一、引言

金屬腐蝕問(wèn)題遍及諸多領(lǐng)域，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失。有人統(tǒng)計(jì)每年全世界腐蝕報(bào)廢的金屬約一億噸，占年產(chǎn)量的20%～40%，而且隨著社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程的日益加快，腐蝕問(wèn)題日趨嚴(yán)重化，僅我國(guó)每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失至少達(dá)二百億元。給水管道由于材質(zhì)以及所處環(huán)境的局限性，不可避免的造成管道腐蝕嚴(yán)重，水質(zhì)下降，此類(lèi)問(wèn)題一直是困擾供水企業(yè)的一大難題，也是必須要抓且要徹底解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。針對(duì)給水管道進(jìn)行除銹、防腐的研究從未停止。

二、影響給水管道銹蝕的因素分析

1.銹蝕條件

常見(jiàn)的給水管道施工一般采用直埋式、架空式、特殊（頂管）式。管材一般選用球墨鑄鐵管、鋼管等。在自然環(huán)境下，管材的銹蝕主要來(lái)自于水、空氣（氧）、電解質(zhì)（鹽、堿）、酸雨等自然界的侵害。另外，人類(lèi)的一些生產(chǎn)活動(dòng)也會(huì)加速管材的腐蝕，如外懸掛管周?chē)谢S、制藥廠等，所產(chǎn)生的酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，會(huì)很大程度的影響區(qū)域內(nèi)管材的腐蝕速度。

2.影響鋼鐵銹蝕的因素

2.1內(nèi)部因素

由于鋼鐵本身成分、組織、結(jié)晶方向、殘余應(yīng)力、表面轉(zhuǎn)化膜等導(dǎo)致的不均一性，這種不均一性使金屬內(nèi)部有不同電位的區(qū)域存在，進(jìn)而形成微電池。

2.2外部因素

這是指與鋼鐵表面接觸的介質(zhì)溶液，也就是說(shuō)鋼鐵腐蝕受到環(huán)境的支配，如果環(huán)境改變，腐蝕的狀態(tài)、速度就會(huì)發(fā)生變化。例如，把潮濕環(huán)境中的金屬轉(zhuǎn)移到干燥的環(huán)境中，腐蝕速度也會(huì)減慢；把海邊的金屬移到離海岸較遠(yuǎn)的普通環(huán)境之中，腐蝕也會(huì)減慢。

2.2.1濕度的影響

在相對(duì)濕度大，溫差變化劇烈的環(huán)境中，鋼鐵表面容易形成水膜，而鋼鐵在水膜下的腐蝕速度極快。鋼鐵的大氣腐蝕速度與其表面形成的水膜厚度的關(guān)系，可分為以下四種情況：

第一、在臨界相對(duì)濕度附近（即在相對(duì)濕度為70%～75%時(shí)），水膜為100a以下時(shí)，腐蝕速度很??；

第二、當(dāng)濕度超過(guò)臨界相對(duì)濕度時(shí)，其腐蝕速度將成倍增加，尤其是相對(duì)濕度80%～100%、水膜在1μm以下時(shí)，由于氧氣的擴(kuò)散速度快，因而鋼鐵在這種水膜下的腐蝕速度很快；

第三、隨著水膜增厚，將形成肉眼可見(jiàn)的液膜，這時(shí)由于氧氣的擴(kuò)散速度變慢使腐蝕速度相對(duì)降低；

第四、當(dāng)水膜厚度逐漸增加形成水滴時(shí)，其腐蝕的速度與金屬在液體中浸漬條件下的腐蝕相類(lèi)似。

2.2.2溫度的影響

溫度與濕度相互間的協(xié)同效應(yīng)影響鋼鐵的腐蝕速率。在高溫高濕環(huán)境下，金屬的電化學(xué)反應(yīng)加速，使鋼鐵的腐蝕加快。另外，溫度升高，使空氣中飽和蒸汽的含水率大大增加，一旦溫度降低，很快會(huì)形成冷凝水。特別是夏季，水汽蒸發(fā)量大，相對(duì)濕度高，早晚溫差大，清晨會(huì)發(fā)現(xiàn)金屬表面有凝露現(xiàn)象（注：所謂凝露是指當(dāng)大氣中水蒸汽的含量多時(shí)，水蒸汽就以液體水的形式析出，附著在物體的表面，人們把這種現(xiàn)象稱(chēng)之為凝露）。在此情況下如對(duì)金屬不采取處理措施就進(jìn)行涂漆，勢(shì)必會(huì)影響防腐涂料的附著力。

