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球墨鑄鐵管的質(zhì)量控制

作者:admin  來源:萬城球墨鑄鐵管公司  閱讀:1555

一、 概述
公開的資料表明,現(xiàn)代球墨鑄鐵是美國國際鎳公司(INCO)青年科研人員麥里斯(K.D.Millis)首先在1942年年初研究成功的。隨后,莫勒的研究工作與論文的及時發(fā)表推進了現(xiàn)代球墨鑄鐵技術的公開及工業(yè)應用的進程,性能優(yōu)異的球墨鑄鐵被逐漸推廣并運用于鑄造行業(yè)的各個領域。


1950年,法國的圣戈班穆松橋,這家世界上最早的開始生產(chǎn)管道的公司,開始了從灰口鑄鐵管向球墨鑄鐵管轉型研究和生產(chǎn)。經(jīng)過10年的工藝技術革新和市場推廣,圣戈班穆松橋成功地完成了管道行業(yè)這場新技術革命的飛躍,F(xiàn)今,圣戈班穆松橋管道系統(tǒng)公司年生產(chǎn)能力達到170萬噸,先后在全球范圍內(nèi)建立了20多家管道和管件生產(chǎn)基地,成為世界上最大的一家管道系統(tǒng)跨國公司。


我國于80年代末開始球墨鑄鐵管的生產(chǎn),年產(chǎn)量由1990年的10萬噸增加到2003年的190萬噸,生產(chǎn)廠商達到30余家,年生產(chǎn)能力達到300萬噸。我國供水行業(yè)經(jīng)過10多年的球墨鑄鐵管的工程應用,便捷快速的安裝、優(yōu)越的材質(zhì)性能、獨特的接口形式、良好的防腐效果均得到市場的認同和實際的考驗,目前已成為供水行業(yè)最主流的管材,并將得到更進一步的推廣。


基于良好發(fā)展前景,球墨鑄鐵管行業(yè)出現(xiàn)了過度膨脹的勢頭。廠家眾多,質(zhì)量水平良莠不齊,價格競爭激烈,如此的市場行為不但損壞了制造商的利益,同時也給用戶選擇管材帶來了困惑。本文從球墨鑄鐵管的生產(chǎn)質(zhì)量控制方面進行闡述,以反映出產(chǎn)品質(zhì)量水平的優(yōu)劣,力求給投資建設單位在甄別球墨鑄鐵管材質(zhì)量水平方面帶來新的啟示。


二、 工藝過程質(zhì)量控制
1.生產(chǎn)工藝
球墨鑄鐵管的工藝已經(jīng)相當成熟。工藝基本如下:
- ≤DN1000,多采用水冷金屬型離心工藝生產(chǎn),少數(shù)使用熱膜離心工藝進行生產(chǎn);
- >DN1100,多采用熱膜離心工藝進行生產(chǎn),少數(shù)采用樹脂砂型離心工藝生產(chǎn)。


雖然大多數(shù)生產(chǎn)商工藝相同,如采取水冷金屬型離心工藝生產(chǎn),但成品的球墨鑄鐵管質(zhì)量水平還是參差不齊,主要問題在于技術力量和經(jīng)驗差異,貫穿整個工藝過程中的質(zhì)量控制嚴緊與疏松,以及生產(chǎn)管理的高低。球墨鑄鐵管在生產(chǎn)中就進行了內(nèi)外防腐處理,給用戶安裝帶來了方便,但也增加了用戶檢查內(nèi)在質(zhì)量的難度。那么,客戶在參觀考察供應商更應該注重管道內(nèi)在質(zhì)量的檢查:工廠的整體環(huán)境,試驗的原始數(shù)據(jù),工人的操作程序,甚至檢測工具的擺放等細小環(huán)節(jié)也不放過。


