一、 概述
公開的資料表明，現(xiàn)代球墨鑄鐵是美國國際鎳公司(INCO)青年科研人員麥里斯(K.D.Millis)首先在1942年年初研究成功的。隨后，莫勒的研究工作與論文的及時發(fā)表推進了現(xiàn)代球墨鑄鐵技術的公開及工業(yè)應用的進程，性能優(yōu)異的球墨鑄鐵被逐漸推廣并運用于鑄造行業(yè)的各個領域。
1950年，法國的圣戈班穆松橋，這家世界上最早的開始生產(chǎn)管道的公司，開始了從灰口鑄鐵管向球墨鑄鐵管轉型研究和生產(chǎn)。經(jīng)過10年的工藝技術革新和市場推廣，圣戈班穆松橋成功地完成了管道行業(yè)這場新技術革命的飛躍。現(xiàn)今，圣戈班穆松橋管道系統(tǒng)公司年生產(chǎn)能力達到170萬噸，先后在全球范圍內(nèi)建立了20多家管道和管件生產(chǎn)基地，成為世界上最大的一家管道系統(tǒng)跨國公司。
我國于80年代末開始球墨鑄鐵管的生產(chǎn)，年產(chǎn)量由1990年的10萬噸增加到2003年的190萬噸，生產(chǎn)廠商達到30余家，年生產(chǎn)能力達到300萬噸。我國供水行業(yè)經(jīng)過10多年的球墨鑄鐵管的工程應用，便捷快速的安裝、優(yōu)越的材質(zhì)性能、獨特的接口形式、良好的防腐效果均得到市場的認同和實際的考驗，目前已成為供水行業(yè)最主流的管材，并將得到更進一步的推廣。
基于良好發(fā)展前景，球墨鑄鐵管行業(yè)出現(xiàn)了過度膨脹的勢頭。廠家眾多，質(zhì)量水平良莠不齊，價格競爭激烈，如此的市場行為不但損壞了制造商的利益，同時也給用戶選擇管材帶來了困惑。本文從球墨鑄鐵管的生產(chǎn)質(zhì)量控制方面進行闡述，以反映出產(chǎn)品質(zhì)量水平的優(yōu)劣，力求給投資建設單位在甄別球墨鑄鐵管材質(zhì)量水平方面帶來新的啟示。
二、 工藝過程質(zhì)量控制
1．生產(chǎn)工藝
球墨鑄鐵管的工藝已經(jīng)相當成熟。工藝基本如下：
- ≤DN1000，多采用水冷金屬型離心工藝生產(chǎn)，少數(shù)使用熱膜離心工藝進行生產(chǎn)；
- >DN1100，多采用熱膜離心工藝進行生產(chǎn)，少數(shù)采用樹脂砂型離心工藝生產(chǎn)。
雖然大多數(shù)生產(chǎn)商工藝相同，如采取水冷金屬型離心工藝生產(chǎn)，但成品的球墨鑄鐵管質(zhì)量水平還是參差不齊，主要問題在于技術力量和經(jīng)驗差異，貫穿整個工藝過程中的質(zhì)量控制嚴緊與疏松，以及生產(chǎn)管理的高低。球墨鑄鐵管在生產(chǎn)中就進行了內(nèi)外防腐處理，給用戶安裝帶來了方便，但也增加了用戶檢查內(nèi)在質(zhì)量的難度。那么，客戶在參觀考察供應商更應該注重管道內(nèi)在質(zhì)量的檢查：工廠的整體環(huán)境，試驗的原始數(shù)據(jù)，工人的操作程序，甚至檢測工具的擺放等細小環(huán)節(jié)也不放過。
