具有外涂層的地埋管道用鐵質管道元件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有外涂層且尤以鑄鐵制成的地埋管道用鐵質管道元件。此類管道元件尤其用于飲用水供應管道或廢水管道。
【背景技術】
[0002]“管道元件”指管道及其各種配件，如彎頭和接頭等。
[0003]與大氣腐蝕性質不同，鐵質金屬的土壤相關腐蝕主要為一種生成氧化區以及與氧化區電性相關且可能相隔一定距離的還原區的現象。此類現象可造成鐵質金屬的局部劣化，從而引起嚴重變質。
[0004]由于地質條件的多樣性和變化性，以及隨管道使用情況不同，其內輸送的流體的溫度不同，從而造成不同的腐蝕溫度，地下管道元件的防腐蝕保護成為一個高難度課題。在腐蝕性極強的土壤，電阻率較低的地帶(如海邊、鹽沼等)，酸性或堿性極強的天然地形，以及遭受污染(化學污染、農業污染、電氣污染等)的環境中，通過使用由化學惰性合成材料制成的涂層可實現管道元件的外部防腐蝕保護。此涂層可起到密封屏障的作用，從而防止土壤電解液與鑄鐵間的接觸。
[0005]此項防腐蝕保護系統的改進使得管路腐蝕的發生數量得到下降。
[0006]根據Gulf Profess1nal Publishing-Elsevier 出版的 W.Kent Muhlbauer 所著《管道風險管理手冊-第三版》一書中第3/43頁至第3/45頁所述，第三方破壞為導致地下管路故障的最大原因。美國交通部已證實，第三方事故是引起破壞的最大原因，20?40%的故障由其引發。歐洲燃氣行業的數據亦顯示，50%的故障為第三方引起的管道破裂。
[0007]實際上，在對設計目的在于頻繁埋入的管道元件的操作過程中，尤其當管道元件容積、體積及質量較大時，管道元件外表面上會形成多處損傷。
[0008]當管道結構受到大力沖擊時，第三方破壞可能導致管道立即破裂或者引起外部防腐蝕涂層的損壞，從而使得管道元件壁部鑄鐵失去保護而暴露于土壤的侵蝕中。在此情況下，由于金屬腐蝕，管道可能會在破壞發生后數年后破裂。
[0009]因此，在使用可使管路電性絕緣的屏蔽涂層提供防腐蝕保護的情況下，當該涂層發生損壞時，管路的使用壽命將大幅縮短。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于提供一種地埋管道用鐵質管道元件，其具有更高的耐腐蝕性，尤其在安置管道元件或安置后在管道元件附近實施操作等情況下，管道元件外表面上發生第三方破壞時，具有更高的耐腐蝕性。
[0011]為實現此目的，本發明涉及一種尤以鑄鐵制成的地埋管道用鐵質管道元件，包括一外涂層，所述管道元件的特征在于，所述外涂層包括:
[0012]-第一層，包括至少一層鋅/鋁合金多孔層，其中鋁的質量百分含量為5?60%;
[0013]-第二層，其為位于所述第一層上的粘合劑層；以及
[0014]-第三層，位于所述第二層上且包括有機合成材料。
[0015]“包括至少一層鋅/鋁合金多孔層”并不排除所述第一層只由所述合金多孔層構成的情況，即不排除所述第一層為單層的情況。
[0016]根據其他具體實施例，所述涂層可包括以下一個特征或所有在技術層面上可行的多個特征的組合:
[0017]-所述第一層由所述鋅/鋁合金多孔層構成；
[0018]-所述第一層還包括位于所述鋅/鋁合金多孔層和第二層之間，優選位于所述鋅/鋁合金多孔層上的密封漆層；
[0019]-所述第二層包括熱熔膠；
[0020]-所述第二層包括防腐蝕顏料和/或滅菌劑；
[0021]-所述第二層基本無金屬成分；
[0022]-所述有機合成材料包括聚乙烯，例如雙峰高密度聚乙烯，或者包括聚丙烯；
[0023]-所述有機合成材料包括由硬質礦物填料加強的聚乙烯或聚丙烯；
[0024]-所述第三層包括使所述管道元件與該管道元件欲被埋入的土壤的顏色之間形成最大反差的著色劑，尤為熒光著色劑；
[0025]-所述第三層具有強的光反射能力，所述強的光反射能力尤其得自于所述礦物填料；
[0026]-所述鋅/銷合金多孔層具有至少300g/m2，優選為至少400g/m2的面密度；
[0027]-所述鋅/鋁合金多孔層包括質量百分比含量為10?30%的鋁；
[0028]-所述鋅/鋁合金多孔層由鋁的質量百分比含量為15%，鋅的質量百分比含量為85%的鋅/鋁合金構成；
[0029]-所述鋅/鋁合金多孔層包括一個或多個優選選自鎂、錫、銅、銀且質量百分比含量可達5%的其他合金成分；
[0030]-所述鋅/鋁合金多孔層被沉積至具有至少300g/m2，優選為至少400g/m2的面密度；
[0031 ]-所述硬質礦物填料包括石英和/或硅灰石；
[0032]-所述硬質礦物填料在所述第三層中的質量百分比含量優選為I?20%。