圣戈班管道系統(tǒng)公司非常注重于全過程的自動控制,每一個環(huán)節(jié)、每一個步驟均設定嚴格操作規(guī)程和檢驗標準,并進行詳盡的過程記錄,從而生產(chǎn)出持續(xù)穩(wěn)定、高質(zhì)量的產(chǎn)品。我們可以看到一小部分國內(nèi)廠家的質(zhì)量控制并不嚴謹,甚至一些必要的檢測設備都沒有,或者是檢測設備如同虛設,這樣的管道質(zhì)量就很難保證。


2.產(chǎn)品標準
一般的球墨鑄鐵管的生產(chǎn)企業(yè)都將遵從ISO2531和GB13295的產(chǎn)品標準,也有一些廠家采用更多的標準,如圣戈班管道系統(tǒng)公司同時還遵從更嚴格的EN545的標準。事實上,僅僅擁有這些標準還是不夠的。產(chǎn)品標準不可能將生產(chǎn)的全部過程都詳細規(guī)定,更多的是要求最終的產(chǎn)品應當達到怎樣的指標。例如,在ISO2531和GB13295提出機械性能指標:

類型 最小抗拉強度Rm
Mpa 最小延伸率 A
%
DN40~2600 DN40~1000 DN1000~2600
離心鑄鐵管 420 10 7
非離心鑄鐵管和管件 420 5 5

這些性能指標的實現(xiàn),產(chǎn)品標準中并沒有給定,這就要求球墨鑄鐵管的生產(chǎn)企業(yè)都應該制定更為詳細的廠標或內(nèi)部標準。為了達到更高的產(chǎn)品質(zhì)量,圣戈班管道系統(tǒng)公司不但實施了詳盡的內(nèi)部標準,而且其內(nèi)部標準甚至高出了這些產(chǎn)品標準。如,增加管道的檢測頻率,不允許對管道進行焊補和膠補,等等。


3.關鍵工藝
球化處理、管道退火等關鍵技術環(huán)節(jié)直接聯(lián)系到球墨鑄鐵管的成品質(zhì)量。球化效果是對機械性能指標的預判斷,退火處理的好壞決定了滲碳體、珠光體的去除。高水平的球管廠家在關鍵環(huán)節(jié)的控制中,擁有非常成熟的技術經(jīng)驗。各種參數(shù)的把握,設備運行的穩(wěn)定性,嚴密的檢測監(jiān)控措施保證了持續(xù)的高質(zhì)高效的生產(chǎn)。一些新起的的球管廠家,對球墨鑄鐵管的技術參數(shù)的把握不夠深刻,甚至缺乏基本的生產(chǎn)經(jīng)驗。而一些老的廠家也面臨著技術力量不足,設備陳舊等問題。所以說,他們的產(chǎn)品質(zhì)量是不穩(wěn)定的。由于價格低廉,這些產(chǎn)品依然有它的市場份額,但對供水企業(yè)來說,購買這些產(chǎn)品并不意味著你節(jié)約了多少投資,而是意味著你承擔了多大的風險。


在市場中我們可以看到,有一種管道假冒的球墨鑄鐵管的存在,它是一種經(jīng)過球化處理,而沒有經(jīng)過退火處理的鑄鐵管,我們稱之為鑄態(tài)連鑄球墨鑄鐵管。其性能指標根本達不到球墨鑄鐵管產(chǎn)品標準的要求,甚至某些指標還不如灰口鑄鐵管?梢哉f,它只有球管之名,而無球管之實,但卻損害了球鐵管的聲譽,所以說供水企業(yè)在供應商的選擇時,應當保持清醒的頭腦,保持慎之又慎的科學態(tài)度。


4.安裝尺寸
承插口的尺寸應當符合GB13295的標準(其中最重要的是d2、d3、d4、d5),過松的接口尺寸不能保證其密封性,而過緊的接口尺寸則會影響管道的正常安裝。正常的做法是采用通止規(guī)對每一根管道的接口尺寸進行測量,對工程中必要的剪切管則需要三分之二管長的外徑測量,以保證管道的正常安裝。實際上,一些生產(chǎn)廠家連這種起碼的檢測工具都沒有,各種安裝事故的存在也就不足為奇了。


