輸水管道內(nèi)涂防腐材料方案

材料化學涂裝工藝081姓名：學號：指導(dǎo)教師：時間：2023年七月八日19:09:56名目1122設(shè)計任務(wù)書：2設(shè)計單位簡況：24444451212121213413131314141551616171818619192020[參考文獻]20外表工程課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：輸水管道內(nèi)涂防腐材料設(shè)計背景：人們對輸水管道的防腐性要求增加，除防止水對輸水管道的腐蝕、延長輸水管道的使用壽命外，也防止腐蝕產(chǎn)物進入飲水中污染水質(zhì)。例如，陜西延安地區(qū)、沈陽蘇家屯地區(qū)地下水質(zhì)為酸性，由于水質(zhì)對輸水鐵管道的腐蝕，每天早晨翻開水龍頭，出水為帶鐵銹的紅水，是人們無法生活飲用。我國香港地區(qū)以及中東好多國家，生活水中的漂白粉和鹽含量較大，使輸水管的腐蝕也比較嚴峻，影響生活飲用水的質(zhì)量，為此，要求輸水管道內(nèi)具有防止腐蝕的功能。設(shè)計技術(shù)要求：1〕在輸水管道承受防腐管道，防腐材料不降解，不產(chǎn)生二次污染，不影響生活飲用水質(zhì)量；2〕使用的輸水管道為鑄鐵管，鑄鐵本錢低，可承受較大的輸水壓力，輸水管道的直徑為φ88mmφ108mmφ159mmφ300mm，內(nèi)涂的防腐涂層厚在0.1-0.3mm，外表光滑，外表粗糙度得到Ra0.6-0.8；3〕涂層無孔隙，耐Cl- H+等腐蝕，年腐蝕率在3%NaCl溶液中小于0.001mm/a，涂層材料在-15℃-60℃不開裂，粘結(jié)強度>3Mpa。課程設(shè)計的根本要求：認真查閱相關(guān)的技術(shù)標準，領(lǐng)悟設(shè)計內(nèi)容及要求，先要勾畫出管道選用材料、配方及施工，每一個設(shè)計計算和選用材料要給出計算公式的出處。簡況設(shè)計任務(wù)書及目標設(shè)計任務(wù)書：由于人們對輸水管道的防腐性要求增加，既要防止水對輸水管道的腐蝕、延長輸水管道的使用壽命，也要防止腐蝕產(chǎn)物進入飲水中污染水質(zhì)，所以要求在輸水管道承受防腐管道，防腐材料不降解，不產(chǎn)生二次污染，不影響生活飲用水質(zhì)量。1〕 設(shè)計目標：設(shè)計出的防腐涂層不降解，不產(chǎn)生二次污染，不影響生活飲用水質(zhì)量，涂刷工藝簡潔易行，并考慮到應(yīng)有客觀的經(jīng)濟效益。設(shè)計單位簡況：西安理工大學屬中心和陜西省共建、以陜西省治理為主的高194951日，前身是北京機械學院和陜西工業(yè)1972年合并組建的陜西機械學院，19941月經(jīng)批準更名為3個校區(qū)和大學科技135萬平方M73萬平方M。學?，F(xiàn)設(shè)材料科學與工程學院、機械與周密儀器工程學院、印刷包裝工程學院、自動化與信息工程學院、計算機科學與工程學院、水利水電學院、經(jīng)濟與治理學院、藝術(shù)與設(shè)計學院、理學院、人文與外國語學院、土木建筑工程學院、爭論生學院、高等技術(shù)學15個學院和體育教案部、思231個國5個陜西省高等學校試驗教案示范中心；1個國家技術(shù)推廣中心、1個國家地方聯(lián)合工程爭論中心、1個省部共建國家重點試驗室培育基地，2個教育部重點試驗室，7個陜西省重點試驗室、7個陜西省工程爭論中心。學校是我國首批獲得博士、碩士、學士學位授予權(quán)的高校之一。現(xiàn)有1044個博士學位授權(quán)二級學科，22個碩士學位授權(quán)一級學科，97個碩士學位授權(quán)二級學科，學位授權(quán)點掩蓋全部本科專業(yè)。建有水利工程、電氣工程、機械工程、土木工程、電子科學與技術(shù)、材料科學與工程、治理科學與工75個學科為全國高21個學科為陜西省重點學科。學校現(xiàn)已進展成為以工為主、多學科協(xié)調(diào)進展、具有較強辦學實力和特色鮮亮的教案爭論型大學。材料科學與工程學院是我校創(chuàng)立最早的院系之一。學院現(xiàn)設(shè)有材料科學與工程系、材料成型與掌握工程系、材料物理與化學系三個教案系和一個以本科試驗教案為建設(shè)目標的材料試驗中心。具有材料科學與工程一級學科博士學位授予權(quán)。