防腐粉末涂料在波纹钢管领域的应用（上）

行业：粉末涂料

生产的产品：防腐漆

前言：

防腐粉末涂料在钢制管道上的涂装已经得到广泛的使用，但在波纹钢管和板材上的应用还在少数。波纹钢管或者波纹板主要应用于涵洞与桥梁的建筑。波纹钢管（板）通过涂装了防腐粉末涂层，能够减缓管材和板材的防腐蚀程度，延长波纹管（板）的使用寿命。在涂装过程中，胶黏层和防腐层的粘结是涂装的关键。本文设计了一种能够在短时间内和胶黏层融合的防腐粉末，并且粘结性能牢固，成品可以通过波纹管或板材的折弯不剥离，同时具有良好的机械性能和防腐性能。

1 波纹钢管（板）

1.1  波纹钢管（板）的定义

波纹钢管也叫波纹涵管或钢制波纹涵管，是指铺埋在公路、铁路下的涵洞用螺纹波纹管，它是由波形金属板卷制成或用半圆波形钢片拼制成的圆形波纹管。这种结构可以增加管节的刚度和对管轴压力的抵抗强度，也可称为波纹涵管或金属波纹涵管。波纹钢管用此种管节修建的涵洞被称为波纹钢管涵。

波纹钢板是指将一定大小的结构用钢板变成规定规格的波纹形状的定形金属板。

1.2 波纹涵管的分类

波纹钢管可以根据形状划分，也可以根据使用环境划分。根据形状一般可以分为：金属螺旋管、马蹄型波纹涵管、拱形波纹涵管、椭型波纹涵管、簸箕型波纹涵管等。按照使用环境可以分为：桥梁金属波纹涵管、建筑用金属螺旋管、涵洞用波纹涵管等。

1.3 波纹涵管的历史和形状

在公路和桥梁施工中，应用金属波纹涵管代替钢筋混凝土进行涵洞施工的历史已经有100多年了。1896年，美国率先进行金属波纹涵管通道、涵管的可行性研究。其后，在美国、加拿大、澳大利亚等国的公路建设中，均采用了金属波纹涵管进行涵洞的施工。1990年，日本高速公路设计，规范制定了波纹管涵设计技术规范。随着金属波纹涵管在世界各地的安装使用，证明了此种结构在各种使用情况下的通用性。在我国改革开放后，深圳及大同煤矿开始从国外进口成品金属波纹涵管进行涵洞施工。之后，上海市公路管理处、上海市政工程设计研究院、静载试验，结果表明能满足设计使用要求，填补了国内的空白，且迅速得到推广使用。

现如今，我国在使用金属波纹涵管的工程比例在逐年呈上升趋势。我国国内一些典型的道路或者桥梁都使用了这种结果的材料，并且是实现了广泛的社会价值和经济价值。

1.4 波纹涵管的特点和应用

波纹涵管的强度为水泥管的1.5-3倍，并且重量仅为同规格的水泥管的1/15-1/5，在轴向上，更适合用于沉降比较严重的场合。在涂装防腐层后的管道可以使用100年，和一般水泥涵洞相比具有更长的使用年限。另外，当金属波纹涵管的直径大于1m时，跨境越大造价的效益越明显。在施工过程中，方便快捷无需大型机械，只需要手工操作，节省了人工费用。金属波纹涵管减少或根本舍弃了常规建材，如水泥、黄沙、石子、木材的使用，有利于环境保护、降低碳排放，并且这种结构后期维护方便，在相当一部分环境下甚至不用维护，能够明显降低后期运营成本。

像京赞公路河北保定段、连接河北和山西的G112线、河北省承德市大杖子滦河大桥、山西省临汾市汾河大桥、G109线大同长圈沟桥等项目都使用了这种结构。

2 波纹涵管的防腐

2.1 波纹涵管防腐的意义

波纹涵管虽然能够在一定程度上代替水泥建筑使用，但由于其使用环境苛刻，为了能够达到更长的使用年限，和一般的钢制管道一样需要做防腐涂层来保护钢制波纹管，减少环境给带来的腐蚀。由于钢制波纹管，尤其是波纹涵管本身外环境处于土壤的之中，内环境可能还要经过水流或者泥沙的冲刷。因此，除了必要的防腐措施之外，对钢制波纹涵管的机械性能和耐磨性都要提出很高的要求。因此，钢制波纹涵管的防腐蚀很有必要的。

2.2 波纹涵管防腐的种类

波纹涵管在建筑使用上已经有近百年的历史了。经过一般防腐处理的管涵可以使用50年以上，多种防腐方法结合使用时，还能将使用寿命延长10-20年。到目前为止，主要的防腐方法有以下几种（见表1）。

这几种方法是近年来比较常用的防腐方法。每种方法都具有其局限性。比如，镀铝涂层最先被引入到波纹钢管防腐蚀涂装，因为表面镀铝层的硬度不够，常常导致由于施工过程中的刮蹭而破坏。只涂装聚合物涂层时也会因为硬度不够和抗渗透作用不强而产生脱落或者开裂问题。而底层和面层结合的方法一般用于对于已涂腐蚀层的更新和维护。因此，防腐蚀设计中一般以第2和第5种方法作为主要的防腐手段对波纹涵管进行涂装。

2.3 钢制波纹涵管的使用寿命调查

美国加利福尼亚州调查了数百道涵管的条件，并得出了预估寿命与PH值和电阻率的方法和设计图（图5），该图被美国钢铁学会（AISI）作为规范。该图反映了美国钢铁学会预测服务寿命的方法—以电阻率和PH值得出服务寿命。该图是以16个标准镀锌610g/m2覆盖层的钢波纹管为基础研究得出的，在条件适当时可适用于其他厚度的金属覆盖层。加利福尼亚州的研究包括钢波纹管涵洞耐久性在土壤腐蚀、水腐蚀方面的联合效应，这些涵洞未接受特殊的维护处理。预测的方法取决于PH值是否超过7.3。当PH值小于 7.3，在高山地区的管侧重在严重的腐蚀方面，至少70%的管可望得到大于图5中所示的寿命，对雨水管当腐蚀效应为主要时，图5中所示的方法有所保守。当PH值大于7.3，研究是基于加利福尼亚南部的半干旱和沙漠地区，在这种条件下的耐久性较好，由于年平均降雨量小于250mm，一年中管内仅有少量时间有水流，腐蚀以土壤环境腐蚀为主。

为研究美国聚合物预涂层的使用寿命，1998年美国纽约州对美国纽约使用6~10年的钢波纹管进行调研。为巩固其研究，加拿大钢波纹管协会于2001年6月对20道使用9~13年的涵管进行了聚合物涂层钢波纹管现场性能测试研究，并于2002年3月整理出报告。结果表明防腐蚀方法采用镀锌+聚合物+沥青，20道涵管除1道外，其余19道用于良好状态。聚合物涂层总体上粘贴紧密，表层沥青仅在端部出现裂缝，聚合物涂层很少受到损坏，除端部局部涂层剥落哇哦，镀层基本未出现腐蚀现象。

这种方法相对其他是效果最好的。但是随着时间的发展，最近又衍生出一种以镀锌+聚合物（包括环氧涂层，胶黏剂涂层和聚乙烯涂层）的涂装结构，这种结构有点类似于表1上面所说的方法2，只是聚合物的成分有所变化，并且省去了喷涂沥青的步骤，用强度高的PE涂层作为外涂层进行涂装施工，这种结构不仅防腐效果好，并且耐磨性奥，防腐程度不亚于涂塑沥青的管道，因此，也得到很好的市场反馈。