目前圣戈班管道系統(tǒng)公司推出了一種全新的接口形式,止脫膠圈,其作用在于代替以抵消水力推力的混凝土支墩,或者是地基不良引起的接口脫離。這種效果獨特、安裝簡單的新產(chǎn)品很快得到了用戶的認同,但同時也是對管材的安裝尺寸更大的考驗。止脫膠圈具有密封與止脫的雙重功能,這一切都倚重于管材尺寸的嚴格保證,如果僅僅考慮密封性能,即使接口較松,也不影響其密封效果,但止脫的要求就無法滿足了。


另外,管道安裝工程是人民生產(chǎn)和生活的頭等大事,工期往往都被在嚴格地限定,因安裝問題造成的工期延誤,這不僅僅是經(jīng)濟上的損失,社會上的影響也是非常巨大的。


三、 鋅層控制
球墨鑄鐵管一般采用鋅加瀝青作為外防腐形式,防腐效果也十分良好。圣戈班穆松橋通過研究發(fā)現(xiàn),外防腐組成方式:鋅層+瀝青漆具有密不可分優(yōu)良的防護效果,其中的鋅層起著決定性的作用。大量試驗結果和工程實際調(diào)查數(shù)據(jù)均表明了鋅層的重要性。鋅層作為一層活躍的保護層,其防護性能主要體現(xiàn)在以下三個方面:
1. 電化學保護
2. 形成穩(wěn)定的保護層
3. 損傷的自我愈合
由于鋅層的防護效果十分突出,價格也比較低廉,目前是世界范圍內(nèi)最基本的防腐措施。但我國的有些供水企業(yè),沒有意識到鋅層防腐的重要性,而是一味追求價格便宜,人為地省去鋅層,從長遠的經(jīng)濟角度來看,這是得不償失的。
通過以下試驗,我們可以看到鋅層在不同密度量的情況下的不同防腐效果。


a) 鋅 130g/m2 b) 鋅 80g/m2 c) 無噴鋅


1. 試驗將球墨鑄鐵管的噴鋅層分為三組:a)噴鋅量為130g/m2,b)噴鋅量為80g/m2,c)無噴鋅。

2. 土壤條件:土壤電阻率為200Ω•cm的腐蝕性較強的粘土層。

3. 埋藏時間:10年。

試驗表明:
a) 噴鋅量為130g/m2,管道基本沒有出現(xiàn)銹蝕點。
b) 噴鋅量為80g/m2,管道出現(xiàn)了少許銹蝕點。
c) 無噴鋅,管道出現(xiàn)了大量而且嚴重的銹蝕點。


一些球墨鑄鐵管的生產(chǎn)商也為了迎合價格戰(zhàn)中的勝出,采取了錯誤的做法:
1. 采用單層瀝青漆防腐,省去鋅層的噴涂。這種做法國內(nèi)較為常見。由于購買方對鋅層的不重視,生產(chǎn)商僅噴涂一層瀝青漆。這種防腐效果是顯而易見的,如果將管道在露天倉庫堆放幾個月,管道通體都會出現(xiàn)嚴重的銹蝕點,或大面積的腐蝕。


2. 采用富鋅漆涂層,而不是金屬鋅的高壓電噴涂層。廠家根本沒有噴鋅設備,由于購買方的要求,只好涂敷富鋅漆來代替金屬鋅層。敷富鋅漆的防腐效果無法與金屬鋅層相比,使用壽命也大打折扣。

3. 雖然是金屬鋅的高壓電噴涂層,涂層并不達標。ISO4179中要求,噴鋅量必須達到130g/m2以上,否則,應視為不合格產(chǎn)品。在實際中,噴鋅層之上還有一層瀝青漆的覆蓋,客戶很難察覺鋅層量的多少;而管道埋入地下,短期之內(nèi)不可能知道其使用壽命,所以這種做法很具有欺騙性。圣戈班管道系統(tǒng)公司對鋅層的檢測相當嚴謹,采用米拉條的檢測方法來滿足鋅層量的達標,并將檢測結果詳細記錄,所以在客戶的反饋中,經(jīng)?梢月牭,圣戈班的管道外防腐是做的最好的。這也從側面反映出,某些廠家管道的噴鋅并沒有達到應有的要求。


