AWWA-C213-2001-给水钢管的内、外层熔化粘结环氧涂层(中文翻译).doc

美国水行业协会

AWWA标准：供水钢管内外壁熔粘结环氧涂层

第一节：概述

1.1 范围
地下安装或水下安装的钢制供水管、特殊管段、焊接头、联接处、管件，其熔粘结环氧涂层所采用的材料和施工要求。熔粘结环氧涂层粉为热熔材料，采用化学固化涂层工艺。
1.1.1 最小管径 内壁施用防腐涂层的，最小管径为24英寸（600毫米）。低于24英寸（600毫米）管径的管子，可采用电学方法检查的，也可包括在内，但一定要保证符合本标准的要求。
1.1.2 最高温度 AWWA管涂层的标准仅适用于饮用水管。最高温度取决于所供水的最高温度。管子采购商在订购时要咨询厂家。
1.2 制定该标准的目的
包括材料、使用方法和检测，为供水钢管的内外壁熔粘结环氧涂层提供最低要求。
1.3 适用范围
本标准仅适用于钢制供水管的内外壁熔粘结环氧涂层。

第二节 参考资料
主要是ASTM标准、ANSI/AWWA标准、NACE标准和SSPC（防腐涂层）标准。

第三节 定义
1. 采用人 指采用熔粘结环氧涂层的个人、公司或组织。
2. 抛丸清理 指抛钢丸、抛砂。
3. 建造人 指提供工程和材料的人。
4. 生产商
5. 采购商

第四节 要求
第4.1条 生产设备
抛丸打光设备和涂层设备
第4.2条 材料和生产工艺
所提供的材料需要本标准的要求。施用涂层的工人，要受过该特种工艺的培训。
第4.3条 材料性质和实验室检测方法，仅用于检测涂层质量
4.3.1 材料 环氧漆粉中含有熔粘结材料、固化剂、催化剂、填料、色素、控流剂和防紫外线剂。这种材料，用到预热面上后，能均匀地粘合在一起并固化，均匀的形成一层防护膜，达到本标准的要求。
4.3.1.1 保质期
在80℉（27℃）及以下，若密封在原容器内，本环氧漆粉的保质期为12个月。若储存条件超过此要求，请咨询生产商。
4.3.1.2 施用方法
采用静电喷涂、流化床喷涂或气喷涂，将环氧漆粉喷到预热面上后固化，均能形成均匀的防护涂层，涂层厚度见第4.4.3.3条之规定。
4.3.2 环氧漆粉和实验室施用涂层的材料性质 环氧漆粉属性限度和要求的检测方法，见下表1。实验室施用涂层材料的物理性质标准和要求的检测方法，见下表2。

