輸水管道內(nèi)涂防腐材料方案

材料化學(xué)涂裝工藝081姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：時(shí)間：2023年七月八日19:09:56名目1122設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：2設(shè)計(jì)單位簡(jiǎn)況：24444451212121213413131314141551616171818619192020[參考文獻(xiàn)]20外表工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：輸水管道內(nèi)涂防腐材料設(shè)計(jì)背景：人們對(duì)輸水管道的防腐性要求增加，除防止水對(duì)輸水管道的腐蝕、延長(zhǎng)輸水管道的使用壽命外，也防止腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入飲水中污染水質(zhì)。例如，陜西延安地區(qū)、沈陽(yáng)蘇家屯地區(qū)地下水質(zhì)為酸性，由于水質(zhì)對(duì)輸水鐵管道的腐蝕，每天早晨翻開(kāi)水龍頭，出水為帶鐵銹的紅水，是人們無(wú)法生活飲用。我國(guó)香港地區(qū)以及中東好多國(guó)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(yán)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(jì)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(qián)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(wú)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(kāi)裂，粘結(jié)強(qiáng)度>3Mpa。課程設(shè)計(jì)的根本要求：認(rèn)真查閱相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，領(lǐng)悟設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求，先要勾畫(huà)出管道選用材料、配方及施工，每一個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算和選用材料要給出計(jì)算公式的出處。簡(jiǎn)況設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及目標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：由于人們對(duì)輸水管道的防腐性要求增加，既要防止水對(duì)輸水管道的腐蝕、延長(zhǎng)輸水管道的使用壽命，也要防止腐蝕產(chǎn)物進(jìn)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(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)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(jiǎn)潔易行，并考慮到應(yīng)有客觀的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)單位簡(jiǎn)況：西安理工大學(xué)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(jī)械學(xué)院和陜西工業(yè)1972年合并組建的陜西機(jī)械學(xué)院，19941月經(jīng)批準(zhǔn)更名為3個(gè)校區(qū)和大學(xué)科技135萬(wàn)平方M73萬(wàn)平方M。學(xué)校現(xiàn)設(shè)材料科學(xué)與工程學(xué)院、機(jī)械與周密儀器工程學(xué)院、印刷包裝工程學(xué)院、自動(dòng)化與信息工程學(xué)院、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院、水利水電學(xué)院、經(jīng)濟(jì)與治理學(xué)院、藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院、理學(xué)院、人文與外國(guó)語(yǔ)學(xué)院、土木建筑工程學(xué)院、爭(zhēng)論生學(xué)院、高等技術(shù)學(xué)15個(gè)學(xué)院和體育教案部、思231個(gè)國(guó)5個(gè)陜西省高等學(xué)校試驗(yàn)教案示范中心；1個(gè)國(guó)家技術(shù)推廣中心、1個(gè)國(guó)家地方聯(lián)合工程爭(zhēng)論中心、1個(gè)省部共建國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室培育基地，2個(gè)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，7個(gè)陜西省重點(diǎn)試驗(yàn)室、7個(gè)陜西省工程爭(zhēng)論中心。學(xué)校是我國(guó)首批獲得博士、碩士、學(xué)士學(xué)位授予權(quán)的高校之一?，F(xiàn)有1044個(gè)博士學(xué)位授權(quán)二級(jí)學(xué)科，22個(gè)碩士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科，97個(gè)碩士學(xué)位授權(quán)二級(jí)學(xué)科，學(xué)位授權(quán)點(diǎn)掩蓋全部本科專(zhuān)業(yè)。建有水利工程、電氣工程、機(jī)械工程、土木工程、電子科學(xué)與技術(shù)、材料科學(xué)與工程、治理科學(xué)與工75個(gè)學(xué)科為全國(guó)高21個(gè)學(xué)科為陜西省重點(diǎn)學(xué)科。學(xué)?，F(xiàn)已進(jìn)展成為以工為主、多學(xué)科協(xié)調(diào)進(jìn)展、具有較強(qiáng)辦學(xué)實(shí)力和特色鮮亮的教案爭(zhēng)論型大學(xué)。材料科學(xué)與工程學(xué)院是我校創(chuàng)立最早的院系之一。學(xué)院現(xiàn)設(shè)有材料科學(xué)與工程系、材料成型與掌握工程系、材料物理與化學(xué)系三個(gè)教案系和一個(gè)以本科試驗(yàn)教案為建設(shè)目標(biāo)的材料試驗(yàn)中心。具有材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)。設(shè)計(jì)原則承受先進(jìn)技術(shù)、成熟工藝、合理投資、便利治理、運(yùn)行牢靠；防腐材料便于選購(gòu)，原料來(lái)源廣；施工工藝先進(jìn)，加工便利。