球墨铸铁管的质量控制

　 

　　一、 概述
　　公开的资料表明，现代球墨铸铁是美国国际镍公司(INCO)青年科研人员麦里斯(K.D.Millis)首先在1942年年初研究（research)成功的。随后，莫勒的研究工作与论文的及时发表推进了现代球墨铸铁技术的公开及工业应用的进程，性能优异的球墨铸铁被逐渐推广并运用于铸造行业的各个领域。
　　1950年，法国的圣戈班穆松桥，这家世界上最早的开始生产管道的公司，开始了从灰口铸铁管向球墨铸铁管转型研究和生产。经过10年的工艺技术革新和市场推广，圣戈班穆松桥成功地完成了管道行业这场新技术革命的飞跃。现今，圣戈班穆松桥管道系统公司年生产能力达到170万吨，先后在全球范围内建立了20多家管道和管件生产基地，成为世界上最大的一家管道系统跨国公司。
　　我国于80年代末开始球墨铸铁管的生产，年产量由1990年的10万吨增加到2003年的190万吨，生产厂商达到30余家，年生产能力达到300万吨。我国供水行业经过10多年的球墨铸铁管的工程应用，便捷快速的安装、优越的材质性能、独特的接口形式、良好的防腐效果均得到市场的认同和实际的考验，目前已成为供水行业最主流的管材，并将得到更进一步的推广。
　　基于良好发展前景，球墨铸铁管行业出现了过度膨胀的势头。厂家众多，质量水平良莠不齐，价格竞争(competition)激烈，如此的市场行为不但损坏了制造商(又名:生产厂商)的利益，同时也给用户选择管材带来了困惑。本文从球墨铸铁管的生产质量控制（control)方面进行阐述，以反映出产品质量水平的优劣，力求给投资建设单位在甄别球墨铸铁管材质量水平方面带来新的启示。
　　二、 工艺( technology)过程质量控制
　　1．生产(Produce)工艺
　　球墨铸铁管的工艺( technology)已经相当成熟。工艺基本如下：
　　- ≤DN1000，多采用水冷金属型离心工艺生产，少数使用热膜离心工艺进行生产；
　　- >DN1100，多采用热膜离心工艺进行生产，少数采用树脂砂型离心工艺生产。
　　虽然大多数生产商工艺相同，如采取水冷金属型离心工艺生产，但成品的球墨铸铁管质量水平还是参差不齐，主要问题在于技术力量和经验差异，贯穿整个工艺过程中的质量控制严紧与疏松，以及生产管理的高低。球墨铸铁排水管是供水管材的首选，具有很高的性价比。与PE管材相比，从安装时间上，球墨管比PE管安装更简单快捷，且安装后内外承压力更好。球墨铸铁管在生产中就进行了内外防腐处理，给用户安装带来了方便，但也增加了用户检查内在质量的难度。那么，客户在参观考察供应商更应该注重管道内在质量的检查：工厂的整体环境，试验的原始数据，工人的操作程序，甚至检测工具的摆放等细小环节也不放过。
　　圣戈班管道系统公司（Company）非常注重于全过程的自动控制，每一个环节、每一个步骤（procedure)均设定严格操作规程和检验标准，并进行详尽的过程记录，从而生产出持续稳定、高质量的产品。球墨铸铁消防管球墨管规格一般指内径，PE管规格一般指外径，因为同等规格条件下，球墨管能实现更大的径流量；从综合安装维护造价来看，球墨管有着更加优越的性价比。内壁喷锌，水泥沙浆防腐材料等。我们可以看到一小部分国内厂家的质量控制并不严谨，甚至一些必要的检测设备都没有，或者是检测设备如同虚设，这样的管道质量就很难保证。
　　2．产品标准
　　一般的球墨铸铁管的生产(Produce)企业都将遵从ISO2531和GB13295的产品标准，也有一些厂家采用更多的标准，如圣戈班管道系统公司同时还遵从更严格的EN545的标准。事实上，仅仅拥有这些标准还是不够的。产品标准不可能将生产的全部过程都详细规定，更多的是要求最终的产品应当达到怎样的指标。例如，在ISO2531和GB13295提出机械性能指标：
　　 类型最小抗拉强度Rm
MPa最小延伸率 A
%
DN40~2600DN40~1000DN1000~2600
离心铸铁管420107
非离心铸铁管和管件42055
 