表1 环氧漆粉材料性质
最小 最大 检测方法
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1. 比重，73℉（23℃） 1.2 1.8 见第5.3.2.1条
2. 筛分分析（留在100筛网上的材料%）- 2.0 见第5.3.2.2条
3. 凝胶时间，400℉±5℉（204℃±2℃），秒
内涂层 7 150
外涂层 7 150
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表2 实验室施用材料的物理性质
最小 最大 检测方法
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1. 厚度 第5.3.3.3条
内涂层，mils (μm) 12(305) 16(406)
外涂层，mils (μm) 12(305) 16(406)
2. 冲击力，lbf in. (Nm) 100(11.3) 第5.3.2.5条
3. 外观 色泽和光泽均匀， 第5.3.2.4条
无气泡、白点和小孔
4. 可弯性 合格 第5.3.2.6条
5. 剪切黏性，psi(kPa) 3000(20,685) 第5.3.2.7条
6. 贯入度，140℉（60℃）% 低于10 第5.3.2.8条
7. 防磨擦性，5000转-gm-磨耗 0.3 第5.3.2.9条
8. 吸水检测，203℉（95℃） 1-3合格，4-5失败 第5.3.2.10条
9. 体积电阻率 1.1 X 1015 ASTM D257
10. 绝缘强度，V/mil(V/mm) 1000(39.4) ASTM D149
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第4.4条 管子涂层施工
4.4.1 概要 若管子内外都要做涂层，最好将管子加热到特定的温度，先做内涂，紧接着做外涂。这过程中要求增加温度，所以熔粘结环氧涂层必须在做其它涂层或衬层时就做完，直到这些涂层和衬层能低抗住过程的热量。
4.4.2 准备管子表面
4.4.2.1 表面状况 表面杂质清理。抛丸前表面杂质清理，慎用溶解剂。加热清除水和冰，需小心进行，防止管子变形。抛光处理后或留有氯化物，可采用化学方法预处理、水冲洗。
4.4.2.2 抛丸清理
4.4.2.3 肉眼检查比较标准。正式开始抛丸前，准备一块已抛丸过的代表面管子片板，最小152毫米X152毫米X6.4毫米。采购商与施工方就抛丸标准达成共识后，该块片板用4-mil到6-mil（102μm到152μm）塑料膜内，用胶带密封好，避免受到污染，以后作为做涂层前的表面抛丸参考标准。
4.4.2.4 打磨料的配比。要频繁地往抛丸机内投放新的钢丸或砂，使打磨料保持规定的配比，补充损耗。
4.4.2.5 抛丸表面轮廓 钢丸、砂表面为锚状，1.5 mils 到4.0 mils (138μm到102μm)。
4.4.2.6 抛丸后表面检查
4.4.2.7 内部清理
4.4.2.8 防水 做涂层前，不允许管子出现锈迹。
4.4.3 做涂层
4.4.3.1 预热 不超过500℉（260℃）。过高的温度会改变钢管的物理性质和韧性。应使用带刻度可熔化型温度指示剂来检测管子的温度。另外，也可使用光学高温计，但这种高温计需每4小时校核一次。对钢管加热时不允许对管子造成氧化。若出现蓝化，使管子凉下来，重新抛丸处理。
4.4.3.2 管子头 若管子采用焊接，刚管子端要留出2.50.5英寸（64毫米±13毫米）不需喷涂层。内外都不需做涂层。不得将涂料喷到预留处、斜面上或地上。或采用橡胶垫联系或机械式耦接头联接，那么涂层要延伸至管端。
4.4.3.3 厚度 涂层均匀固化膜厚度不低于12 mils (305μm)，最厚不超过16 mils (406μm)。
4.4.3.4 冷却 当涂层根据涂层制造商要求的时间/温度进行养护后，可能需要通过空气或洒水来降温到200°F（93℃）以下，以便检查和修护操作。
4.4.3.5 固化度 若采购商要求检测来检查固化度，可用示差扫描热量计来检查，或用可弯性检测来检查，检测方法事先与施工方约定好。
4.4.3.6 缺陷 涂层做好后，先肉眼检查。可根据第5.3.4.1条对涂层绝缘进行电检测。要待管子已冷却至200℉（293℃）及以下后才能进行检查和修理。
4.4.3.7 涂层性能光学检测 由采购方规定额外的检测，检测包括以下方面：
1. 断面孔隙率。
2. 界面孔隙率。
3. 热分析（DSC）。
4. 永久性张力（折弯度）。
5. 吸水性。
6. 抗冲击力。
4.4.4 涂层修补
4.4.4.1 轻微缺陷 根据第5.3.3.1条规定的程序找到的轻微缺陷，要使用同一厂家的材料进行修补，熔结环氧漆或其它适用性材料要经采购商的批准。
4.4.4.1.1 要在车间内对轻微缺陷进行修补。修补方法。。