圣戈班管道系統(tǒng)公司非常注重于全過程的自動控制，每一個環(huán)節(jié)、每一個步驟均設定嚴格操作規(guī)程和檢驗標準，并進行詳盡的過程記錄，從而生產(chǎn)出持續(xù)穩(wěn)定、高質(zhì)量的產(chǎn)品。我們可以看到一小部分國內(nèi)廠家的質(zhì)量控制并不嚴謹，甚至一些必要的檢測設備都沒有，或者是檢測設備如同虛設，這樣的管道質(zhì)量就很難保證。
2．產(chǎn)品標準
一般的球墨鑄鐵管的生產(chǎn)企業(yè)都將遵從ISO2531和GB13295的產(chǎn)品標準，也有一些廠家采用更多的標準，如圣戈班管道系統(tǒng)公司同時還遵從更嚴格的EN545的標準。事實上，僅僅擁有這些標準還是不夠的。產(chǎn)品標準不可能將生產(chǎn)的全部過程都詳細規(guī)定，更多的是要求最終的產(chǎn)品應當達到怎樣的指標。例如，在ISO2531和GB13295提出機械性能指標：
類型 最小抗拉強度Rm
Mpa 最小延伸率 A
%
DN40~2600 DN40~1000 DN1000~2600
離心鑄鐵管 420 10 7
非離心鑄鐵管和管件 420 5 5
這些性能指標的實現(xiàn)，產(chǎn)品標準中并沒有給定，這就要求球墨鑄鐵管的生產(chǎn)企業(yè)都應該制定更為詳細的廠標或內(nèi)部標準。為了達到更高的產(chǎn)品質(zhì)量，圣戈班管道系統(tǒng)公司不但實施了詳盡的內(nèi)部標準，而且其內(nèi)部標準甚至高出了這些產(chǎn)品標準。如，增加管道的檢測頻率，不允許對管道進行焊補和膠補，等等。
3．關鍵工藝
球化處理、管道退火等關鍵技術環(huán)節(jié)直接聯(lián)系到球墨鑄鐵管的成品質(zhì)量。球化效果是對機械性能指標的預判斷，退火處理的好壞決定了滲碳體、珠光體的去除。高水平的球管廠家在關鍵環(huán)節(jié)的控制中，擁有非常成熟的技術經(jīng)驗。各種參數(shù)的把握，設備運行的穩(wěn)定性，嚴密的檢測監(jiān)控措施保證了持續(xù)的高質(zhì)高效的生產(chǎn)。一些新起的的球管廠家，對球墨鑄鐵管的技術參數(shù)的把握不夠深刻，甚至缺乏基本的生產(chǎn)經(jīng)驗。而一些老的廠家也面臨著技術力量不足，設備陳舊等問題。所以說，他們的產(chǎn)品質(zhì)量是不穩(wěn)定的。由于價格低廉，這些產(chǎn)品依然有它的市場份額，但對供水企業(yè)來說，購買這些產(chǎn)品并不意味著你節(jié)約了多少投資，而是意味著你承擔了多大的風險。
在市場中我們可以看到，有一種管道假冒的球墨鑄鐵管的存在，它是一種經(jīng)過球化處理，而沒有經(jīng)過退火處理的鑄鐵管，我們稱之為鑄態(tài)連鑄球墨鑄鐵管。其性能指標根本達不到球墨鑄鐵管產(chǎn)品標準的要求，甚至某些指標還不如灰口鑄鐵管。可以說，它只有球管之名，而無球管之實，但卻損害了球鐵管的聲譽，所以說供水企業(yè)在供應商的選擇時，應當保持清醒的頭腦，保持慎之又慎的科學態(tài)度。
4．安裝尺寸
承插口的尺寸應當符合GB13295的標準（其中最重要的是d2、d3、d4、d5），過松的接口尺寸不能保證其密封性，而過緊的接口尺寸則會影響管道的正常安裝。正常的做法是采用通止規(guī)對每一根管道的接口尺寸進行測量，對工程中必要的剪切管則需要三分之二管長的外徑測量，以保證管道的正常安裝。實際上，一些生產(chǎn)廠家連這種起碼的檢測工具都沒有，各種安裝事故的存在也就不足為奇了。