　　这些性能指标的实现，产品标准中并没有给定，这就要求球墨铸铁管的生产企业都应该制定更为详细的厂标或内部标准。为了达到更高的产品质量，圣戈班管道(Conduit)系统公司不但实施了详尽的内部标准，而且其内部标准甚至高出了这些产品标准。如，增加管道的检测频率，不允许对管道进行焊补和胶补，等等。
　　3．关键工艺
　　球化处理(processing)、管道退火等关键技术环节直接联系到球墨铸铁管的成品质量。球化效果（effect）是对机械性能指标（target aim)的预判断，退火处理的好坏决定了渗碳体、珠光体的去除。高水平的球管厂家在关键环节的控制中，拥有非常成熟的技术经验。各种参数的把握，设备运行的稳定性，严密的检测监控措施保证了持续的高质高效的生产。一些新起的的球管厂家，对球墨铸铁管的技术参数的把握不够深刻，甚至缺乏基本的生产经验。而一些老的厂家也面临着技术力量不足，设备陈旧等问题。所以说，他们的产品(Product)质量是不稳定的。由于价格低廉，这些产品依然有它的市场份额，但对供水企业来说，购买这些产品并不意味着你节约了多少投资，而是意味着你承担了多大的风险。
　　在市场中我们可以看到，有一种管道假冒的球墨铸铁管的存在，它是一种经过球化处理，而没有经过退火处理的铸铁管，我们称之为铸态连铸球墨铸铁管。其性能指标（target aim)根本达不到球墨铸铁管产品标准的要求，甚至某些指标还不如灰口铸铁管。可以说，它只有球管之名，而无球管之实，但却损害了球铁管的声誉，所以说供水企业在供应商的选择时，应当保持清醒的头脑，保持慎之又慎的科学态度。
　　4．安装尺寸
　　承插口的尺寸应当符合GB13295的标准（其中最重要的是d2、d3、d4、d5），过松的接口尺寸不能保证其密封性，而过紧的接口尺寸则会影响管道的正常安装。正常的做法是采用通止规对每一根管道的接口尺寸进行测量，对工程中必要的剪切管则需要三分之二管长的外径测量，以保证管道的正常安装。实际上，一些生产厂家连这种起码的检测工具都没有，各种安装事故的存在也就不足为奇了。
　　目前圣戈班管道系统(system)公司推出了一种全新的接口形式，止脱胶圈，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脱离。这种效果独特、安装简单的新产品很快得到了用户的认同，但同时也是对管材的安装尺寸更大的考验。止脱胶圈具有密封与止脱的双重功能，这一切都倚重于管材尺寸的严格保证，如果仅仅考虑密封性能，即使接口较松，也不影响其密封效果，但止脱的要求就无法满足了。
　　另外，管道安装工程是人民生产和生活的头等大事，工期往往都被在严格地限定，因安装问题造成的工期延误，这不仅仅是经济上的损失，社会上的影响也是非常巨大的。
　
　　三、 锌层控制
　　球墨铸铁管一般采用锌加沥青作为外防腐形式，防腐效果也十分良好。圣戈班穆松桥通过研究发现，外防腐组成方式：锌层+沥青漆具有密不可分优良的防护效果，其中的锌层起着决定性的作用（role）。大量试验结果和工程实际调查数据均表明了锌层的重要性。锌层作为一层活跃的保护层，其防护性能主要体现在以下三个方面：
　　1． 电化学保护
　　2． 形成稳定的保护层
　　3． 损伤的自我愈合
　　由于锌层的防护效果十分突出，价格也比较低廉，目前是世界范围内最基本的防腐措施。但我国的有些供水企业，没有意识到锌层防腐的重要性，而是一味追求价格便宜，人为地省去锌层，从长远的经济角度来看，这是得不偿失的。
　　通过以下试验，我们可以看到锌层在不同密度量的情况下的不同防腐(anticorrosion)效果。
　　1． 试验将球墨铸铁管的喷锌层分为三组：a）喷锌量为130g/m2，b）喷锌量为80g/m2，c）无喷锌。
　　2． 土壤条件：土壤电阻率为200Ωcm的腐蚀(释义:指腐烂、消失、侵蚀等)性较强的粘土层。
　　3． 埋藏时间：10年。
　　试验表明：
　　a） 喷锌量为130g/m2，管道基本没有出现锈蚀点。球墨铸铁管是指使用18号以上的铸造铁水经添加球化剂后，经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管材，简称为球管、球铁管和球墨铸管等。主要用于自来水的输送，是自来水管道理想的选择用料。