2.2.3大氣中污染物質(zhì)的影響

空氣污染是金屬腐蝕的主要原因，在不同的環(huán)境下，引起空氣污染的物質(zhì)種類(lèi)和金屬腐蝕的速度是不一樣的。常見(jiàn)能夠引起凝露中心核子的污染物質(zhì)有三氧化硫、硫化氫等氣體類(lèi)和煙塵、海鹽類(lèi)等固體物質(zhì)。當(dāng)大氣中的相對(duì)濕度達(dá)到70%以上時(shí)，如果在鋼鐵表面吸附的二氧化硫的量越多，金屬腐蝕速度就越快；其次，在城市大氣中含有較多的煙塵，這些煙塵中含有各種各樣的吸濕性鹽類(lèi)化合物，即使在很低的相對(duì)濕度下，也容易引起毛細(xì)管凝聚，進(jìn)而使鋼鐵表面形成水膜而加快金屬腐蝕速度。

2.2.4電解質(zhì)的影響

如鋼鐵所處環(huán)境的空氣中含有較多的酸、堿、鹽類(lèi)電解質(zhì)污染物，也會(huì)加快鋼鐵的腐蝕速度。在對(duì)鋼材表面進(jìn)行除油、除銹過(guò)程中，有時(shí)因?yàn)闆_洗不徹底，微量電解質(zhì)殘留在鋼材表面，也會(huì)影響鋼材的防腐性。

三、除銹方法

1.手工除銹

這是一種最簡(jiǎn)單的除銹方法，一般采用刮刀、手錘、鋼刷、砂布（紙）、砂輪等工具，進(jìn)行敲、鏟、磨、刮等除掉銹污。這種訪求的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行、成本低；缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、勞動(dòng)環(huán)境差。

2.化學(xué)除銹

稱(chēng)作酸洗法，其原理是利用酸液與被清理金屬表面的銹污（氧化物）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使之溶解在酸液內(nèi)，另外酸與金屬作用產(chǎn)生的氫氣又使氧化皮機(jī)械脫落。

3.機(jī)械除銹

這是目前應(yīng)用比較廣泛的一種除銹方法，其原理是利用沖擊和摩擦作用有效地除掉銹蝕及其污物。常用的工具有手提式電動(dòng)砂輪、電動(dòng)刷、風(fēng)動(dòng)刷、除銹槍等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是除銹質(zhì)量、效率都較高，缺點(diǎn)是這些工具還需要人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，對(duì)幾何形狀復(fù)雜及精密零件不太適用，也不適合大規(guī)模除銹的需要。故當(dāng)前應(yīng)用較廣泛的還是噴射和拋丸兩種處理銹污的方法。