目前圣戈班管道系統(tǒng)公司推出了一種全新的接口形式，止脫膠圈，其作用在于代替以抵消水力推力的混凝土支墩，或者是地基不良引起的接口脫離。這種效果獨特、安裝簡單的新產(chǎn)品很快得到了用戶的認同，但同時也是對管材的安裝尺寸更大的考驗。止脫膠圈具有密封與止脫的雙重功能，這一切都倚重于管材尺寸的嚴格保證，如果僅僅考慮密封性能，即使接口較松，也不影響其密封效果，但止脫的要求就無法滿足了。
另外，管道安裝工程是人民生產(chǎn)和生活的頭等大事，工期往往都被在嚴格地限定，因安裝問題造成的工期延誤，這不僅僅是經(jīng)濟上的損失，社會上的影響也是非常巨大的。
三、 鋅層控制
球墨鑄鐵管一般采用鋅加瀝青作為外防腐形式，防腐效果也十分良好。圣戈班穆松橋通過研究發(fā)現(xiàn)，外防腐組成方式：鋅層+瀝青漆具有密不可分優(yōu)良的防護效果，其中的鋅層起著決定性的作用。大量試驗結果和工程實際調(diào)查數(shù)據(jù)均表明了鋅層的重要性。鋅層作為一層活躍的保護層，其防護性能主要體現(xiàn)在以下三個方面：
1． 電化學保護
2． 形成穩(wěn)定的保護層
3． 損傷的自我愈合
由于鋅層的防護效果十分突出，價格也比較低廉，目前是世界范圍內(nèi)最基本的防腐措施。但我國的有些供水企業(yè)，沒有意識到鋅層防腐的重要性，而是一味追求價格便宜，人為地省去鋅層，從長遠的經(jīng)濟角度來看，這是得不償失的。
通過以下試驗，我們可以看到鋅層在不同密度量的情況下的不同防腐效果。
a) 鋅 130g/m2 b) 鋅 80g/m2 c) 無噴鋅
1． 試驗將球墨鑄鐵管的噴鋅層分為三組：a）噴鋅量為130g/m2，b）噴鋅量為80g/m2，c）無噴鋅。
2． 土壤條件：土壤電阻率為200Ω•cm的腐蝕性較強的粘土層。
3． 埋藏時間：10年。
試驗表明：
a） 噴鋅量為130g/m2，管道基本沒有出現(xiàn)銹蝕點。
b） 噴鋅量為80g/m2，管道出現(xiàn)了少許銹蝕點。
c） 無噴鋅，管道出現(xiàn)了大量而且嚴重的銹蝕點。
一些球墨鑄鐵管的生產(chǎn)商也為了迎合價格戰(zhàn)中的勝出，采取了錯誤的做法：
1． 采用單層瀝青漆防腐，省去鋅層的噴涂。這種做法國內(nèi)較為常見。由于購買方對鋅層的不重視，生產(chǎn)商僅噴涂一層瀝青漆。這種防腐效果是顯而易見的，如果將管道在露天倉庫堆放幾個月，管道通體都會出現(xiàn)嚴重的銹蝕點，或大面積的腐蝕。
2． 采用富鋅漆涂層，而不是金屬鋅的高壓電噴涂層。廠家根本沒有噴鋅設備，由于購買方的要求，只好涂敷富鋅漆來代替金屬鋅層。敷富鋅漆的防腐效果無法與金屬鋅層相比，使用壽命也大打折扣。
3． 雖然是金屬鋅的高壓電噴涂層，涂層并不達標。ISO4179中要求，噴鋅量必須達到130g/m2以上，否則，應視為不合格產(chǎn)品。在實際中，噴鋅層之上還有一層瀝青漆的覆蓋，客戶很難察覺鋅層量的多少；而管道埋入地下，短期之內(nèi)不可能知道其使用壽命，所以這種做法很具有欺騙性。圣戈班管道系統(tǒng)公司對鋅層的檢測相當嚴謹，采用米拉條的檢測方法來滿足鋅層量的達標，并將檢測結果詳細記錄，所以在客戶的反饋中，經(jīng)�？梢月牭�，圣戈班的管道外防腐是做的最好的。這也從側面反映出，某些廠家管道的噴鋅并沒有達到應有的要求。