設(shè)計(jì)范圍包括材料的選用，涂料配方的設(shè)計(jì)，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(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50015-2023《工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50046-96《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》TJ36-79《建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB116-2023設(shè)計(jì)根底資料、規(guī)模和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管道材料選用φ300mm〔內(nèi)徑〕，長(zhǎng)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(shí)也以滲碳體形態(tài)存在。涂料成分環(huán)氧樹(shù)脂涂料環(huán)氧樹(shù)脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，除個(gè)別外，它們的相對(duì)分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹(shù)脂的分子構(gòu)造是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)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(tuán)，使它們可與多種類(lèi)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(shù)脂大體上可分為五大類(lèi)：縮水甘油醚類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂①雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂雙酚A〔即二酚基丙烷〕型環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂70%以上，它的應(yīng)用已普及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整個(gè)領(lǐng)域，因此被稱(chēng)為通用型環(huán)氧樹(shù)脂。雙酚A二縮水甘油醚的化學(xué)構(gòu)造式如下：該環(huán)氧樹(shù)脂最典型的性能如下：固化物有很高的強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度；固化收縮率低，是熱固性樹(shù)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(jī)械強(qiáng)度高，可作構(gòu)造材料用；電絕緣性能優(yōu)良，普遍性能超過(guò)聚酯樹(shù)脂；樹(shù)脂的工藝性好，固化時(shí)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(diǎn)：一是耐候性差，在紫外線照耀下會(huì)降解，不能在戶外長(zhǎng)期使用；二是韌性不高，沖擊強(qiáng)度低；三是耐濕熱性差。F型環(huán)氧樹(shù)脂F(xiàn)型環(huán)氧樹(shù)脂〔DGEBF〕F二縮水甘油醚，由雙FECHn=0的線型酚醛樹(shù)脂。化學(xué)構(gòu)造與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂〔DGEBA〕格外相像。雙酚F二縮水甘油醚的化學(xué)構(gòu)造式如下：其特點(diǎn)是黏度格外低。低分子量的 DGEBA樹(shù)脂的黏度約13Pa·s，而DGEBF樹(shù)脂的黏度僅為3Pa·s。DGEBA樹(shù)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(shù)脂則不會(huì)有這樣的麻煩。DGEBF樹(shù)脂的固化反響活性幾乎可以與DGEBA樹(shù)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(shù)脂。由于DGEBF樹(shù)脂具有這樣優(yōu)異的性能，在當(dāng)今，將這種樹(shù)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(shù)脂S型環(huán)氧樹(shù)脂〔DGEBS〕S二縮水甘油醚，是由雙酚S與ECHDGEBA樹(shù)脂也格外相像。雙酚S二縮水甘油醚的化學(xué)構(gòu)造式如下：它的黏度比同分子量的DGEBA樹(shù)脂的黏度略高一些。它的最大特點(diǎn)是比DGEBA樹(shù)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(shù)脂AAA與ECH反響制得的。其特點(diǎn)是樹(shù)脂黏度格外低，與DGEBF相當(dāng)，但凝膠時(shí)間長(zhǎng)，需要比DGEBA樹(shù)脂凝膠時(shí)間長(zhǎng)兩倍多的時(shí)間才凝膠。氫化雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂固化物的最大特點(diǎn)是耐候性好?？s水甘油酯類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂2050年月進(jìn)展起來(lái)的一類(lèi)環(huán)氧樹(shù)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(lèi)樹(shù)脂的分子中含有極性較強(qiáng)的縮水甘油酯鍵，因此與縮水甘油醚型樹(shù)脂比較，其反響活性大，粘接強(qiáng)度高。它的特點(diǎn)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(shí)具有高反響性；c.與其他環(huán)氧樹(shù)脂的相容性好，可改進(jìn)一般環(huán)氧樹(shù)脂的性能；d.固化物的機(jī)械性能與雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂大體一樣，耐熱性低于AA型環(huán)氧樹(shù)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(qiáng)度。其主要缺點(diǎn)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(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂這類(lèi)樹(shù)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(shù)基，因此有自固化性，儲(chǔ)存期短。線型脂肪族類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂它是以脂肪族烯烴的雙鍵用過(guò)氧化物環(huán)氧化而制得的環(huán)氧樹(shù)脂。在其分子構(gòu)造中沒(méi)有苯環(huán)、脂環(huán)和雜環(huán)，只有脂肪鏈。國(guó)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(shù)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(diǎn)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(lèi)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(diǎn)，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(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂是含有兩個(gè)脂環(huán)環(huán)氧基的低分子化合物。