环氧漆用于自动喷涂球墨铸铁管内壁性价比

作者:陈成贵 肖睿书
单位:华蓝设计(集团)有限公司
摘要:通过广西某些工程对球墨铸铁管内壁自动喷涂环氧漆的实例, 结合GZ-12环保屏障涂料, 阐述了DN125~2 600球墨铸铁管内壁防腐防渗, 柔性橡胶圈接口的使用, 延长球墨铸铁管使用寿命与降低粗糙系数的经验, 并对环氧漆用于自动喷涂球墨铸铁管内壁性价比进行了分析。
关键词:屏障涂料 球墨铸铁管 防腐防渗 使用寿命 粗糙系数 性价比
作者简介:陈成贵, 通讯处:530011广西壮族自治区南宁市华东路39号; 肖睿书, 通讯处:530011广西壮族自治区南宁市华东路39号;

 

0 引言

   2016年罗汉兰在文献[1]中报道, 柳州柳东新区DN1 200供水管道工程, 全长10km均采用球墨铸铁管, 说明DN125~2 600球墨铸铁管在工程中应用方兴未艾。目前对球墨铸铁管内壁自动喷涂GZ-12环氧屏障涂料的技术日臻成熟, 并由管材公司统一完成全自动化喷漆前期工作, 不必由施工方在野外进行防腐防渗操作, 其性价比明显提高。以下围绕球墨标准管和球墨喷漆管的性价比进行深入讨论。

1 术语与缩略词

   B为比阻 (米水柱/百万米) , 即1 000B单位为米水柱/千米, I=BQ1.852, I为单位管长的水头损失 (m/km) , Q是流量 (L/s) 。

   C为海曾·威廉系数, 按《城镇给水排水技术规范》 (GB 50788-2012) [2]7.2.2, 对于球墨铸铁管内壁自动喷涂GZ-12无溶剂环氧屏障漆而言, C取150, 无涂漆者取100, 自来水公司管网不上漆平差一般取C=100者居多, 内壁喷漆增光滑, 降低粗糙系数相当于提高C, 见《室外给水设计规范》 (GB50013-2006) [3]

   DN为球墨铸铁管管材内径 (mm) , 不考虑扣除1 mm或0.8mm水垢或GZ-12厚度问题, DN2和DN5表示寿命20年和50年。

   I为单位管长的水头损失 (m/km) , I2和I5为寿命20年和50年的I。当进行性价比分析时, 对于球墨铸铁管以m/km计, 超过DN1 400较大口径钢筋混凝土排洪管可参照球墨铸铁管估算, 采用第三位四舍五入取二位代替传统零舍一入取一位。

   K为流速系数, v=KQ (m/s) , Q以L/s计。

   L为设计使用年限 (年) , 球墨铸铁管喷漆管取50年, 球墨铸铁管标准管取L=20年, 在2012年10月1日前, 设计人员忽视《城镇给水排水技术规范》[2]6.1.2强条, 误认为钢筋混凝土排洪管有高强度钢丝或钢筋被混凝土包裹, 认为其寿命50年和已做防腐防渗了, 许多资料表明, 钢筋混凝土管配筋被渗漏水流锈蚀后, 寿命缩短至20年。

   1 000为表1用作校核管网平差图时, 勿忘乘以 (1.51.852=2.119) 2.119系数向C=100靠拢, 因平差图取C=100。

   P为单价 (千元/m) , P2和P5为寿命20年和50年的P。

   R为性价比, R=L/PI为使用寿命除以10再除以单价和单位管长沿程阻力m/km的乘积。R2和R5为寿命20年和50年的R。

2 水力计算

   DN125~2 600球墨喷漆管水力参数1 000B=0.002 767 2DN-4.87等见表1。

3 性价比分析

   在不同流量下球墨铸铁管是否涂漆性价比分析见表2。

4 应用实例

   (1) 某市政给水流量Q=300L/s, 确定DN、I、L、P、v和R。

   查表1, 按常规不涂GZ-12屏障漆即球墨标准管, DN2=800mm, I2= (0.008 203/1 000) ×2.119×3001.852=0.673 (m/km) , L2=20年, P2=1.26千元/m, v=0.001 989×300=0.60 (m/s) , R2=2/0.673×1.26=2.36。DN5=700 mm, I5= (0.015 72/1 000) ×3001.852=0.608 (m/km) , L5=50年, P5=1.09千元/m, v=0.002 598×300=0.78 (m/s) , R5=5/0.608×1.09=7.54>2.36。

   表1 DN125~2 600球墨铸铁管喷漆管近似参数   

表1 DN125~2 600球墨铸铁管喷漆管近似参数

   注: (1) 因设计蓝图管网平差C取100和表1取150有别, 按I=1 000BQ1.852算出结果除以1 000后取值, 以m/km计。内壁不涂GZ-12的球墨铸铁管标准管, 还需乘以2.119放大; (2) v=KQ (m/s) 。

   (2) 某市政给水流量Q=600L/s, 确定DN、I、L、P、v和R。

   查表1, 按常规不涂GZ-12屏障漆即球墨标准管, DN2=1 000 mm, I2= (0.002 767/1 000) ×2.119×6001.852=0.819 (m/km) , L2=20年, P2=1.87千元/m, v=0.001 273×600=0.76 (m/s) , R2=2/0.819×1.87=1.31。DN5=900 mm, I5= (0.004 623/1 000) ×6001.852=0.646 (m/km) , v=0.001 572×600=0.94 (m/s) , L5=50年, P5=1.68千元/m, R5=5/0.646×1.68=4.61>1.31。

5 参考单价

   (见表3)