[0033]本發明還涉及一種包括上述管道元件的地埋管道。
[0034]最后，本發明還涉及一種用于制造上述管道元件的方法，至少包括如下步驟:
[0035]a)通過電弧金屬化工藝沉積所述鋅/鋁合金多孔層；
[0036]b)沉積所述第二層；以及
[0037]c)沉積所述第三層。
[0038]根據其他具體實施例，所述方法可包括以下一個特征或所有在技術層面上可行的多個特征的組合:
[0039]-所述鋅/鋁合金多孔層被沉積至具有至少300g/m2，優選為至少400g/m2的面密度；
[0040]-所述第二層和第三層通過擠出工藝、噴涂工藝分別沉積或者通過共擠工藝共同沉積；
[0041]-在所述第三層的擠出工藝、共擠工藝或噴涂工藝的過程中，一著色劑，尤為熒光著色劑，被加至所述第三層的所述有機合成材料中，從而與所述管道元件欲被埋入的土壤的顏色形成反差。
[0042]本發明還涉及一種具有外涂層且尤以鑄鐵制成的地埋管道用鐵質管道元件，所述管道元件的特征在于，所述外涂層包括:
[0043]-第一層，其為鋁的質量百分含量為5?60%的鋅鋁合金多孔層；
[0044]-第二層，其為位于所述第一層上的粘合劑層；以及
[0045]-第三層，位于所述第二層上且包括有機合成材料。
[0046]根據其他具體實施例，所述涂層可包括以下一個特征或所有在技術層面上可行的多個特征的組合:
[0047]-所述第一層具有至少300g/m2，優選為至少400g/m2的面密度；
[0048]-所述第一層包括質量百分比含量為10?30%的銷；
[0049]-所述第一層由鋁的質量百分比含量為15%，鋅的質量百分比含量為85%的鋅鋁合金構成；
[0050]-所述第一層包括一個或多個優選選自鎂、錫、銅、銀且質量百分比含量可達5%的其他合金成分；
[0051]-所述第一層被沉積至具有至少300g/m2，優選為至少400g/m2的面密度。
[0052]本發明還涉及一種包括多個上述管道元件的地埋管道。
[0053]最后，本發明還涉及一種用于制造上述管道元件的方法，至少包括如下步驟:
[0054]a)通過電弧金屬化工藝沉積所述鋅/鋁合金多孔層；
[0055]b)沉積所述第二層；以及
[0056]c)沉積所述第三層。
[0057]根據具體實施例，所述方法可包括以下一個特征或所有在技術層面上可行的多個特征的組合:
[0058]-所述第一層被沉積至具有至少300g/m2，優選為至少400g/m2的面密度。
【附圖說明】
[0059]通過參考本發明的唯一附圖，閱讀下面的描述，可更好地理解本發明。其中，所述說明只作為一個示例，所述附圖為本發明管道元件的部分橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0060]附圖所示為本發明管道元件I。管道元件I被埋入土壤3中且用于傳輸流體5，例如為水。管道元件I為一地埋管道(未圖示)的一部分，所述地埋管道包括多個與管道元件I類似的管道元件。
[0061]管道元件I包括原始管件7以及位于土壤3與原始管件7之間的外涂層9，優選分布于原始管件7上，以將其與土壤3隔絕。
[0062]原始管件7為鐵質元件，優選為球墨鑄鐵元件。“球墨鑄鐵”指石墨大致以原始形態存在于其內的鑄鐵。
[0063]原始管件7例如為管體。在圖示實施例中，其沿垂直于附圖平面的縱向L延伸。所述附圖只顯示了原始管件7的部分橫截面，余下的部分橫截面可由所示部分橫截面輕易地推斷而得。
[0064]流體5于原始管件7內沿縱向L流通。原始管件7的內壁上可具有內涂層，其未圖示，用于將流體5與原始管件7進行隔絕。所述內涂層優選為水泥砂漿類涂層，或為聚合物類涂層。
[0065]外涂層9包括位于原始管件7上的第一層11，位于第一層11上的第二層13，以及位于第二層13上的第三層15。
[0066]第一層11為多孔層，其由包含5?60%質量百分比的鋁的鋅/鋁合金構成。第一層11沉積于原始管件7的外壁上，優選為通過電弧金屬化工藝。
[0067]優選地，第一層11包含10?30%質量百分比的鋁，且尤以鋁的質量百分比含量為15%，鋅的質量百分比含量為85%的鋅/鋁合金形成。所述合金也可包括其他金屬，如鎂，錫，銅和銀，所述其他金屬的質量百分比含量可至5%。第一層11例如具有至少300g/m2，優選為至少400g/m2的面密度。
[0068]第二層13為粘合劑層，其提供第一層11和第三層15間的機械連接。
[0069]所述粘合劑優選為熱熔膠。該熱熔膠優選無金屬成分。
[0070]所述粘合劑優選具有以下一個或多個特點:
[0071]-對于聚合物，尤其是聚丙烯或聚乙烯，具有高粘合力；
[0072]-適于極端氣候條件的耐流變和耐蠕變性能，如陽光暴曬、高達6