這類(lèi)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(guò)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(shù)脂的特性如下：從分子構(gòu)造上來(lái)看，脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂的分子構(gòu)造中沒(méi)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(shù)脂要小；脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂是低分子化合物，黏度小，工藝性好，耐候性好。設(shè)計(jì)產(chǎn)量30萬(wàn)噸涂料成分及配方設(shè)計(jì)涂料成分選擇酚醛樹(shù)脂固化的環(huán)氧樹(shù)脂漆酚醛樹(shù)脂固化的環(huán)氧樹(shù)脂漆，是環(huán)氧樹(shù)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(shù)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(jī)械強(qiáng)度高，漆的貯存穩(wěn)定性較好。涂刷工藝設(shè)計(jì)工藝方案設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)利用高壓無(wú)氣噴涂法，通過(guò)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(jī)，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(shí)快速膨脹而霧化。工藝方案局部設(shè)計(jì)高壓無(wú)氣噴涂裝置包括：動(dòng)力源，高壓無(wú)氣噴涂機(jī)，涂料槽，輸漆高壓管，噴槍?zhuān)瑖娮斓?。設(shè)計(jì)計(jì)算及主要參數(shù)涂料用量計(jì)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(wú)氣噴涂法，也稱(chēng)無(wú)氣噴涂，它利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)高壓泵，使涂料增壓至11-25MPa通過(guò)軟管和噴槍噴出，或得高壓的涂料離開(kāi)噴嘴時(shí)，快速霧化成極細(xì)的微粒，噴射至被涂物外表形成均勻的涂膜 。4.2無(wú)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?zhuān)?-噴嘴所選涂刷工藝的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：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(duì)環(huán)境的污染；缺點(diǎn)：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(wú)氣噴涂設(shè)備變得簡(jiǎn)單浩大，因而其應(yīng)用受到限制。涂刷施工車(chē)間設(shè)計(jì)涂刷車(chē)間設(shè)計(jì)平面設(shè)計(jì)涂裝車(chē)間的特點(diǎn)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(guò)固化形成涂膜，可對(duì)制品起到保護(hù)作用和裝飾作用；它涉及機(jī)械、化學(xué)、高分子、電化學(xué)和自動(dòng)掌握等的多門(mén)學(xué)科綜合型技術(shù)，同時(shí)在整個(gè)涂裝生產(chǎn)過(guò)程中又有廢水、廢氣和廢渣的產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，再則涂裝設(shè)備大局部是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，本身體積浩大；各種公用管道繁雜，涂裝車(chē)間設(shè)計(jì)具有肯定簡(jiǎn)單性，尤其設(shè)計(jì)現(xiàn)代化涂裝車(chē)間是極其繁重的工藝，既要承受先進(jìn)涂裝技術(shù)來(lái)保證產(chǎn)品外表質(zhì)量，又要留意環(huán)境保護(hù)工作。涂裝車(chē)間設(shè)計(jì)的根本原則在進(jìn)展涂裝車(chē)間設(shè)計(jì)的工作中，要求產(chǎn)品涂裝工藝合理，承受的技術(shù)先進(jìn)、牢靠、安全，要將成熟的科技成果應(yīng)用于設(shè)計(jì)、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(jì)總體合理，綜合經(jīng)濟(jì)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(cái)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(jì)方案車(chē)間總面積42m×20m=840m2設(shè)計(jì)具風(fēng)光積設(shè)計(jì)區(qū)域

區(qū)域個(gè)數(shù)

設(shè)計(jì)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(chǔ)存室15×2.5掌握室15×2.5檢驗(yàn)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(chǔ)存區(qū)1人噴涂后鑄鐵儲(chǔ)存區(qū)1人預(yù)處理室2人噴涂室2人烘干室2人檢驗(yàn)室2人清潔人員2人叉車(chē)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(jì)平面圖〔3〕車(chē)間設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：車(chē)間設(shè)計(jì)運(yùn)輸路線便利，節(jié)約時(shí)間；每個(gè)室的設(shè)計(jì)都很合理；設(shè)計(jì)面積合理，既保證夠用，又不鋪張。缺點(diǎn)：噴涂室在車(chē)間中間，可能導(dǎo)致車(chē)間內(nèi)空氣較差；因藥考慮到房間位置，有些窗戶的設(shè)計(jì)由于風(fēng)向問(wèn)題欠佳。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析本錢(qián)分析1〕每根管道涂刷用時(shí)計(jì)算〔管子移動(dòng)速度10.8m/min〕：T=6/10.8=0.56min/根2〕每天產(chǎn)量計(jì)算：24×60/0.56=2571〔根〕3〕年產(chǎn)量計(jì)算〔360天〕：2571×360=925560〔根〕4〕原料本錢(qián)涂裝前1噸鑄鐵輸水管道需要3800元，共生產(chǎn)30萬(wàn)噸鑄鐵，所以鑄鐵管涂裝前