4.4.4.1.2 内涂层修复，使用固体+液体环氧修补剂，施用到预热好的缺陷部位，养护好。若管子温度在55℉（13℃）及以下，不得做使用液体环氧胶。
4.4.4.1.3 管子外壁的轻微缺陷要在车间内修补：用热用胶带、冷用胶带、液体环氧胶、热熔修补剂等按有关规范进行修补。
4.4.4.1.4 修补好的地方，要用绝缘检漏仪进行电绝缘检查。
4.4.4.2 重大缺陷 指未全部做涂层、涂层不粘结、厚度不达标等，需要返工。按第4.4.2条进行表面处理，然后重新做涂层。
4.4.5 现场焊接的连接处
4.4.5.1 准备 对焊接处进行清理处理、抛丸处理。已做涂层的附近要抛砂或打磨做出粗糙面。
4.4.5.2 做涂层 焊接区和已做涂层的附近用周边诱导加热圈进行预热，温度不超过500℉（260℃）。
加热后立即做涂层，焊接处的涂层要重叠做，重叠不少于1英寸（25毫米）。
涂层做后好，要通过加热后的余温进行养护，同时防止雨水、风等的负面影响。
完工后的检查。
4.4.5.3 焊接处用其它方法做涂层 指用热用胶带、冷用胶带、液体环氧胶或热缩型涂料按有关规范做防护涂层。
第4.5条 对管特殊联接和附件做涂层
4.5.1 概要 本节描述了机械耦合件、法兰和管件做涂层的规范，管件和附件如螺母、螺栓、其它用于联接的附件等。这些部件的涂层都要在车间内做。
4.5.2 清理管件的表面 抛丸到白色标准，但也可采用其它清理方法暴露出管件的干净金属色，清理掉杂质、油污等，只要是采购商和涂料生产厂认为可以接受的方法都可。
4.5.3 涂层施工
4.5.3.1预热 预热温度300到4750℉（149到246℃）。其它要求与管子预热要求相同。
4.5.3.2 涂层施用 采用静电喷涂、流化床喷涂或气喷涂，将环氧漆粉喷到预热面上后固化，均能形成均匀的防护涂层，涂层厚度见第4.4.3.3条之规定。施用方法根据管件的尺寸、形状和特点来确定，除非采购商另有要求，带丝扣的紧固件不需做涂层，只需用防锈油加以保护即可。采购商还需指明法兰面或其它附件的涂层要求。
4.5.3.3 固化 (养护) 若需要对涂层进行后养护，施用涂料后要立即进行加热，直到涂层达到完全固化。
4.5.3.4 缺陷 涂层做好后，先肉眼检查。可根据第5.3.4.1条对涂层绝缘进行电检测。要待管件已冷却至200℉（293℃）及以下后才能进行检查和修理。
4.5.3.5 涂层修补 未做涂层之处或涂层缺陷可通过电检查或肉眼检查来发现，并按第4.4.4条进行修补。
4.5.3.5.1 涂层轻微缺陷处，应使用与熔粘结环氧漆相适宜的材料进行修补。
a. 对涂层一个点进行修补，首先对该点处进行清理。
b. 对内衬进行修补，使用固体+液体环氧修补剂，施用到预热好的缺陷部位，养护好。若管子温度在55℉（13℃）及以下，不得做使用液体环氧胶
c. 管子外壁上涂层的轻微缺陷，可用热用胶带、冷用胶带、液体环氧胶或热缩型涂料按有关规范做防护涂层。若采用液态环氧涂层，新喷的地方，要等它硬化后，才能进行搬运和存储。按第4.4.3.5条进行养护。
d. 修补区，按第4.4.3.5条，使用绝缘检漏仪进行电检查。
4.5.3.5.2 管子联接处和附件上的重大涂层缺陷，要返工。
第4.6条 现场施工程序
管线施工过程中，施工方要采取一切措施，避免管子的防护层受到破坏。不允许金属工具或重型物体与做好的涂层进行接触。不允许施工人员在管子上走动，若必须这样做，他们必须穿橡胶或复合材料鞋底和后跟鞋，这样不会对涂层造成损伤。采购方对管子进行最终验收前，任何被损坏的涂层部分都要由施工方负责修复好。
4.6.1 电焊时的防护 在管子端头处的涂层预留处，将管子的上半部分用18英寸（460毫米）的阻热材料条覆盖起来，防止电焊产生的高温飞溅火花烫伤涂层。管子接头内部进行电焊时，也要做好防护措施。
4.6.2 吊装 使用宽吊索将管子吊入沟槽。不得使用任何金属吊具，也不得拖拽和撬动方法移动管子。管子吊起时，施工方要允许检查人员检查管子下部被吊具勒紧部位的涂层完好性。损坏的涂层按第4.4.4条的要求加以修复。
4.6.3 垫层和沟槽回填 回填沟槽时注意不要磨损或破坏管涂层。回填要达到以下要求：
1. 若管沟位于岩石区，硬质料会穿透管子防护涂层，铺设管线前，要先在沟底铺一层筛分的细料，这层料可以是土、砂或砂砾，厚度不少于6英寸（150毫米），最大粒径为0.75英寸（20毫米）。也可以采用其它垫层料，但需经采购商批准。
2. 在管子外壁四周进行回填，回填的方式要经采购商的批准。回填前，采购商要对管子外部涂层进行最后的检查和验收。不得将石块、砼块子和其它硬料填筑到管顶之上6英寸（152毫米）范围内。若管线沿线所开挖出的材料都含有大石块、砼块子或其它硬材料，那么开始只使用筛分出的回填料进行回填，至少高于管顶6英寸（152毫米）后，才能用其它填继续回填。
3. 管沟内的垫层和回填的压实，要按采购商的规范进行。不得使用金属制棍棒进行捣实，因为它会损坏管涂层。