4. 工藝上的原因?qū)е陆饘黉\層的噴涂效果不佳。合格的噴鋅層應當具有很強的附著力和均勻性,很難在運輸和安裝過程中刮傷或脫落。在市場上,我們卻可以看到,一些供應商的鋅層噴涂的效果并不理想,出現(xiàn)了因鋅層的質(zhì)量不佳導致的防腐失效的情況。見下圖:


四、 焊補與膠補
球墨鑄鐵管的生產(chǎn)工藝中會出現(xiàn)一些鑄造缺陷,如氣孔、重皮、頸縮,甚至一些影響到管道正常使用壽命的缺陷,如,深裂紋,滲漏,等等。國內(nèi)的很多廠家由于生產(chǎn)技術不足,造成管道廢品率較高,所以經(jīng)常采用焊補和膠補的方法來修復管道。產(chǎn)品標準中并沒有限定管材不允許焊補和膠補,而修補過的管道經(jīng)過鋅層和瀝青漆涂敷,從外表面上看是無法知曉的,所以這種方法很是被多數(shù)廠家賞識,即可以用來提高管道的表面質(zhì)量,又可以提高管道的成品率。事實上,這種行為是不可取的。理由如下:

1. 球墨鑄鐵上很難得到高質(zhì)量的焊補。
2. 焊補過程將會改變該處的球墨鑄鐵的金相組織。
3. 修補部位可能留下一個缺陷,比如夾渣。它會加速腐蝕速度。
4. 修補僅限于管道表面,如果是影響正常使用的深裂紋,裂紋依然存在。


1. 管道在輸水過程中,水壓是千變?nèi)f化的,再有高出正常壓力的幾倍或幾十倍的水錘的影響,都將使缺陷處成為最薄弱的環(huán)節(jié)。
2. 外部的流動與固定負荷的作用,環(huán)境的變化(如地震、溫差),都可能使缺陷處成為漏水點。
3. 內(nèi)外壓作用的加劇影響。
焊補和膠補管的做法雖然提高了管道的表面質(zhì)量,卻掩蓋了缺陷存在的事實。而對于使用者來說,光潔的外表下面竟然隱藏著嚴重缺陷,客戶如何能滿意呢?介于焊補和膠補的種種弊端,圣戈班管道系統(tǒng)公司制定特別制度——不允許對管道進行焊補和膠補,所有存在影響正常使用的缺陷的管道,或水壓試驗中漏水的管道,全部報廢處理。這從根本上杜絕了影響管道質(zhì)量缺陷的存在,同時也保護了用戶的長期的利益。

二、 結束語
隨著球墨鑄鐵管在我國的十幾年的蓬勃發(fā)展,質(zhì)量水平也在不斷地提高,但是我們也應清醒地看到,我國整體的球墨鑄鐵管的發(fā)展水平與西方發(fā)達國家還存在著一定的差距。圣戈班管道系統(tǒng)公司于1997年從法國來到中國,不僅帶來了先進的技術和管理經(jīng)驗,同時其高質(zhì)量的產(chǎn)品也推動了國內(nèi)其他廠家不斷技術革新,提高產(chǎn)品質(zhì)量,以在激烈的市場競爭中求得一席之地。

另一方面,隨著我國經(jīng)濟的高速增長,國人的質(zhì)量意識也在不斷增強。供水企業(yè)也屏棄了一些只求短期效益的陳舊觀念,越來越意識到長期投資利益的重要性,對管材質(zhì)量要求也就越來越高。通過供需雙方的共同努力,我相信我們的管材行業(yè)有著更加燦爛的明天。

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