本发明涉及金属防腐技术领域，特别涉及一种防腐球墨铸铁管及其制备方法。
背景技术：
球墨铸铁管具有力学性能良好、接口可靠性高、安装简易等优点，目前被广泛应用于城建、工矿企业输水、输油、输气等。随着全球对水资源的开发和相应基础设施建设的强烈需求，以及世界各国环保意识的增强和对排水排污管理的加强，促进了污水管网建设的蓬勃发展，使球墨铸铁管市场得以高速发展。然而，与之配套的防腐涂层种类繁多，性能各异，应用比较混乱。
目前，球墨铸铁管的外表面防腐涂层包括沥青涂层、环氧煤沥青涂层、喷锌加喷涂沥青漆、聚氨酯涂层和聚乙烯套等；内表面防腐涂层包括水泥砂浆内衬、环氧陶瓷涂层、内衬聚氨酯涂层、内覆PE膜以及水泥加环氧树脂内衬等。
而内衬水泥工艺是现有球墨铸铁管采用较为广泛的防腐方法，内衬水泥具有一定的渗透性，但存在一些问题，如附着力差、易开裂不抗冲击，容易滋生微生物，输送介质容易受污染。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种附着力好，不易开裂，且抗冲击的防腐球墨铸铁管及其制备方法。
本发明提供了一种防腐球墨铸铁管，包括管体和分别附着于管体内壁和外壁的内涂层和外涂层，所述管体为球墨铸铁，所述内涂层和外涂层均为热固性环氧粉末。
优选的，所述内涂层的厚度为0.35～0.5mm。
优选的，所述外涂层的厚度为0.35～0.5mm。
优选的，所述管体的公称直径为DN80～DN2600。
优选的，所述管体的公称壁厚为4.4～27.9mm。
本发明还提供了一种上述技术方案所述防腐球墨铸铁管的制备方法，包括如下步骤：
(1)将球墨铸铁管进行表面预处理，得到管体；
(2)将所述步骤(1)得到的管体加热至涂敷温度，在所述管体内壁和外壁涂敷热固性环氧粉末，得到防腐球墨铸铁管。
优选的，所述步骤(1)中表面预处理包括抛丸或喷砂。
优选的，所述步骤(1)中管体的除锈等级达到Sa2.5级，表面锚纹深度为0.05～0.1mm。
优选的，所述步骤(2)中的涂敷温度为225～235℃。
优选的，所述步骤(2)中涂敷的方式为静电喷涂。
本发明提供了一种防腐球墨铸铁管，包括管体和分别附着于管体内壁和外壁的内涂层和外涂层，所述管体为球墨铸铁，所述内涂层和外涂层均为热固性环氧粉末。本发明以热固性环氧粉末作为球墨铸铁管的防腐涂层，利用其热固性交联分子结构特性以及与球墨铸铁的化学键结合特性，得到的涂层具有很高的玻璃化温度，应用温度范围宽，能在-30～100℃之间保持最佳性能，坚韧耐磨，抗冲击性及弯曲性优良，且与铸铁管之间有极佳的附着力；并且，涂层本身具有良好的抗化学品性、抗溶剂性，能够抵御被传输介质中的酸、碱、盐、有机物等物质的化学腐蚀；具有良好的绝缘性，能在阴极保护作用下抵抗电化学腐蚀，达到长期保护的目的；与传统水泥内衬相比通径不受影响，且涂层表面光滑流体阻力小，输送介质效率更高。实验结果表明，本发明提供的防腐球墨铸铁管涂层附着力不低于20MPa，抗3°弯曲无裂纹，抗8J冲击无针孔，耐盐雾1000h防腐层无变化，常温耐酸碱测试合格，高温及常温耐有机物腐蚀合格，24h或48h耐阴极剥离尺寸不高于6.5mm。
本发明提供的制备方法生产加工简易，无需底漆，固化迅速，可流水线作业，涂装效率高，适用于工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种防腐球墨铸铁管，包括管体、附着于管体内壁的内涂层和附着于管体外壁的外涂层，所述管体为球墨铸铁，所述内涂层和外涂层为热固性环氧粉末。在本发明中，所述内涂层的厚度优选为0.35～0.5mm，更优选为0.4～0.45mm。在本发明中，所述外涂层的厚度优选为0.35～0.5mm，更优选为0.4～0.45mm。
本发明对所述管体的尺寸没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的球墨铸铁管即可。在本发明中，所述管体的公称直径优选为DN80～DN2600，更优选为DN500～DN2000，最优选为DN1000～DN1500。在本发明中，所述管体的公称壁厚优选为4.4～27.9mm，更优选为10～20mm，最优选为14～17mm。
