高、投资较少且无饮用水要求的工程，可采用环氧煤焦油沥青漆或其他防腐漆防腐。具体可参照钢管外表面一般防腐要求，根据管径大小，涂覆总厚度160～400μm。

钢管内表面防腐要求较高时，采用环氧粉末热熔喷涂（EP），钢材表面除锈等级Sa2.5 级，涂覆总厚度根据管径不同为1.0～2.0mm。符合《生活饮用水卫生标准》及《工业企业设计卫生标准》。内EP 外PE复合管也称之为内外涂塑钢管，使用寿命可达50年。涂塑执行GB/T28897-2012《钢塑复合管》标准。

钢管内表面防腐有饮用水要求的，IPN8710 无毒饮用水防腐漆涂层厚度取决于涂层数量，根据管径漆膜总厚度为160～200μm。比如二底二面，就是两层底漆两层面漆，一共4 层，漆膜总厚度达到200μm 左右，饮用水卫生安全符合《生活饮用水卫生标准》及《工业企业设计卫生标准》。

钢管内表面防腐，GZ-2 高分子涂料是符合国家饮用水卫生安全的无毒型防腐漆。管道内壁涂刷二道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（环保型），底漆与面漆总厚度不小于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，罩光漆颜色为深灰色，总漆膜厚度200～240μm。饮用水卫生安全符合《生活饮用水卫生标准》及《工业企业设计卫生标准》。

2 常用防腐材料

环氧煤焦油沥青漆：主要成分为环氧树脂和煤焦油沥青，添加稀释剂、固化剂后制成的双组分漆。成分中环氧树脂主要是粘接力较强，煤焦油沥青防水性能较好（煤焦油沥青性能及酸碱性优于原有的石油沥青）。环氧煤焦油沥青漆底漆颜色为黑色面漆颜色为暗红色。

环氧富锌底漆：主要成分为环氧树脂和金属锌粉，添加稀释剂、固化剂后制成的双组分漆。成分中环氧树脂主要是粘接力较强，加入金属锌是让其在金属表面形成一层导电层，从而让金属表面的电荷传道开来，不至于因电荷集中而使得钢材产生局部的阳极反应或阴极反应，加速金属表面局部锈蚀。环氧富锌底漆颜色为银白色（呈金属光泽）。

环氧云铁中间漆：主要成分为环氧树脂和云母矿粉，添加稀释剂、固化剂后制成的双组分漆。成分中环氧树脂主要是粘接力较强，加入云母矿粉是让其在金属表面形成一层隔水层（云母颗粒为薄片状，像瓦片一样叠摞在一起），环氧云铁中间漆颜色为红色或暗红色。

IPN8710 也是一种安全饮用水防腐涂料。符合《生活饮用水卫生标准》 及 《工业企业设计卫生标准》。8710 底漆：由聚氨酯聚乙烯、改性环氧树脂、防锈颜填料，助剂等组成，常温固化构成互穿网络，涂膜结构细密，耐酸、碱、盐，防锈功用优异，附着力强。8710 面漆：由环氧、橡胶树脂改性，防锈颜填料，助剂等组成。耐腐蚀功用优异，抗微生物的腐蚀。颜色可以是白色或其他浅颜色（清爽色）。

3 防腐质量检测方法及依据

防腐层厚度采用漆膜厚度检测仪测定；漆膜附着力检测根据《水工金属结构防腐蚀规范》，任然采用传统的、在漆膜上用切割刀划格试验的方法（可以是在钢管管壁上进行破坏性试验，也可以采用同步试块取样方法试验）。管道聚乙烯防腐层检测参照《埋地钢制管道聚乙烯防腐层》执行。

4 金属结构防腐工程实例

甘肃省引大入秦工程总干渠先明峡倒虹吸为2根压力钢管，管径Ф2.65m，钢管间距4.2m，单管长度524.8m，设计引水流量32m3/s，加大流量36m3/s，设计最大工作水头108m。钢板涂装前进行喷砂除锈，达到表面发白，即达到Sa2.5 级标准。由于引大入秦工程设计伊始为灌溉工程，故钢管内表面底漆为环氧煤焦油沥青漆两道，漆膜厚度200～225μm；面漆为环氧煤焦油沥青漆，漆膜厚度200～225μm；漆膜总厚度＞400μm。钢管外表面底漆为环氧富锌底漆，漆膜厚度80μm；中间漆为环氧云铁漆，漆膜厚度80μm；面漆为醇酸发光磁漆二道，一道漆膜厚度40～50μm；漆膜总厚度＞240μm。

先明峡倒虹吸压力钢管自1991 年运行至今已30 年。2007 年10 月进行了回访，钢管内表面环氧煤焦油沥青漆膜完好，钢管外表面醇酸发光磁漆面漆已开始剥落，表面颜色已由原来的浅草绿色褪色为白色（实践证明采用环氧富锌底漆和环氧云铁中间漆时，面漆采用醇酸发光磁漆效果不是很好，当时还没有聚氨酯耐候保光漆）。

2011 年，引大入秦工程开始向兰州新区供水，经过20 多年的运行，钢管内表面环氧煤焦油沥青漆已无毒性（设计新供水管道内表面不允许采用环氧煤焦油沥青漆）。2017 年，引大入秦工程建设管理局再次对先明峡倒虹吸压力钢管外表面实施了防腐技术处理。

5 结语

综上所述，供水钢管的防腐应结合工程具体情况进行防腐设计。随着对水利水电工程建设中环保要求的不断提高，对水工金属结构的防腐要求也在不断提高。同时根据国内外不断研发出的新型防腐涂料，不断地更新、完善水工金属结构防腐新技术、新材料、新工艺。加强给水管道的科学管理，正确处理供水管道的防腐问题，是提高效益、节约资金和搞好给水服务的一项重要措施，既能改善供水水质，又可延长管道的使用寿命，经济效益和社会效益显著。