6 结语

   (1) 屏障漆是原美国军方的高科技涂料, 其性能和功效远超过传统防腐漆。是截止2015年7月较新型无毒防腐防渗屏障膜。GZ-2涂料较适宜用于自来水输水钢管的内外壁防腐防渗及球墨铸铁管的内壁屏障保护。多年来国内几项重点工程使用屏障漆后, 引起了钢管防腐防渗专家及给排水界的关注和业主的好评。广西各市水司近年在中国水协推荐影响下, 仿效珠江三角洲各市水司, 南宁、北海、钦州、防城港等沿海城市也大量使用屏障漆, 效果显著。北京市市政工程设计研究总院设计的南宁琅东污水处理厂, 池底钢管防腐防渗要求十分严格, 总院决定选用GZ-2涂料, 污水处理厂业主决定今后设计的钢管都使用屏障漆, 法兰的螺栓、螺母采用304不锈钢制品。2005年南宁恒大苹果园雨水管和2008年贵港市政钢筋混凝土排洪管设计中, 首创了现场内壁施涂GZ-2, 将n值降低至0.009, 采用第三位四舍五入取二位代替传统零舍一入取一位, 节省了大量管道投资, 利用屏障漆粘结能力超高和抗冲刷能力超强的性能, 消灭了跌水井和低流速的传统方法, 在检查井内壁内底施涂二底二面屏障漆条件下, 控制流速超过5m/s的思路, 为业主排忧解难, 受益年限达到9年 (苹果园) 和6年 (贵港) 。

   表2 球墨铸铁管涂漆性价比   

表2 球墨铸铁管涂漆性价比

   注: (1) 球墨喷漆管平均R5=6.58是标准管R2=2.35的2.8倍, 证明喷漆管的性价比R5比标准管R2高得多; (2) 喷漆管平均P5=1.22千元/m是标准管P2=1.44千元/m的84.7% (喷涂漆的P5管径小于标准管P2的管径) 。

   表3 球墨铸铁管内涂GZ-12环氧漆单价P5   

表3 球墨铸铁管内涂GZ-12环氧漆单价P5

   注:标准管不上漆P2比P5便宜约5%。

   (2) 在GZ-2屏障漆研究基础上, 发明了更加环保无溶剂屏障涂料GZ-12, GZ-12除了“抗氧性和耐化学腐蚀性”、“附着力、柔韧性和耐磨性”、“节能效果”、“无毒”、“难燃”等更胜一筹外, 值得一提的是GZ-12施工时几乎无异味气体逸出, 相比之下普通漆难闻呛鼻, 更具易燃性, 包括GZ-2仍有微量散发气味, GZ-12更加环保化、人性化和极难燃消防科学化, 涂抹厚度比GZ-2节省25%~30%, 施工更快捷。

   (3) 以2012年10月1日为界, 此前尚可采用球墨铸铁给水管或钢筋混凝土排水管, 但此后因涉及违反《城镇给水排水技术规范》强条6.1.2“使用年限不应低于50年”和6.4.7“沿线应设置柔性连接措施”问题, 在顾忌到球墨铸铁管虽然是橡胶圈柔性连接, 符合抗震要求, 但内搪水泥砂浆不牢靠, 寿命根本达不到50年。PE管是柔性抗腐蚀的好材料, 但性价比略低, 在海边存在施工时抗浮处理难以解决, 不便推广等情况的条件下, 考虑钢筋混凝土管刚性水泥砂浆接口与《城镇给水排水技术规范》背道而驰, 故今后排水管应选择橡胶圈柔性接口代替水泥砂浆刚性接口方式。此外, 《室外给水设计规范》7.2.2把钢筋混凝土管归类到金属管与部分设计人员视作非金属管有异议并不要紧, 按“求同存异”精神, 建议在管内壁和检查井内表面涂GZ-12屏障漆条件下, 适当放宽流速限制到10m/s和取消跌水井是可行的。

   (4) 许多建筑小区生活或消防管流量约15L/s, 常采用DN100~250埋地PE塑料管或热镀锌钢管, 往往容易爆管返工, 这是因为:PE管多按实际工作压力选额定压力, 裕度较小, 在水泵突然启动或停止时, 水锤作用能使三通、弯头水流方向改变处产生很大的破坏力;小区内经常有其他电信、煤气管道等重复施工, 易碰伤搞坏PE给水管;若用加厚热镀锌钢管, 直线段上没有问题, 但三通、弯头和焊接口处存在二次腐蚀变脆弱问题, 故推荐DN100~1 400给水球墨铸铁管, 并须采用柔性连接, 配套阀门用不锈钢304螺栓、螺母, 消除二次接口腐蚀问题, 致法兰橡胶垫覆土使寿命难以保证事宜, 可对法兰外围实施一布三油 (GZ-12) 的外壁重防腐屏障保护, 法兰盘直接埋地不影响橡胶垫和管材寿命同步延长特性, 不必考虑另做阀门井, 因而阀门井占地造价高和阀门井与管道交叉引起的一系列麻烦可迎刃而解。

   (5) 市政球墨喷漆埋地管属自来水公司管辖, 阀门以蝶阀居多, 可不建造土建大阀井, 即直接将法兰盘和不锈钢螺栓埋在土壤中, 但要求在阀门中心点设置简易标志桩, 测量地理坐标注册登记, 以备维修阀门可临时挖土实现精确操作。

  


 

    

参考文献[1] 罗汉兰.柳州竹鹅溪DN1 200大口径钢管桥成功应用后续测量.2016广西给水排水学术交流会论文集, 2016.293~295

[2] GB 50788-2012城镇给水排水技术规范

[3] GB 50013-2006室外给水设计规范
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