本发明对所述热固性环氧粉末的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售热固性环氧粉末即可。在本发明中，所述热固性环氧粉末优选包括如下组分：100质量份环氧树脂E-12、10～20质量份双氰氨、0.8～1质量份流平剂、5～10质量份增韧剂、30～40质量份填料和0.1～20质量份颜料，更优选为100质量份环氧树脂E-12、13～16质量份双氰氨、0.85～0.9质量份流平剂、6～8质量份增韧剂、34～37质量份填料和2～7质量份颜料。在本发明中，所述热固性环氧粉末的粒径优选为不高于100μm，更优选为32～75μm。在本发明中，所述热固性环氧粉末中粒径为3～99μm的比例为65～70％。
本发明还提供了上述技术方案所述防腐球墨铸铁管的制备方法，包括如下步骤：
(1)将球墨铸铁管进行表面预处理，得到管体；
(2)将所述步骤(1)得到的管体加热，涂敷热固性环氧粉末，得到防腐球墨铸铁管。
本发明将球墨铸铁管进行表面预处理，得到管体。在本发明中，所述表面预处理优选包括抛丸或喷砂。本发明对所述抛丸和喷砂的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的抛丸和喷砂的技术方案即可。在本发明中，所述抛丸过程中钢丸的运动速率优选为60～80m/s，更优选为65～75m/s。在本发明中，所述喷砂的磨料优选为钢砂。在本发明中，所述预处理可以去除球墨铸铁管表面的氧化物和杂质，提高涂层与管体的附着力。
在本发明中，所述表面预处理后，得到管体的除锈等级优选达到Sa2.5级，表面锚纹深度优选为0.05～0.1mm。
本发明优选在抛丸或喷砂结束后对管体进行吹扫。本发明对所述吹扫的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的吹扫的技术方案即可。在本发明中，所述吹扫优选为压缩空气吹扫；所述压缩空气的压力优选为不低于0.7MPa，更优选为1～1.2MPa；所述压缩空气的排气量优选为18～22m3/min,。在本发明中，所述吹扫的时间优选为10～50s，更优选为30～40s。
得到管体后，本发明将所述管体加热至涂敷温度，涂敷热固性环氧粉末，得到防腐球墨铸铁管。本发明对所述加热的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的管体加热的技术方案即可。在本发明中，所述加热优选为中频加热。在本发明中，所述涂敷温度优选为225～235℃，更优选为228～232℃。在本发明中，所述涂敷温度下保温的时间优选为0.5～2min，更优选为1～1.5min。
本发明对所述涂敷的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的粉末涂敷的技术方案即可。在本发明中，所述涂敷优选为静电喷涂。在本发明中，所述静电的电压优选为60～90kV，更优选为70～80kV；所述静电的电流优选为10～20μA，更优选为14～16μA。在本发明中，所述静电喷涂的喷枪口至工件的距离优选为150～300mm，更优选为200～250mm；所述静电喷涂的流速压力优选为0.30～0.55MPa，更优选为0.35～0.45MPa；所述静电喷涂的雾化压力优选为0.30～0.45MPa，更优选为0.35～0.40MPa；所述静电喷涂的清枪压力优选为0.48～0.52；所述静电喷涂的供粉桶流化压力优选为0.04～0.10MPa，更优选为0.06～0.08MPa。
本发明优选在完成所述涂敷后使涂层流平固化，得到防腐球墨铸铁管。在本发明中，所述固化时间优选为40～140s，更优选为60～100s。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的防腐球墨铸铁管及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
球墨铸铁管体内外表面喷砂处理，除锈等级达到Sa2.5级(近白级)，锚纹深度平均0.06mm；
使用经过油水分离及干燥处理的洁净的压缩空气将管体表面灰尘、杂质吹扫干净；
使用中频电磁感应加热圈对管体均匀加热至233℃，保温1min；
