(ANSI/AWWA C224-17 修订版)
美国自来水厂协会标准
输水钢管及管件用尼龙11基聚酰胺涂层与内衬
生效日期:2024年10月1日
首版于2020年6月7日经协会董事会批准发布
本版本于2024年3月13日获批
2024年3月19日经美国国 家标准协会(ANSI)批准
美国自来水厂协会
自1881年起制定ANSI标准
版权声明
版权所有©2024 美国自来水厂协会
美国印刷
未经出版方书面许可,不得以任何形式、任何方式(包括电子扫描、录音、各类信息存储与检索系统)复制或传播本出版物的任何内容,禁止对本材料进行复制和商业使用。相关许可申请与咨询请发送邮件至permissions@awwa.org。
印刷版ISBN-13:978-1-64717-186-5
电子版ISBN-13:978-1-61300-713-6
数字对象标识符(DOI):https://doi.org/10.12999/AWWA.C224.24
委员会人员信息
评审并修订本版本的输水钢管制造商技术咨询委员会(SWPMTAC)C224工作组,修订期间人员组成如下:
• 大卫·席尔普,主席
• 阿什利·弗莱彻,副主席
• A.弗莱彻,澳大利亚墨尔本澳大利亚干线管道有限公司特约顾问
• G.拉森,美国得克萨斯州特克萨卡纳史密斯-布莱特公司
• D.利比,美国马萨诸塞州韦斯特伍德蔡斯公司
• D.席尔普,美国宾夕法尼亚州普鲁士王市阿科玛公司
• G.泰特,英国希钦克莱恩/维京约翰逊公司
负责本标准评审与批准的AWWA钢管标准委员会,批准期间人员组成如下:
• 小约翰·H.班贝,主席
• 罗伯特·J.卡德,副主席
• 约翰·L.卢卡,秘书
综合利益相关方委员
• S.A.阿尔瑙特(候补),美国得克萨斯州达拉斯斯坦泰克公司
• 小约翰·H.班贝,美国科罗拉多州阿瓦达班贝工程服务公司
• R.J.卡德,美国得克萨斯州休斯顿洛克伍德-安德鲁斯-纽纳姆有限公司
• R.L.吉布森,美国得克萨斯州沃斯堡弗里兹-尼科尔斯有限公司
• M.D.戈塞特,美国科罗拉多州丹佛HDR工程有限公司
• M.B.霍斯利(候补),美国堪萨斯州欧弗兰帕克霍斯利工程有限责任公司
• R.伊萨,美国得克萨斯州麦金尼AECOM公司
• C.H.柯比(候补),美国得克萨斯州休斯顿洛克伍德-安德鲁斯-纽纳姆有限公司
• R.A.库法斯,加拿大不列颠哥伦比亚省阿伯茨福德挪威腐蚀与检测服务有限公司
• A.S.莫恩(候补),美国得克萨斯州达拉斯弗里兹-尼科尔斯有限公司
• D.L.麦克弗森(候补),美国北卡罗来纳州夏洛特HDR工程有限公司
• A.默多克,美国犹他州霍勒迪雅各布斯公司
• R.奥尔特加,美国得克萨斯州休斯顿奥罗拉技术服务公司
• E.S.拉尔夫(联络员,无表决权),美国科罗拉多州丹佛AWWA标准工程师联络官
• J.R.斯诺,美国科罗拉多州丹佛斯坦泰克公司
• A.M.斯坦顿,美国加利福尼亚州帕萨迪纳布莱克&维奇公司
• W.R.惠登,美国佛罗里达州温特帕克伍尔珀特公司
生产商委员
• H.H.巴尔达基扬,美国加利福尼亚州格伦代尔顾问
• D.德尚,美国科罗拉多州奥罗拉德尚基础设施服务公司
• D.W.邓克,美国加利福尼亚州里亚尔托汤普森管道集团
• B.D.凯尔,美国犹他州盐湖城西北钢管公司
• J.L.卢卡,美国南卡罗来纳州哥伦比亚美国螺旋焊管公司
• R.D.米尔克(候补),美国北卡罗来纳州罗利西北钢管公司
• L.普林斯卢,美国宾夕法尼亚州伊斯顿唯特利公司
• B.E.里普利(候补),美国南卡罗来纳州列克星敦唯特利公司
• G.E.鲁赫蒂(候补),美国佛罗里达州蓬塔戈尔达顾问
• B.P.辛普森(候补),美国阿拉巴马州伯明翰美国铸铁钢管公司
• R.吴(候补),美国得克萨斯州大草原城汤普森管道集团
用户委员
• L.亚当斯,美国科罗拉多州丹佛美国垦务局
• G.A.安徒生,美国纽约州小颈市纽约市供水局
• B.程,加拿大不列颠哥伦比亚省本拿比大温哥华地区水务局
• B.方丹,美国加利福尼亚州圣迭戈圣迭戈县水务局
• J.福克斯,美国佛罗里达州克利尔沃特坦帕湾水务公司
• J.加西亚(候补),美国加利福尼亚州拉文南加州大都会水区
• S.哈坦,美国得克萨斯州沃斯堡塔兰特地区水务局
• M.洛比克,美国马萨诸塞州斯普林菲尔德斯普林菲尔德给排水委员会