第五节 确认

第5.1条 采购商的检查
5.1.1 检查 采购商有权检查管子涂层施工从头至尾的全部操作过程。这种检查并不免除施工方按规范要求施工的责任。
5.1.2 为采购商的检查提供便利
5.1.3 为采购商的检查提供设施
第5.2条 拒收
5.2.1 表面质量 若工件抛丸处理前，表面不合格，则拒收。若清理不到位，遭拒收，要重新清理并重新验收。
5.2.2 涂层 采购商正在检查涂层施工时，未在采购商面前所做的涂层，将被拒收。若在任何时间发现涂层的施工工艺不符合标准，所做的涂层将被拒收。
第5.3条 实验室检测
5.3.1 涂层材料检测 对涂层所使用的材料进行检测，在采购商的实验室进行检测或在独立实验室进行检测。
5.3.2 漆粉和涂层系统检测 若经过检测确定其达不到第4.3.2条规定的技术数值，涂层将被拒收。
5.3.2.1 比重 采用贝克曼930型空气比比重瓶或乙烷置换方法（ASTM D153 B方法）来测定漆粉的比重。
5.3.2.2 筛析 用阿尔派筛，按ASTM D1921 D方法进行筛析。样品尺寸25克，筛尺寸为美国标准100号网孔（150微米）。要上报留在筛网上的样品重量百分比。
5.3.2.3 胶化时间-热钢板。把约0.1克的粉末置于温度保持在400°F±5°F（204℃±2℃）的热钢板上，由此来确定胶化时间。使用木头刮刀对钢板进行涂层，至少650mm²，粉末一融化，就启动秒表。持续搅拌融化后的涂层材料，当涂层材料变成无法搅拌的胶状物时，停止秒表。记录时，胶化时间以秒计。
5.3.2.4 外观。涂层的抗冲击力板需要进行外观检测。固化后的涂层应该色泽一致，无气泡、小孔、鱼眼及其它缺陷。
5.3.2.5 冲击力。准备两块3*3*0.125英寸（76mm*76mm*3.2mm）的冷轧钢板，钢板根据4.4.2.2章节要求进行喷丸清理。使用真空或干燥无油吹风机清除表面灰尘。根据制造商指示预热钢板。当钢板一达到所要求的温度时，通过气体或电力喷涂对清理后的表面进行涂层，厚度为0.014±0.002英寸（356μm±50μm），并且进行后期养护。根据制造商的建议进行涂层和养护进程。当钢板温度降到73°F（23℃）时，把钢板放在0.64英寸（16.3mm）的落锤冲击试验机上，涂层的一面朝上。把重4-lb（1.8kg）的重锤提高到能产生100lbf-in（11.3N.m）冲击力的高度。在冲击点，受冲击的涂层要不开裂或剥落。根据NCAE RP0188-90要求，用67.5V湿海绵绝缘检漏仪检查失败原因。
5.3.2.6 弯曲性能。准备一块1*8*0.125英寸（25mm*203mm*3.2mm）的冷轧钢板，根据4.4.2.2要求，对其中一面进行喷丸清理。使用真空或干燥无油吹风机清除表面灰尘。根据制造商指示预热钢板。当钢板一达到所要求的温度时，通过气体或电力喷涂对清理后的表面进行涂层，厚度为0.014±0.002英寸（356μm±50μm），并且进行后期养护。根据制造商的建议进行涂层和养护进程。进行测试前，要把钢板温度降至室温。在半径2.4英寸（61mm）的心轴上弯曲冷却的钢板。仅用于管子连接处和管件（在涂层后未进行弯曲）的熔结环氧涂层在半径6.25英寸（159mm）的心轴上进行弯曲。弯曲处的涂层不能开裂或剥离。根据NACE RP0188-90要求，用67.5V湿海绵绝缘检漏仪检查失败原因。
5.3.2.7 剪切粘性。实验板为1*6*0.125英寸（25mm*152mm*3.2mm）的冷轧钢板，根据4.4.2.2要求对钢板进行清理。加热钢板至制造商推荐的温度。钢板一端放置足够的涂层粉末，长约0.75英寸（19mm）。立即组装钢板，并保持其刚硬度，重叠0.5±0.01英寸（12.7mm±0.25mm），胶层厚度为11至14mils（280μm-356μm）。把组装后的放入烤炉，根据制造商要求进行养护。实验前，降低钢板温度至73°F（23℃）。根据ASTM D1002要求，确定剪切粘性。至少测试10块组装钢板，并记录平均值。
5.3.2.8 贯入性。140°F（60℃）时，根据ASTM G17要求，进行贯入阻力测试。