将固化时间不同的环氧粉末通过静电喷涂喷枪均匀涂敷在球墨铸铁管管体内外表面，一次成膜，涂层厚度内涂层为0.5mm，外涂层为0.35mm；
管体外喷涂时间滞后内喷涂2分钟，附着于管体表面的环氧粉末内涂层2.5分钟熔融固化，外涂层0.5分钟熔融固化；
使用水喷淋降温至60℃以下，得到防腐球墨铸铁管。
本实施例提供的防腐球墨铸铁管外观平整、色泽均匀、无气泡、无开裂及缩孔，允许有轻度橘皮状花纹。
对本实施例提供的防腐球墨铸铁管进行性能测试，得到结果如下：
24h或48h耐阴极剥离尺寸≤6.5mm；
粘结面孔隙率为1～4级；
断面孔隙率为1～3级；
抗3°弯曲无裂纹；
抗8J冲击无针孔；
撬剥法测试附着力级别为1～2级；
拉开法测试附着力≥20MPa；
电气强度≥30MV/m；
体积电阻率≥1×1013Ω·m；
耐盐雾1000h防腐层无变化；
常温下耐10％HCl、3％NaCl、10％H2SO4、10％NaOH腐蚀合格；
常温下耐汽油、煤油和柴油腐蚀合格；
80℃下耐原有和油田污水腐蚀合格；
耐磨性(1000g/1000rcs-17轮)≤20mg；
耐高温高压测试80℃，14MPa下16h无起泡。
实施例2:
球墨铸铁管管体内外表面抛丸处理，除锈等级达到Sa2.5级(近白级)，锚纹深度平均0.09mm；
使用经过油水分离及干燥处理的洁净的压缩空气将管体表面灰尘、杂质吹扫干净；
使用中频电磁感应加热圈对管体均匀加热至227℃，保温0.5min；
将固化时间相同的环氧粉末通过静电喷涂喷枪均匀涂敷在球墨铸铁管管体内外表面，一次成膜，涂层厚度内涂层为0.5mm，外涂层为0.5mm；
附着于管体表面的环氧粉末1分钟内熔融固化；
使用水喷淋降温至60℃以下，得到防腐球墨铸铁管。
对本实施例提供的防腐球墨铸铁管进行性能测试，得到结果如下：
65℃48h耐阴极剥离尺寸≤5.5mm；
粘结面孔隙率为1～4级；
断面孔隙率为1～3级；
抗3°弯曲无裂纹；
抗8J冲击无针孔；
撬剥法测试附着力级别为1～2级；
电气强度≥30MV/m；
体积电阻率≥1×1013Ω·m；
耐盐雾1000h防腐层无变化；
常温下耐10％HCl、3％NaCl、10％H2SO4、10％NaOH腐蚀合格；
常温下耐汽油、煤油和柴油腐蚀合格；
80℃下耐原有和油田污水腐蚀合格；
耐磨性(1000g/1000rcs-17轮)≤20mg；
耐高温高压测试80℃，14MPa下16h无起泡。
实施例3:
球墨铸铁管管体内外表面抛丸处理，除锈等级达到Sa2.5级(近白级)，锚纹深度平均0.07mm；
使用经过油水分离及干燥处理的洁净的压缩空气将管体表面灰尘、杂质吹扫干净；
使用中频电磁感应加热圈对管体均匀加热至228℃，保温1min；
将固化时间不同的环氧粉末通过静电喷涂喷枪均匀涂敷在球墨铸铁管管体内外表面，一次成膜，涂层厚度内涂层为0.5mm，外涂层为0.5mm；
管体外喷涂时间滞后内喷涂1.5分钟，附着于管体表面的环氧粉末内涂层2分钟熔融固化，外涂层0.5分钟熔融固化；
使用水喷淋降温至60℃以下，得到防腐球墨铸铁管。
本实施例提供的防腐球墨铸铁管外观平整、色泽均匀、无气泡、无开裂及缩孔，允许有轻度橘皮状花纹。
对本实施例提供的防腐球墨铸铁管进行性能测试，得到结果如下：
48h耐阴极剥离尺寸≤6.5mm；
粘结面孔隙率为1～4级；
断面孔隙率为1～3级；
抗3°弯曲无裂纹；
抗8J冲击无针孔；
撬剥法测试附着力级别为1～2级；
拉开法测试附着力≥20MPa；
电气强度≥30MV/m；
体积电阻率≥1×1013Ω·m；
耐盐雾1000h防腐层无变化；
常温下耐10％HCl、3％NaCl、10％H2SO4、10％NaOH腐蚀合格；
常温下耐汽油、煤油和柴油腐蚀合格；
80℃下耐原有和油田污水腐蚀合格；
耐磨性(1000g/1000rcs-17轮)≤20mg；
耐高温高压测试80℃，14MPa下16h无起泡。
由以上实施例可以看出，本发明提供的防腐球墨铸铁管涂层坚韧耐磨，抗冲击性及弯曲性优良，且与铸铁管之间有极佳的附着力；并且，涂层本身具有良好的抗化学品性、抗溶剂性，能够抵御被传输介质中的酸、碱、盐、有机物等物质的化学腐蚀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。