管件内涂料及其实施方法和机器以及由该涂料涂覆的管件

摘要

本发明涉及用于涂覆具有大曲率内壁(4)的管件(1)、尤其是金属管件内表面的涂料。所述涂料包括一种固体填料和一种液体。液体是一种碱性硅酸盐溶液,固体填料包括砂、占质量20%至30%的与液体反应进行化学凝固的粘合剂、以及占质量4%至10%的增塑添加剂。固体填料和液体以0.35至0.45左右的液体/粘合剂质量比进行混合(在混合器5中)。本发明适用于排放废水的球墨铸铁管。

说明书

本发明涉及一种用于具有大曲率内壁的管件、尤其是金属管件的内涂料。

本发明尤其适用于排放废水的球墨铸铁管。

这种管输送一些腐蚀性很强的介质，尤其是在热带国家，这些介质会在管中产生源于细菌作用的腐蚀，例如硫腐蚀，更一般的是酸腐蚀。

为了限制这些腐蚀作用，人们采用各种各样的保护管件的内涂层，例如使用由高铝水泥砂浆固化或由环氧树脂涂料固化而获得的涂层。

本发明旨在提出一种特别有效而大规模使用起来成本低的防止具有大曲率内壁的管件腐蚀的涂层。

为此，本发明涉及一种用于具有大曲率内壁的管件尤其是金属管件的内涂料，其特征在于，这种内涂料包括一种固体填料和一种液体，液体是一种碱性硅酸盐溶液，固体填料包括砂、占质量20％至30％的与液体反应进行化学凝固的粘合剂、以及占质量4％至10％的增塑添加剂，固体填料和液体用于以0.35至0.45左右的液体/粘合剂质量比进行混合。

根据实施例，本发明涂料可具有以下一个或若干特征：

-固体填料中，作为增塑添加剂，包括占质量2％至7％的细硅石，尤其是粒度小于100微米的细硅石；

-固体填料中，作为增塑添加剂，包括占质量0.4％至0.6％的三聚磷酸盐；

-固体填料中，作为增塑添加剂，还包括低于质量1％的新戊二醇，和/或低于质量0.5％的醋酸铜；

-粘合剂包括占质量约10％的硅石微粒和90％的飞灰，液体是一种硅酸钾溶液。

本发明还涉及一种用例如上述涂料涂覆具有大曲率内壁的管件、尤其是金属管件的内涂层的方法，其特征在于：

-以0.35至0.45左右的固体填料的液体/粘合剂质量比对物料的固体填料和液体进行混合，获得一种基本均匀的糊状混合物，

-将所获得的混合物基本匀称地涂覆在所述管件的内壁上，以及

-尤其是通过加热管件，使所涂覆的涂层固化，形成一层主内涂层。

根据实施例，本发明方法可具有以下一个或若干特征：

-由于管件基本呈圆柱形，因此，使管件围绕其轴线转动，以便通过离心作用压实涂层，

-这种通过离心作用进行压实的操作是在所述混合物涂覆在所述内壁上之后进行的，

-由于管件基本呈圆柱形，因此，通过一个喷管的挤压，以及通过喷管相对于管件内壁的螺旋形相对移动，将所获得的混合物涂覆在管件的内壁上，以便在所述内壁上形成一种螺旋形混合物涂层，

-通过离心作用进行压实时管的转速比混合物涂覆期间管的转速大得多。

本发明还涉及一种管件、尤其是金属管件，这种管件具有大曲率内壁，在内部涂覆有一层采用例如上述方法而获得的内涂层，其特征在于，主内涂层的厚度约为1.5毫米至15毫米。

本发明还涉及一种管件，这种管件包括一个管、尤其是金属管，该管在内部涂覆有一层由一种砂浆、尤其是高铝水泥砂浆固化而获得的中间涂层，限定一个大曲率的内壁，该壁涂覆有一层通过例如上述方法而获得的主内涂层，其特征在于，主内涂层的厚度约为1.5毫米至8毫米。

管件可呈圆柱形，其内径可约为40毫米至2000毫米。

最后，本发明涉及一种尤其是采用例如上述方法将一种糊状混合物涂覆在一个基本呈圆柱形的管件的内壁上的机器，其特征在于，这种机器包括：一个挤压喷管，具有一个供料孔和一个长方形前出口；一个混合器，配有供给固体填料和液体以形成混合物的供料件；一些使混合器连接到喷管供料孔上的连接件，配有泵送件；一些喷管支承件，用于使喷管出口基本与管件轴线相平行地定位在管件内壁附近；以及一些使长方形出口相对于内壁进行螺旋形相对移动的构件。

