球墨鑄鐵管防腐瀝青層

目前，球墨鑄鐵管采用水泥內(nèi)襯作為內(nèi)防腐方式，鋅加瀝青作為外防腐方式，并在消費(fèi)工藝中曾經(jīng)制造完成，無須施工裝置后停止防腐處置。這已成為國際外球墨鑄鐵管消費(fèi)廠家的通用做法，防腐效果也十分清楚。

一、 鋅層防腐研討的現(xiàn)狀

在管道防腐的研討中，在1938年最早末尾了鋅層的研討。經(jīng)過多年的有數(shù)種資料的重復(fù)實(shí)驗，最終找到了廉價的適用于決大少數(shù)狀況下的防腐資料——鋅，并在1958年正式地在其管道產(chǎn)品上采用鋅層防腐。

如今，鋅層外層防護(hù)曾經(jīng)在世界范圍內(nèi)被證明為最有效的防腐措施之一，可以有效地延伸管道的運(yùn)用壽命。經(jīng)過研討發(fā)現(xiàn)，外防腐組成方式：鋅層+瀝青漆具有密不可分優(yōu)秀的防護(hù)效果，其中的鋅層起著決議性的作用。在歐洲規(guī)范EN 545：1994《供水球墨鑄鐵管、管件》第4.4.2.2條中，以及在國際規(guī)范ISO 8179-1：1995（E）《球墨鑄鐵管——外涂層——第一局部》第4.4條中都有明白規(guī)則：鋅層密度不得低于130g/m2，局部最低密度不得低于110g/m2。在我國國度規(guī)范GB/T17456-1998中，等效地采用了國際規(guī)范ISO 8179-1：1995。

我國對鋅層防腐的研討還比擬少，而在國外，對鋅層防腐研討曾經(jīng)有60多年的歷史。外部規(guī)范中，將鋅+瀝青外防腐方式確定為球墨鑄鐵管基本的規(guī)范外防腐層，并適用于絕大少數(shù)的土壤類型，同時這也是歐洲等興旺國度的球墨鑄鐵管的規(guī)范外防腐形式。 二、 土壤對球墨鑄鐵管腐蝕性

1．電化學(xué)腐蝕

金屬與電解質(zhì)溶液接觸會發(fā)生電化學(xué)作用，其外表與溶液之間發(fā)生電位差，即電極電位。金屬外表會因晶界、晶體缺陷、夾雜、應(yīng)力和外表損傷不同而能夠存在不同的相，這些電化學(xué)上的不平均性使得金屬外表微觀各部電極電位不同，構(gòu)成了腐蝕原電池。電位低的局部失掉的電子，成為金屬離子，進(jìn)入溶液，稱為陽極；電子流向電位高的局部，成為陰極。這種原電池反響的結(jié)果，致使在金屬外表構(gòu)成少量的鐵銹。

球墨鑄鐵管的氧濃差電池：當(dāng)球墨鑄鐵管道埋設(shè)于濕潤的地下時，頂部的回填土相對疏松且距空中近，而底部基本上為原土，土質(zhì)致密且距空中遠(yuǎn)。氧氣從頂部滲入時會形成管道上下的氧氣濃度差，而管道自身既是電極，又是電極結(jié)合導(dǎo)線；水為電解質(zhì)，于是構(gòu)成"氧濃差電池"。

鐵失掉電子進(jìn)入水膜，氧氣失掉電子成為氫氧離子。

2．微生物腐蝕

微生物腐蝕也是一種電化學(xué)腐蝕，所不同的是介質(zhì)因腐蝕微生物的繁衍和新陳代謝而改動了與之接觸的資料界面的某些理化性質(zhì)。習(xí)氣上可分為厭氧腐蝕和好氧腐 蝕。

硫酸鹽恢復(fù)菌SBR是微生物中對腐蝕影響最大，研討最多的厭氧腐蝕誘發(fā)根源。Von Wogozen Kuhr等人在1974年提出了經(jīng)典的去極化實(shí)際，以為埋地鑄鐵管的點(diǎn)蝕是由于SBR的活動經(jīng)過氫化酶將金屬外表去氧，總反響式如下：

4Fe+SO42-+4H2O 3Fe（OH）2+FeS+2OH-

好氧菌為鐵氧化菌、硫化菌和鐵細(xì)菌，經(jīng)過硫細(xì)菌的作用發(fā)生硫酸可以發(fā)作好氧腐蝕。這些細(xì)菌在硫酸濃度到達(dá)10~12%時興能存活，可以對鑄鐵發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。另一種緣由是在好氧條件下金屬外表細(xì)菌繁衍而構(gòu)成一個上下不平不規(guī)則的生物膜。微生物的活動使得生物膜內(nèi)環(huán)境發(fā)作變化，如氧濃度、pH值、酸堿度等，使金屬外表構(gòu)成陰陽區(qū)，招致原電池反響。

三、 鋅層防腐作用機(jī)理

鋅層是一層生動的維護(hù)層，在防腐效果上表現(xiàn)出絕佳的維護(hù)功用：

1． 電化學(xué)維護(hù)

鐵的電位是－0.440mV，而鋅的電位是－0.763mV，比鐵的電位低，氧的電位為1.4mV。這樣鋅氧之間的電位差較大，更易構(gòu)成原電池，從而將鑄鐵管壁失掉維護(hù)。