　　b） 喷锌量为80g/m2，管道出现了少许锈蚀点。
　　c） 无喷锌，管道出现了大量而且严重的锈蚀点。
　　一些球墨铸铁管的生产商也为了迎合价格(price)战中的胜出，采取了错误的做法：
　　1． 采用单层沥青漆防腐，省去锌层的喷涂。这种做法国内较为常见。由于购买方对锌层的不重视，生产商仅喷涂一层沥青漆。这种防腐效果是显而易见的，如果将管道在露天仓库堆放几个月，管道通体都会出现严重的锈蚀点，或大面积的腐蚀。
　　2． 采用富锌漆涂层，而不是金属锌的高压电喷涂层。厂家根本没有喷锌设备，由于购买方的要求，只好涂敷富锌漆来代替金属锌层。敷富锌漆的防腐效果无法与金属锌层相比，使用寿命也大打折扣。
　　3． 虽然是金属锌的高压电喷涂层，涂层并不达标。ISO4179中要求，喷锌量必须达到130g/m2以上，否则，应视为不合格产品(Product)。在实际中，喷锌层之上还有一层沥青漆的覆盖，客户很难察觉锌层量的多少；而管道埋入地下，短期之内不可能知道其使用寿命，所以这种做法很具有欺骗性。圣戈班管道系统公司对锌层的检测相当严谨，采用米拉条的检测方法来满足锌层量的达标，并将检测结果详细记录，所以在客户的反馈(feedback)中，经常可以听到，圣戈班的管道外防腐是做的最好的。这也从侧面反映出，某些厂家管道的喷锌并没有达到应有的要求。
　　4． 工艺上的原因导致金属锌层的喷涂效果不佳。合格的喷锌层应当具有很强的附着力和均匀性，很难在运输和安装(ān zhuāng)过程中刮伤或脱落。在市场上，我们却可以看到，一些供应商的锌层喷涂的效果并不理想，出现了因锌层的质量不佳导致的防腐失效的情况。见下图：
　　四、 焊补与胶补
　　球墨铸铁管的生产工艺中会出现一些铸造缺陷，如气孔、重皮、颈缩，甚至一些影响到管道正常使用寿命的缺陷，如，深裂纹，渗漏，等等。国内的很多厂家由于生产技术不足，造成管道废品率较高，所以经常采用焊补和胶补的方法(method)来修复管道。产品标准中并没有限定管材不允许焊补和胶补，而修补过的管道经过锌层和沥青（成分:沥青质和树脂)漆涂敷，从外表面上看是无法知晓的，所以这种方法很是被多数厂家赏识，即可以用来提高管道的表面质量，又可以提高管道的成品率。事实上，这种行为是不可取的。理由如下：
　　1． 球墨铸铁上很难得到高质量的焊补。
　　2． 焊补过程将会改变该处的球墨铸铁的金相组织。
　　3． 修补部位可能留下一个缺陷，比如夹渣。它会加速腐蚀(释义:指腐烂、消失、侵蚀等)速度。
　　4． 修补仅限于管道表面，如果是影响正常使用的深裂纹，裂纹依然存在。
　　5． 管道在输水过程中，水压是千变万化的，再有高出正常压力(pressure)的几倍或几十倍的水锤的影响，都将使缺陷处成为最薄弱的环节。
　　6． 外部的流动与固定负荷的作用，环境的变化（如地震、温差），都可能使缺陷处成为漏水点。
　　7． 内外压作用的加剧影响。
　　焊补和胶补管的做法虽然提高了管道的表面质量，却掩盖了缺陷存在的事实。而对于使用者来说，光洁的外表下面竟然隐藏着严重缺陷，客户如何能满意呢？介于焊补和胶补的种种弊端，圣戈班管道系统公司制定特别制度——不允许对管道进行焊补和胶补，所有存在影响正常使用的缺陷的管道，或水压试验中漏水的管道，全部报废处理。这从根本上杜绝了影响管道质量缺陷的存在，同时也保护了用户的长期的利益。
　　五、 结束语
　　随着球墨铸铁管在我国的十几年的蓬勃发展，质量水平也在不断地提高，但是我们也应清醒地看到，我国整体的球墨铸铁管的发展水平与西方发达国家还存在着一定的差距。圣戈班管道系统公司于1997年从法国来到中国，不仅带来了先进的技术和管理经验，同时其高质量的产品(Product)也推动了国内其他厂家不断技术革新，提高产品质量，以在激烈的市场竞争中求得一席之地。
　　另一方面，随着我国经济的高速增长，国人的质量意识也在不断增强。供水企业也屏弃了一些只求短期效益(benefit)的陈旧观念，越来越意识到长期投资利益的重要性，对管材质量要求也就越来越高。通过供需双方的共同努力，我相信我们的管材行业有着更加灿烂的明天。