参照附图和非限制性实施例，本发明将得到更好地理解。

附图如下：

图1是局部侧向示意图，示出本发明的涂覆一个管件的内涂层的方法，所述管件以纵向局部剖视图示出，

图2是沿图1所示挤压喷管的沿II-II线的放大剖视图，

图3是本发明一个管件的纵向局部半剖视图，

图4类似于图3，示出本发明的另一个管件。

图1示出一个用于排放废水的球墨铸铁管1以及一个用于将一种糊状混合物3涂覆在管内壁4上的机器2。

管1的内径d约为40毫米至2000毫米，通常为1000毫米左右，因此，内壁4具有大曲率。

机器2主要包括一个用于制备水泥砂浆的混合器5，一个对混合物3进行挤压的挤压喷管6，支承喷管6的支承件7，一条将混合物3供给喷管6并配有一个泵9的供料线8，以及使管1相对于喷管6进行螺旋形移动的构件。这些构件通常可以包括一个滑架100，该滑架在机器的固定机座101上移动，并配有管的保持件，保持件的滚轮102与一个马达103连接，以便驱动管1围绕其轴线进行转动。

混合器5配有搅拌件11以及固体填料供料件11A和液体供料件11B。

如图1和2所示，喷管6是一个一般呈圆柱形的金属件，布置成其轴线基本平行于管1的轴线X-X。

该喷管6由一个管12穿过，该管12一方面通过一个基本呈圆形的孔14和喷管6的一个供料收敛管15通到喷管6的后纵向面13，另一方面在侧面与喷管6的一个出口前缝隙16(见图1左部)连通。该缝隙16的纵向轴线基本平行于喷管6的轴线。

如图1所示，喷管6的一个前边缘17局部限定缝隙16，径向朝外并朝喷管前部进行倾斜，以便缝隙16朝外扩大。

喷管6在缝隙16的后部(见图1右部)配有两个与喷管6同轴的环形凸缘18。这些凸缘18具有相同的径向厚度，彼此错开。这些凸缘18与管1内壁4的母线19相距一小段距离。喷管6定向成缝隙16与母线19相对。缝隙16与内壁4错开一个确定的距离。

缝隙16的出口截面面积基本等于喷管6的孔14的截面面积。

支承件7对于专业技术人员来说是传统类型的，与喷管6的后端20相连接。这些支承件7一方面适于固定喷管6相对于内壁4的径向位置以及缝隙16和内壁4之间的距离，如上所述，另一方面适于固定喷管6相对于机器的固定机座101的位置。

供料线8一方面与喷管6的供料孔14相连接，另一方面与混合器5的一个出口21相连接。

使管1相对于喷管6进行移动的构件，一方面适于使管1可以与其轴线相平行地以可调恒速v进行移动，另一方面适于使管1可以围绕其轴线以可调恒速ω进行转动，同时或不同时进行轴向移动。

糊状混合物3由一种包括一种固体填料和一种液体的物料进行混合而获得。

液体是一种硅酸钾溶液，比重通常约为1.43，一般为1.4至1.5，含有约40％的干提取物。

固体填料包括硅质砂、一种与液体反应而进行化学凝固的粘合剂、增塑添加剂以及玻璃纤维。

固体填料包括占质量约23％的化学粘合剂，这种化学粘合剂粒度小于80微米，由占质量约90％的飞灰和占质量约10％的硅石微粒组成。

固体填料还包括四种增塑添加剂。第一种增塑添加剂是细硅石，粒度小于100微米，平均直径为10微米至25微米，约占固体填料质量的5％。第二种增塑添加剂是三聚磷酸盐，约占固体填料质量的4％。

第三种和第四种增塑添加剂是辅助添加剂，一起占主要固体填料质量的1.5％以下，分别由新戊二醇和醋酸铜组成。

固体填料的其余物料是粒度为80微米至800微米的硅质砂，其中加入通常约占质量0.5％的少量玻璃纤维。

固体填料和液体以约为40％的液体/粘合剂质量比，即以约为0.09的液体/固体填料质量比加入到混合器5中。

固体填料和液体由混合器5在数分钟内进行混合，以获得一种基本均匀的混合物3。

然后，混合物3经过供料线8通过泵9送往喷管6。

这种混合物3经过喷管6通过挤压涂覆在内壁4上。

管1的移动件同时确保管1与其轴线相平行地进行移动并且确保管1围绕其轴线进行转动(如图1中箭头所示)，以便缝隙16相对于内壁4进行螺旋运动，缝隙16与内壁4保持一个恒定距离，缝隙16的纵向轴线平行于管1的轴线。