2． 構(gòu)成動搖的維護(hù)層

在與環(huán)境土壤接觸進(jìn)程中，金屬鋅與土中的碳酸鹽等物質(zhì)結(jié)分解不可溶解的碳酸鋅，這層維護(hù)膜緊緊的粘結(jié)在管壁上，構(gòu)成一層致密延續(xù)的、不可溶解的、不可滲漏的涂層。涂敷在鋅層之上的瀝青密封毛孔也具有極端重要的作用，可以促進(jìn)鋅層轉(zhuǎn)變成動搖的和不可溶解的鋅鹽。化學(xué)反響式如下：

ZnZn2++2e-
Zn2++CO32- ZnCO32-

3．損傷的自我愈
在管道運(yùn)輸或裝置進(jìn)程中，能夠會發(fā)作局部損傷。鋅在原電池的作用下迅速轉(zhuǎn)變成鋅離子。鋅離子經(jīng)過瀝青層密封毛孔的作用遷移并掩蓋損傷，構(gòu)成動搖的和不可溶解的維護(hù)鋅層。

Zn2++CO32- ZnCO32-

四、鋅層防腐的重要性

對極端腐蝕性土壤中49條管線的調(diào)查結(jié)果顯示：
■鋅層防腐管道：效勞期16 ~ 19年，只要兩根管道，0.5mm ~ 0.7mm鑄鐵管壁厚度被腐蝕。
■無鋅層防腐管道：85%管道被腐蝕。
對1961-1974年間運(yùn)用的管線關(guān)于腐蝕方面的調(diào)查結(jié)果：
瀝青外防腐管道數(shù)量 瀝青+鋅層外防腐管道數(shù)量
截止到1974年年底，腐蝕的管道數(shù)量 35 9
在1961-1974年時期，運(yùn)用的管道長度（km） 13700 65150
每1000km 損壞的管道數(shù)量 2.55 0.14

瀝青層+有/無鋅層外防腐實(shí)驗：將試樣分為兩組，一組僅涂抹瀝青層，另一組涂抹鋅層，再加上瀝青層，然后在樣片的中央劃出相反尺寸的傷口，再放置到NaCl M/10 ~ Na2SO4 M/100溶液中浸泡一年，最后取出，停止試樣比擬。結(jié)果顯示，僅涂抹瀝青的樣片的防腐層，尤其是傷口處遭到了破壞，基本失掉了維護(hù)作用，而鋅+瀝青的樣片的防腐層堅持完整，傷口處也失掉了很好的愈合，參見下圖4。
鋅層在防腐功用上扮演著極端重要的作用：一方面，構(gòu)成的致密的不溶解維護(hù)膜附著在管壁上，可以很大水平地增加電化學(xué)和微生物的腐蝕；另一方面，金屬鋅還具有抗沖擊的塑性變形才干，增強(qiáng)對管道的維護(hù)。

鋅+瀝青防腐才干還反映在兩者相互間的作用上：鋅與鑄鐵之間以及鋅與瀝青之間具有很好的粘合性，給管道與外界筑起了一道完整的維護(hù)屏障，并預(yù)防防腐失效。鋅還會經(jīng)過瀝青媒介作用，促使鋅鹽的轉(zhuǎn)變以及自我愈合性的遷移，進(jìn)一步擴(kuò)展了防護(hù)才干，使得能夠出現(xiàn)的創(chuàng)傷失掉及時的修復(fù)。所以鋅與瀝青的無機(jī)結(jié)合發(fā)生了完美的防護(hù)效果，兩者缺一不可。

僅采用瀝青塑性資料的外防腐的球墨鑄鐵管道，在防腐進(jìn)程中遭到周圍土壤所施加的應(yīng)力作用以及溫差變化的影響，容易發(fā)生穿透防腐層的不規(guī)則裂紋，形成防腐失效。在創(chuàng)傷處由于缺乏鋅層共同的自我愈協(xié)作用，管道基本失掉了應(yīng)有的維護(hù)，形成腐蝕。

五、 結(jié)論
目前，我國的有些球墨鑄鐵管的運(yùn)用單位，沒有看法到鋅層防腐的重要性。為了節(jié)省投資，人為地省去鋅層，僅采用單層瀝青防護(hù)。從久遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)角度來看，這是得失相當(dāng)?shù)�，大大地延長了管道的運(yùn)用壽命，并給管道的平安性埋下隱患。

對鋅層的工藝控制極為注重，為了維護(hù)用戶的利益，不允許出品無噴鋅的球墨鑄鐵管，以確保管道的防腐效果及運(yùn)用壽命。在工藝中采用高壓電噴法，將金屬鋅絲熔化來噴涂鋅層，使之平均、致密、高黏附。同時還設(shè)定嚴(yán)厲的質(zhì)量檢測制度監(jiān)視其實(shí)施結(jié)果，并填入當(dāng)天的消費(fèi)記載，內(nèi)容包括：檢測頻率、管徑、時間、鋅層重量、鋅層密度等等。

1984年，英國水研討中心做出的結(jié)論以為：球墨鑄鐵管的鋅層外防腐是十分重要的，可以有效地增加腐蝕。為了增強(qiáng)管道的外防腐才干，有必要將鋅層的密度提高到200g/m2。

對球墨鑄鐵管來說，到目前為止，鋅加瀝青的外防腐應(yīng)是最好的也是最基本的防護(hù)資料。關(guān)于腐蝕性較強(qiáng)的地域的管道鋪設(shè)，可以在基本防護(hù)層的基礎(chǔ)上，外加聚乙烯膜套，或聚亞安酯涂層，或聚乙烯涂層等方式，來停止特殊維護(hù)。

注：本文的參考文獻(xiàn)大局部取自于外部資料，僅供各位參考。關(guān)于文章采用的一些數(shù)據(jù)我們可以不做出解釋。