（1）噴射處理 這種方法主要是噴砂、噴丸、真空噴砂、高壓水砂以及高壓水等。

（2）拋丸處理 這是一種利用高速旋轉(zhuǎn)拋丸器的葉輪拋出的高速鐵丸（或其他材料的彈丸）的沖擊，與被清理零件表面相互摩擦而達(dá)到除銹的目的。

四、目前常用的幾種防腐涂料性能特點(diǎn)及適用范圍

1.ipn8710互穿網(wǎng)絡(luò)防腐涂料

1.1基本原理及應(yīng)用范圍

“ipn”是英文“interpenetrating polymer networks”的縮寫(xiě)，中文譯為互穿網(wǎng)絡(luò)?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)型聚合物是近一、二十年開(kāi)發(fā)、研究出來(lái)的新型高分子防腐涂料，具有非同尋常的高分子材料的優(yōu)越性能，是當(dāng)今高分子材料開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。ipn系列防腐涂料是一種蓖麻油型聚氨酯和聚乙烯互穿網(wǎng)絡(luò)高分子共聚物，在涂料混合固化過(guò)程中，前者的橡膠網(wǎng)絡(luò)和后者的塑料網(wǎng)絡(luò)相互貫穿、滲透，牢固地附著在被涂物體表面，對(duì)材料表面產(chǎn)生防腐保護(hù)和裝飾作用。ipn系列防腐涂料具有高強(qiáng)度、高韌性、耐沖磨、耐老化、耐酸堿鹽腐蝕，附著力強(qiáng)、耐水解、耐汽油等介質(zhì)，無(wú)毒和不易燃燒等優(yōu)良性能，因此近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于自來(lái)水工程、電廠、化工廠等工業(yè)部門(mén)的設(shè)備，輸水、輸氣、輸油等管道系統(tǒng)的地上或地下工程的防腐。

1.2綜合性能特點(diǎn)

1.2.1本產(chǎn)品可帶銹防腐，施工時(shí)允許金屬表面留有薄銹，涂料成膜固化時(shí)可滲透到銹層中，將鐵銹分隔包圍，阻止金屬進(jìn)一步銹蝕。因此在鋼鐵等金屬層上應(yīng)用不需要預(yù)處理，可帶銹施工，大大簡(jiǎn)化了防腐作業(yè)的工序，使施工更加簡(jiǎn)單、方便。

1.2.2本產(chǎn)品為彈性涂層，涂層伸長(zhǎng)率為100%，在各種基層材料的自由伸縮或機(jī)械伸縮下，涂層均能適應(yīng)，不會(huì)脫落、開(kāi)裂，確保了涂層的防腐質(zhì)量，延長(zhǎng)了材料的使用壽命。

1.2.3本產(chǎn)品為高固體份涂料，清漆固體份60%，色漆高于其他防腐涂料，減少了施工中刷涂次數(shù)，節(jié)約了涂料用量。

例如：西安市灞河特大橋吊管采用的是ipn8710聚氨酯聚乙烯涂料防腐，該互穿網(wǎng)絡(luò)涂料為雙組份涂料，由聚氨酯聚乙烯、改性環(huán)氧樹(shù)脂、防銹顏填料、助劑等組成。形成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)一步提高了涂層的韌性、強(qiáng)度、附著力、抗?jié)B透性以及耐酸、堿、鹽等腐蝕；耐老化、附著力強(qiáng)、滲透性強(qiáng)、無(wú)毒、不燃等性能；漆膜色澤艷麗、光亮、堅(jiān)韌、耐磨。

2.聚氨酯涂料

2.1基本原理及應(yīng)用范圍

聚氨酯防腐涂料是在分子結(jié)構(gòu)中含有氨基甲酸酯重復(fù)鏈節(jié)的高分子化合物，一般簡(jiǎn)稱(chēng)聚氨酯樹(shù)脂。該涂料一般由多異氰酸酯、含活性氫的化合物、催化劑、助劑加入顏填料和有機(jī)溶劑等組成，在其涂層中含有大量的氨基甲酸酯鏈，以及酯鍵、醚鍵、不飽和油酯雙鍵、縮二脲基甲酸酯鍵等，因此具有優(yōu)異的防腐性能，被廣泛應(yīng)用于煤氣管道、油罐貯槽、車(chē)輛、機(jī)床、船舶以及各類(lèi)化工設(shè)備、管道等，適用于黑色及有色金屬、木材、塑料、橡膠等表面涂裝保護(hù)。

2.2綜合性能特點(diǎn)