設(shè)計原則承受先進技術(shù)、成熟工藝、合理投資、便利治理、運行牢靠；防腐材料便于選購，原料來源廣；施工工藝先進，加工便利。設(shè)計范圍包括材料的選用，涂料配方的設(shè)計，涂料施工工藝，涂料涂刷后的保養(yǎng)，操作安全規(guī)程。設(shè)計技術(shù)標準和標準《建設(shè)給排水設(shè)計標準》GB50015-2023《工業(yè)建筑防腐設(shè)計標準》GB50046-96《工業(yè)企業(yè)設(shè)計標準》TJ36-79《建筑設(shè)計防火標準》GB116-2023設(shè)計根底資料、規(guī)模和質(zhì)量標準管道材料選用φ300mm〔內(nèi)徑〕，長6M的鑄鐵管，含碳量在2%以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2%～4%。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在，有時也以滲碳體形態(tài)存在。涂料成分環(huán)氧樹脂涂料環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物，除個別外，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子構(gòu)造是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀構(gòu)造。由于分子構(gòu)造中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反響而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀構(gòu)造的高聚物。依據(jù)分子構(gòu)造，環(huán)氧樹脂大體上可分為五大類：縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂①雙酚A型環(huán)氧樹脂雙酚A〔即二酚基丙烷〕型環(huán)氧樹脂即二酚基丙烷縮水甘油醚，或叫做雙酚A二縮水甘油醚。在世界范圍內(nèi)它的產(chǎn)量占環(huán)氧樹脂70%以上，它的應(yīng)用已普及國民經(jīng)濟的整個領(lǐng)域，因此被稱為通用型環(huán)氧樹脂。雙酚A二縮水甘油醚的化學構(gòu)造式如下：該環(huán)氧樹脂最典型的性能如下：固化物有很高的強度和粘接強度；固化收縮率低，是熱固性樹脂中收縮率最小的一種；c.1年以上不變質(zhì)；d.固化物有較高的耐腐蝕性；機械強度高，可作構(gòu)造材料用；電絕緣性能優(yōu)良，普遍性能超過聚酯樹脂；樹脂的工藝性好，固化時根本上不產(chǎn)生小分子揮發(fā)物，可低壓成型。但它有以下缺點：一是耐候性差，在紫外線照耀下會降解，不能在戶外長期使用；二是韌性不高，沖擊強度低；三是耐濕熱性差。F型環(huán)氧樹脂F(xiàn)型環(huán)氧樹脂〔DGEBF〕F二縮水甘油醚，由雙FECHn=0的線型酚醛樹脂?；瘜W構(gòu)造與雙酚A型環(huán)氧樹脂〔DGEBA〕格外相像。雙酚F二縮水甘油醚的化學構(gòu)造式如下：其特點是黏度格外低。低分子量的 DGEBA樹脂的黏度約13Pa·s，而DGEBF樹脂的黏度僅為3Pa·s。DGEBA樹脂在冬季常常發(fā)生結(jié)晶而成為一種操作故障，但是承受DGEBF樹脂則不會有這樣的麻煩。DGEBF樹脂的固化反響活性幾乎可以與DGEBA樹脂相媲美，固化物的性能除熱變形溫度〔HDT〕值稍低之外，其他性能都略高于DGEBA樹脂。由于DGEBF樹脂具有這樣優(yōu)異的性能，在當今，將這種樹脂協(xié)作物用在自然條件下的土木和建筑方面，有急速增加的傾向。③雙酚S型環(huán)氧樹脂S型環(huán)氧樹脂〔DGEBS〕S二縮水甘油醚，是由雙酚S與ECHDGEBA樹脂也格外相像。雙酚S二縮水甘油醚的化學構(gòu)造式如下：它的黏度比同分子量的DGEBA樹脂的黏度略高一些。它的最大特點是比DGEBA樹脂固化物具有更高的熱變形溫度和更好的耐熱性能。A型環(huán)氧樹脂AAA與ECH反響制得的。其特點是樹脂黏度格外低，與DGEBF相當，但凝膠時間長，需要比DGEBA樹脂凝膠時間長兩倍多的時間才凝膠。氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂固化物的最大特點是耐候性好?？s水甘油酯類環(huán)氧樹脂2050年月進展起來的一類環(huán)氧樹脂，它的品種較多，但能夠工業(yè)化生產(chǎn)的主要有苯二甲酸二縮水甘油酯和四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯及六氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯。3種構(gòu)造：該類樹脂的分子中含有極性較強的縮水甘油酯鍵，因此與縮水甘油醚型樹脂比較，其反響活性大，粘接強度高。它的特點如下：黏度低，工藝性好；與常溫固化劑反響速度快，在肯定溫度時具有高反響性；c.與其他環(huán)氧樹脂的相容性好，可改進一般環(huán)氧樹脂的性能；d.固化物的機械性能與雙酚A環(huán)氧樹脂大體一樣，耐熱性低于AA型環(huán)氧樹脂，但有優(yōu)良的耐候性及耐漏電痕跡性；e.固化產(chǎn)物在超低溫度〔-196℃〕下仍具有良好的粘接強度。其主要缺點是酯鍵的存在使耐水性、耐酸性和耐堿性較差，耐熱性也較差?？s水甘油胺類環(huán)氧樹脂這類樹脂是由多元胺同環(huán)氧氯丙烷反響脫去氯化氫而制得的，構(gòu)造式如下：a.黏度低；b.多官能度，活性高；C.縮A型環(huán)氧樹基，因此有自固化性，儲存期短。線型脂肪族類環(huán)氧樹脂它是以脂肪族烯烴的雙鍵用過氧化物環(huán)氧化而制得的環(huán)氧樹脂。在其分子構(gòu)造中沒有苯環(huán)、脂環(huán)和雜環(huán)，只有脂肪鏈。國產(chǎn)脂肪族環(huán)氧化烯烴化合物主要有環(huán)氧化聚丁二烯樹脂。環(huán)氧化聚丁二烯的構(gòu)造如下：線型脂肪族環(huán)氧化物的特點如下：聚丁二烯環(huán)氧化物易溶于苯、甲苯、乙醇、丙酮、汽油等溶劑中；易與酸酐類固化劑反響，固化后的產(chǎn)物有良好的熱穩(wěn)定性；c.具有良好的粘接性和抗沖擊性，固化后產(chǎn)品收縮率較大是它的缺點，它的主要用途是作為玻璃纖維的增加材料和涂料。脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂脂環(huán)族環(huán)氧樹脂是含有兩個脂環(huán)環(huán)氧基的低分子化合物。這類環(huán)氧化物是由丁二烯、丁烯醛、環(huán)戊二烯按Diels-Alder反響制成脂環(huán)族二烯烴，再用過氧化醋酸等氧化制得的。它們的典型產(chǎn)品有二氧化雙環(huán)戊二烯、二氧化雙環(huán)戊二烯基醚、二甲基代二氧化乙烯基環(huán)己烯。二氧化雙環(huán)戊二烯的構(gòu)造如下：二氧化雙環(huán)戊二烯脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的特性如下：從分子構(gòu)造上來看，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的分子構(gòu)造中沒有苯環(huán)和羥基，環(huán)氧基直接連在脂環(huán)上；反響活性比雙酚A型環(huán)氧樹脂要?。恢h(huán)族環(huán)氧樹脂是低分子化合物，黏度小，工藝性好，耐候性好。設(shè)計產(chǎn)量30萬噸涂料成分及配方設(shè)計涂料成分選擇酚醛樹脂固化的環(huán)氧樹脂漆酚醛樹脂固化的環(huán)氧樹脂漆，是環(huán)氧樹脂漆中耐腐蝕性最好的一種。涂料配方耐酸堿腐蝕環(huán)氧酚醛清漆配比〔質(zhì)量分〕：環(huán)氧樹脂〔E-06〕30 二甲苯 15環(huán)己酮 15 40%二酚基丙烷甲醛 25二丙酮醇 15選擇涂料的優(yōu)越性漆膜具有優(yōu)良的耐酸堿性、耐溶劑性、耐熱性，機械強度高，漆的貯存穩(wěn)定性較好。涂刷工藝設(shè)計工藝方案設(shè)計總體設(shè)計利用高壓無氣噴涂法，通過壓力泵不斷地向密閉的管道內(nèi)輸送涂料，從而在密閉的空間內(nèi)形成高壓，然后釋放連接于涂料管末端的噴槍扳機，在涂料噴出的瞬間使其以100m/s的速度與空氣發(fā)生碰撞，同時快速膨脹而霧化。工藝方案局部設(shè)計高壓無氣噴涂裝置包括：動力源，高壓無氣噴涂機，涂料槽，輸漆高壓管，噴槍，噴嘴等。