4． 工藝上的原因?qū)е陆饘黉\層的噴涂效果不佳。合格的噴鋅層應當具有很強的附著力和均勻性，很難在運輸和安裝過程中刮傷或脫落。在市場上，我們卻可以看到，一些供應商的鋅層噴涂的效果并不理想，出現(xiàn)了因鋅層的質(zhì)量不佳導致的防腐失效的情況。見下圖：
四、 焊補與膠補
球墨鑄鐵管的生產(chǎn)工藝中會出現(xiàn)一些鑄造缺陷，如氣孔、重皮、頸縮，甚至一些影響到管道正常使用壽命的缺陷，如，深裂紋，滲漏，等等。國內(nèi)的很多廠家由于生產(chǎn)技術不足，造成管道廢品率較高，所以經(jīng)常采用焊補和膠補的方法來修復管道。產(chǎn)品標準中并沒有限定管材不允許焊補和膠補，而修補過的管道經(jīng)過鋅層和瀝青漆涂敷，從外表面上看是無法知曉的，所以這種方法很是被多數(shù)廠家賞識，即可以用來提高管道的表面質(zhì)量，又可以提高管道的成品率。事實上，這種行為是不可取的。理由如下：
1． 球墨鑄鐵上很難得到高質(zhì)量的焊補。
2． 焊補過程將會改變該處的球墨鑄鐵的金相組織。
3． 修補部位可能留下一個缺陷，比如夾渣。它會加速腐蝕速度。
4． 修補僅限于管道表面，如果是影響正常使用的深裂紋，裂紋依然存在。
1． 管道在輸水過程中，水壓是千變?nèi)f化的，再有高出正常壓力的幾倍或幾十倍的水錘的影響，都將使缺陷處成為最薄弱的環(huán)節(jié)。
2． 外部的流動與固定負荷的作用，環(huán)境的變化（如地震、溫差），都可能使缺陷處成為漏水點。
3． 內(nèi)外壓作用的加劇影響。
焊補和膠補管的做法雖然提高了管道的表面質(zhì)量，卻掩蓋了缺陷存在的事實。而對于使用者來說，光潔的外表下面竟然隱藏著嚴重缺陷，客戶如何能滿意呢？介于焊補和膠補的種種弊端，圣戈班管道系統(tǒng)公司制定特別制度——不允許對管道進行焊補和膠補，所有存在影響正常使用的缺陷的管道，或水壓試驗中漏水的管道，全部報廢處理。這從根本上杜絕了影響管道質(zhì)量缺陷的存在，同時也保護了用戶的長期的利益。
二、 結束語
隨著球墨鑄鐵管在我國的十幾年的蓬勃發(fā)展，質(zhì)量水平也在不斷地提高，但是我們也應清醒地看到，我國整體的球墨鑄鐵管的發(fā)展水平與西方發(fā)達國家還存在著一定的差距。圣戈班管道系統(tǒng)公司于1997年從法國來到中國，不僅帶來了先進的技術和管理經(jīng)驗，同時其高質(zhì)量的產(chǎn)品也推動了國內(nèi)其他廠家不斷技術革新，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以在激烈的市場競爭中求得一席之地。
另一方面，隨著我國經(jīng)濟的高速增長，國人的質(zhì)量意識也在不斷增強。供水企業(yè)也屏棄了一些只求短期效益的陳舊觀念，越來越意識到長期投資利益的重要性，對管材質(zhì)量要求也就越來越高。通過供需雙方的共同努力，我相信我們的管材行業(yè)有著更加燦爛的明天。