2.2.1具有優(yōu)異的耐候性、裝飾性和保光保色性能。

2.2.2漆膜耐水、沸水、海水，耐酸、堿、鹽類(lèi)介質(zhì)，耐石油、苯類(lèi)溶劑。

2.2.3漆膜具有較好的耐溫性，能在高溫下烘干，也能在低溫下固化。

2.2.4漆膜附著力好，既有硬度又有韌性，耐磨性能好。

2.2.5干燥迅速，在0℃時(shí)也能正常固化。

2.2.6能和多種樹(shù)脂混溶，可在廣泛的范圍內(nèi)調(diào)整配方，配制成多品種、多性能的涂料產(chǎn)品，以滿(mǎn)足各種通用的和特殊的使用要求。

3.氯化橡膠防腐涂料

3.1基本原理及應(yīng)用范圍

由于氯化橡膠本身是一種化學(xué)惰性成膜物質(zhì)，涂膜對(duì)水蒸氣和氧氣的滲透率很低，因此封閉性好，對(duì)大氣、水分、鹽類(lèi)、酸、堿、氧化劑都有較好的抵御性。氯化橡膠是目前世界各國(guó)公認(rèn)的高性能涂料之一，廣泛應(yīng)用于船舶、管道、鐵路橋梁、石油、化工、冶煉以及混凝土貯槽、廠房構(gòu)筑物等的防護(hù)，使其免受海水、大氣、化工氣體等介質(zhì)的侵蝕，延長(zhǎng)基材的使用壽命，并起到裝飾作用。

3.2綜合性能特點(diǎn)

3.2.1戶(hù)外耐候性良好。色漆能經(jīng)受戶(hù)外大氣、紫外線(xiàn)以及冷熱變化，涂膜堅(jiān)韌耐磨，穩(wěn)定性好。

3.2.2附著力優(yōu)良。對(duì)鋼鐵金屬表面有良好的附著力，同時(shí)涂層與涂層之間由于成膜物質(zhì)中的溶劑可以起到浸滲作用，使上下層之間相互粘成一體，從而加強(qiáng)了涂膜間的粘附力。

3.2.3干燥迅速。該涂料屬于溶劑揮發(fā)型涂料，經(jīng)施工涂抹后很快干燥成膜，一般常溫下2至4小時(shí)即可進(jìn)行第二道涂抹工序。

3.2.4施工時(shí)受氣溫影響小。能在-20~50℃的環(huán)境中施工，基本不受季節(jié)、氣溫限制。

3.2.5使用方便。大部分屬單罐包裝，不需要施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)調(diào)配，攪拌均勻即可使用。

3.2.6可獲得較厚涂層。若采用高壓無(wú)空氣噴涂，一道膜層厚度可達(dá)70微米左右，減少了涂裝道數(shù)。

3.2.7維修方便。如需在舊膜上重新涂漆時(shí)，由于涂膜之間有互溶左右，維修時(shí)不需要去掉舊漆膜，使得維修更加方便。

3.2.8防毒、延燃性良好。由其組分中含有較高的氯聚合體，因此有抑制毒菌滋長(zhǎng)的性能。管材表面一旦遇到火源，涂膜還能分解出氯氣，因而具有一定的延燃性能。

此外，還有一些防腐涂料也經(jīng)常用到，比如氯磺化聚乙烯涂料、環(huán)氧樹(shù)脂涂料、醇酸樹(shù)脂涂料、丙烯酸樹(shù)脂涂料等，因其不易受陽(yáng)光、雨水和腐蝕性氣體的影響，附著力和物理機(jī)械性能良好，因而很適合在室外應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

管道防腐是個(gè)常談常新的話(huà)題，隨著科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，防腐材料以及技術(shù)都在不斷更新，雖然目前來(lái)講還沒(méi)有一款防腐材料能夠保證管道能夠永久不腐，但比起幾十年前的防腐技術(shù)還是有很大的進(jìn)步，管道的壽命也在不斷延長(zhǎng)。我們相信在不久的將來(lái)，人們會(huì)研制出更優(yōu)良的防腐材料，配合更加完善的防腐技術(shù)，管道的抗腐蝕能力會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)。