設(shè)計計算及主要參數(shù)涂料用量計算管道的外表積A=∏d×L=3.14×30.0×600=56520cm2技術(shù)要求涂膜厚度在0.1-0.3之間，所以每根管所用涂料范圍為：V1=A×h1=56520×0.01=565.2cm3V2=A×h2=56520×0.03=1695.6cm3主要參數(shù)涂料粘度3Pa·s噴嘴口徑1mm 噴流幅度26cm涂料霧化角度80°涂料壓力7MPa 供主壓力0.6MPa壓力比45:1 噴嘴噴料速度26.5m/s 漆膜搭接率50%主要零件圖〔1〕總體涂刷裝置圖〔2〕涂刷工藝高壓無氣噴涂法，也稱無氣噴涂，它利用壓縮空氣驅(qū)動高壓泵，使涂料增壓至11-25MPa通過軟管和噴槍噴出，或得高壓的涂料離開噴嘴時，快速霧化成極細的微粒，噴射至被涂物外表形成均勻的涂膜 。4.2無氣噴涂的原理示意圖1-噴料容器；2-高壓泵；3-高壓涂料輸送管4-噴槍；5-噴嘴所選涂刷工藝的優(yōu)缺點優(yōu)點：一次性涂膜厚度大，獲得的涂膜較厚；3倍左右；涂料可加熱后噴涂，降低了涂料的黏度，增加了涂膜附著力；涂料的利用率高，削減了對環(huán)境的污染；缺點：為了保證噴涂效果，需要配有預(yù)先將涂料加熱的設(shè)備，是高壓無氣噴涂設(shè)備變得簡單浩大，因而其應(yīng)用受到限制。涂刷施工車間設(shè)計涂刷車間設(shè)計平面設(shè)計涂裝車間的特點涂裝工藝屬于產(chǎn)品外表處理范疇，它是把具有肯定要求的涂料涂覆在制品外表，經(jīng)過固化形成涂膜，可對制品起到保護作用和裝飾作用；它涉及機械、化學、高分子、電化學和自動掌握等的多門學科綜合型技術(shù)，同時在整個涂裝生產(chǎn)過程中又有廢水、廢氣和廢渣的產(chǎn)生，對環(huán)境產(chǎn)生污染，再則涂裝設(shè)備大局部是非標準設(shè)備，本身體積浩大；各種公用管道繁雜，涂裝車間設(shè)計具有肯定簡單性，尤其設(shè)計現(xiàn)代化涂裝車間是極其繁重的工藝，既要承受先進涂裝技術(shù)來保證產(chǎn)品外表質(zhì)量，又要留意環(huán)境保護工作。涂裝車間設(shè)計的根本原則在進展涂裝車間設(shè)計的工作中，要求產(chǎn)品涂裝工藝合理，承受的技術(shù)先進、牢靠、安全，要將成熟的科技成果應(yīng)用于設(shè)計、生產(chǎn)中，使之轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，并且力求工程的技術(shù)經(jīng)濟總體合理，綜合經(jīng)濟效益最正確；承受的設(shè)備要適用，要綜合考慮投入的人力、物力、財力和產(chǎn)生的效益，用較少投入取得較多的產(chǎn)生。具體設(shè)計方案車間總面積42m×20m=840m2設(shè)計具風光積設(shè)計區(qū)域

區(qū)域個數(shù)

設(shè)計面積〔m2〕配電室15×2.4男女廁所15×4.8男女更衣室15×4.8值班室15×2.6涂料儲存室15×2.5掌握室15×2.5檢驗室14.4×2.5預(yù)處理區(qū)110×6噴涂區(qū)110×6烘干區(qū)1 10×65.2.2人員編制配電室2人涂2人掌握室1人噴涂前鑄鐵儲存區(qū)1人噴涂后鑄鐵儲存區(qū)1人預(yù)處理室2人噴涂室2人烘干室2人檢驗室2人清潔人員2人叉車工1人值班人員1人總?cè)藬?shù)為：2+2+1+1+1+3×〔2+2+2〕+2+2+1+1=31〔人〕設(shè)計平面圖〔3〕車間設(shè)計的優(yōu)缺點優(yōu)點：車間設(shè)計運輸路線便利，節(jié)約時間；每個室的設(shè)計都很合理；設(shè)計面積合理，既保證夠用，又不鋪張。缺點：噴涂室在車間中間，可能導(dǎo)致車間內(nèi)空氣較差；因藥考慮到房間位置，有些窗戶的設(shè)計由于風向問題欠佳。技術(shù)經(jīng)濟分析本錢分析1〕每根管道涂刷用時計算〔管子移動速度10.8m/min〕：T=6/10.8=0.56min/根2〕每天產(chǎn)量計算：24×60/0.56=2571〔根〕3〕年產(chǎn)量計算〔360天〕：2571×360=925560〔根〕4〕原料本錢涂裝前1噸鑄鐵輸水管道需要3800元，共生產(chǎn)30萬噸鑄鐵，所以鑄鐵管涂裝前