通过适当调节速度v和ω保持缝隙16和内壁4的位置和相对移动，由此在内壁4上形成一层呈螺旋带形状的混合物3涂层22。

螺旋带22的厚度e基本等于缝隙16和内壁4之间的距离，因此，等于凸缘18的径向尺寸。该厚度最好为1.5毫米至15毫米。

速度v和ω调节成使涂层22的相连螺旋圈23进行连接。涂层22的内表面24具有相连螺旋圈23进行连接的一种螺旋螺纹25。

在混合物3如上所述涂覆在内壁4上之后，从管1中抽出喷管6，然后，借助于管1的移动件使管1围绕其轴线进行转动。这种操作可以通过离心作用压实涂层22，并且使表面24光滑，尤其是去除螺纹25。

最好以一种大于60g、例如约为100g的加速度对涂层22进行离心作用处理。管1在进行离心作用处理时的转速比管1在涂覆混合物3期间的转速大得多。

然后，在其纵向两端阻塞管1，以便加速已涂覆混合物3的固化，将管1置于一个干燥炉中，在约30℃至110℃最好是30℃至50℃的温度下对管1进行加热。对于后一个温度范围来说，所需加热时间可约为10小时，就更高的温度而言，所需加热时间可约为1小时。

凝固和固化反应是一种放热化学反应，参加反应的一方面是液体中的硅酸钾，另一方面是固体填料(尤其是粘合剂)中的硅酸铝和硅石。因此，形成一种基本上由SiO₄和AlO₄四面体三维晶格构成的玻璃质物质。K⁺离子位于晶格的空位中，可以确保玻璃质物质的电平衡。

由涂层22固化而成的涂层26(见图3)是匀称的，具有非常良好的附着在内壁4上的附着力，尤其是比由水泥砂浆固化而成的涂层的附着力更强。所述涂层26还具有非常良好的抗椭圆化强度和抗震强度，其孔隙率小于由水泥砂浆固化而成的涂层的孔隙率。由于对涂层22进行上述的离心作用处理，因此，涂层26的孔隙率尤其得到减小。所获得的涂层26的厚度基本等于涂层22的厚度e。

另外，所述涂层26具有非常良好的抗酸性介质腐蚀的强度。

所获得的混合物3本身具有良好的可操作性。因此，这种混合物的可操作持续时间约为4小时，也就是说，从物料的固体填料和液体开始进行混合时起，到搅拌而获得的混合物涂覆在要涂覆的壁上，这种混合物的流动时间可达4小时左右。另外，涂层22具有良好的附着在要涂覆的内壁4上的附着力，因此，可以在工业上使用在具有大曲率的壁上，尤其是使用在内径为40毫米至2000毫米的管的内壁上。

一般说来，用于获得混合物3的物料的固体填料可具有占质量2％至7％的细硅石、占质量0.4％至0.6％的三聚磷酸盐、直至占质量1％的新戊二醇、直至占质量0.5％的醋酸铜、占质量20％至30％的粘合剂，固体填料的其余部分大部分由硅质砂和少量玻璃纤维构成。

为获得混合物3而确定的液体/粘合剂质量比最好为0.35至0.45。

当然，喷管6和管1的螺旋形相对移动也可以通过使管1围绕其轴线转动以及例如借助于一个伸缩臂使喷管6与管1的轴线相平行地进行移动而获得。

也可以借助于一个涡轮机确保混合物3涂覆在内壁4上。

图4示出将内涂料用于一个管1，该管1具有一个球墨铸铁管27，其内壁4预先以传统方式涂覆有一层由高铝水泥砂浆固化而获得的中间涂层28。采用类似于图1所示的方法，将从涂料获得的混合物3涂覆在中间涂层28的具有大曲率的内壁29上，然后，这种已涂覆的混合物3进行固化，形成一层从内部覆盖中间涂层28的主涂层30。

主涂层30的厚度最好约为1.5毫米至8毫米。

涂层30具有良好的附着在中间涂层28上的附着力、良好的抗震强度、小孔隙率，与中间涂层28一起具有良好的抗椭圆化强度，并且具有非常良好的抗酸腐蚀强度。