5.3.2.9 耐磨性。根据ASTM D0144要求，采用旋转摩擦橡胶轮法（Taber）进行耐磨性测试。
5.3.2.10 吸水性。根据5.3.2.5要求，准备两块0.25英寸（6mm）厚、约4英寸²（100mm²）的实验板。慢慢加热自来水至203±3°F（95±3℃）。把实验样品浸入水中至少24小时，然后取出。当样品仍热时，使用多动能刀，从涂层至底部刻画一个约0.5*1英寸（13*25mm）的矩形，随后把样品降温至73°F（23℃）。从水中取出后2小时内，在刻画的矩形边角上用小刀尖头插入到涂层下，通过杠杆作用移除涂层，持续插入小刀尖头，直到移除整个矩形的涂层或涂层表现出对杠杆作用的抵触。根据表3所示，粘性等级大于3则意味着实验失败。
5.3.3 涂层管子实验
5.3.3.1 连续性地电力测试。涂层完成后，储存前，根据NACE RP0490-95要求，外部涂层需要检测其连续性。内涂层的检测使用最大75V的低压绝缘检漏仪。如果每1米长管子（外径小于14英寸）上镂孔超过一个或外径大于等于14英寸（360mm）的管子上每25ft²（2.3㎡）上的镂孔超过一个时，则管子需要重新生产（由购方决定）。除非重产，否则检测出的所有缺陷都要根据4.4.4要求，在工厂内进行修补。
表3 涂层实验粘性等级标准
等级 标准
1 涂层不能完全移除
2 少于50%的涂层可以移除
3 多于50%的涂层能被移除，但是涂层对杠杆作用表现出明显的抵触。
4 涂层能较易地以条状或块状的形式被移除。
5 涂层可以整张移除。
5.3.3.2 粘附性。把锋利的刀片推入涂层并到达管子表面，以犁地的方式试着把涂层从表面移除，以此来检测固化后涂层与管子表面的粘性，由购方决定是否这样进行。涂层要完全粘附在管子上，抵触犁地式的移除，没有剥落。每根管子或管材购方最多只能要求做一次实验。根据4.4.4.1.2要求，修复实验区域。
5.3.3.3 厚度。涂层厚度要符合4.4.3.3要求或购方说明。根据SSPC PA2中描述的方法，以购方同意的检测长度，对涂层厚度进行检测，但不得少于一根管子的长度。
5.3.3.4 涂层管的涂层性能测试（可选）。购方可规定额外实验以确定涂层的性能。以下实验可用于此目的：
1. 截面孔隙度。
2. 表面孔隙度。
3. 热分析（DSC）。
4. 永久性张力（弯曲性）
5. 界面（背部）污染。
以上实验在NACE RP0394-94中有描述。
5.3.4 涂层附件实验。当附件温度降至200°F（93℃）以下，可以通过电力实验检查附件的连续性和厚度。
5.3.4.1 连续性的电力检测。涂层完成后存储前，使用直流输出的全波整流器检查镂孔、小孔和缺陷，电压计算公式为：V（伏特）=525（t）½，t表示涂层厚度。在表面构造无法用干燥检漏仪的地方，用低压湿海绵检漏仪检测涂层。所有的镂孔都需按照4.4.4要求进行修补。
5.3.4.2 厚度。根据SSPC PA2中规定的方法，按照购方同意的频率，检测涂层厚度，同时要符合4.4.3.3或购方规定。

第六节：交付
6.1 包装和标记
运送涂层的集装箱需要清楚地标明制造商、材料类型、批量编号、生产日期、储存条件及联邦政府、州、省法规要求的各种信息。
6.2 处理、储存和货运
管子需要好好地储存以减低对管子、管件和涂层的破坏。损坏了的管子、管件和涂层需要修补，但不能因此给购方造成额外花费。损坏涂层需按4.4.4的要求进行修补。
6.2.1 堆放。堆放需参照合适的安全守则及购方指示进行。使用垫片或填料以防止管子和涂层损坏。
6.2.2 货运。管子需从涂层大院运到工地现场，运输方式由制造商推荐，需获得购方同意。运输工程中，需使用支架、货垫、填料、绷带来保护管子及其涂层。
6.2.3 装载。管子需要根据现有运货标准进行装载。
6.2.4 安放在沟渠边。安放在沟渠边的管子需要用支架支离地面以防止损坏涂层。
6.2.5 室外存放。由于环境条件变化，购方需与制造商就各种特殊情况进行协商，包括涂层管子在安装前地面存储期间遭到的紫外线照射。
6.3 遵守誓章
购方可能要求施工方提供一份誓章，保证提供的所有材料和工作进程符合此标准要求。