• T.彭,美国加利福尼亚州洛杉矶南加州大都会水区
• G.雷蒙(联络员,无表决权),美国阿肯色州小石城小石城水资源管理局标准委员会联络员
• V.斯库特尔尼库,美国加利福尼亚州洛杉矶洛杉矶水电局
• J.谢(候补),美国加利福尼亚州洛杉矶洛杉矶水电局
• M.特尼(候补),美国科罗拉多州丹佛丹佛水务公司
目录
所有AWWA标准均遵循下述通用格式,特定标准可能存在少量格式差异。
章节 | 内容 | 页码 |
前言 | ⅶ | |
Ⅰ | 引言 | ⅶ |
Ⅰ.A | 背景 | ⅶ |
Ⅰ.B | 发展历程 | ⅶ |
Ⅰ.C | 认可度 | ⅶ |
Ⅱ | 特殊问题 | ⅸ |
Ⅲ | 本标准的使用 | ⅸ |
Ⅲ.A | 采购方可选条款与替代方案 | ⅸ |
Ⅲ.B | 标准的修改 | ⅹ |
Ⅳ | 主要修订内容 | ⅹ |
Ⅴ | 意见反馈 | ⅹ |
标准正文 | ||
1 | 总则 | 1 |
1.1 | 范围 | 1 |
1.2 | 目的 | 2 |
1.3 | 适用范围 | 2 |
2 | 规范性引用文件 | 2 |
3 | 术语和定义 | 4 |
4 | 技术要求 | 4 |
4.1 | 设备 | 4 |
4.2 | 材料与工艺 | 5 |
4.3 | 涂层体系 | 5 |
4.4 | 表面处理 | 5 |
4.5 | 聚酰胺体系施工 | 6 |
4.6 | 管件与异型件的涂层涂覆 | 8 |
4.7 | 涂层修复 | 9 |
4.8 | 现场焊接接头 | 10 |
4.9 | 现场施工规程 | 11 |
5 | 验证 | 10 |
5.1 | 涂层材料预认证 | 10 |
5.2 | 涂层与内衬体系要求 | 10 |
5.3 | 质量保证与记录 | 13 |
5.4 | 采购方的检验与测试 | 13 |
5.5 | 已涂覆聚酰胺体系的质量控制要求 | 13 |
5.6 | 拒收 | 15 |
6 | 交付 | 15 |
6.1 | 标识 | 15 |
6.2 | 包装与运输 | 15 |
6.3 | 合规声明书 | 16 |
附表
• 表1 聚酰胺粉末材料性能要求
• 表2 涂层体系预认证要求
• 表3 已涂覆聚酰胺体系质量控制要求
前言
本前言仅供参考,不构成ANSI/AWWA C224标准的正式条款。
Ⅰ 引言
Ⅰ.A 背景
尼龙11基聚酰胺涂层与内衬属于热塑性材料,常规施工方式为:在可控的工厂环境中,通过静电喷涂、流化床浸涂、预热工件喷涂、热喷涂、旋转涂覆等多种工艺,将干燥的聚酰胺粉末涂覆于预先涂有薄层环氧底漆的钢材表面(注:可根据工况选用其他适配底漆)。在规定温度下处理时,干燥的聚酰胺粉末熔融,在钢材表面形成均匀、连续的聚酰胺层;同时在热处理过程中,钢材表面与底漆之间、底漆与聚酰胺之间发生化学反应,实现聚酰胺层与钢材表面的粘接。
1970年,西德首 次将聚酰胺体系商业化应用于输水用钢材的腐蚀防护;美国市场的首 次应用据信在1985年,而在此之前的1983年,聚酰胺体系已被用于石油行业钢制管道的内壁防护。目前,聚酰胺钢材防护技术已广泛应用于油气勘探开采、给排水处理等多个行业,覆盖各类钢制构件的内外表面防护,也可用于泵、阀门、接头、流量计等配套钢制设备的防护。
Ⅰ.B 发展历程
ANSI/AWWA C224-01是首部专门针对聚酰胺涂层与内衬体系的标准,而在此之前,聚酰胺体系已依据ANSI/AWWA C550-01标准投入使用。后续版本分别于2006年2月12日、2011年6月12日、2017年1月14日经AWWA董事会批准发布,本版本于2024年3月13日获批。
Ⅰ.C 认可度
1985年5月,美国环境保护署(USEPA)与美国国 家卫生基金会(NSF)牵头的联盟达成合作协议,共同制定自愿性的第三方共识标准,以及饮用水直接和间接添加剂的认证体系。该联盟初始成员还包括水研究基金会(前身为AwwaRF)、州卫生与环境管理者会议(COSHEM),美国自来水厂协会(AWWA)和州饮用水管理者协会(ASDWA)后续加入。
在美国,饮用水接触类产品的监管权限归属于各州*,地方机构可选择制定比州级要求更严格的规定。为评估产品及产品中饮用水添加剂的健康影响,各州和地方机构可参考多项依据,包括:
1. 州或地方机构的专项政策;
2. 由NSF主导制定的四项标准:NSF/ANSI/CAN 60《饮用水处理化学品-健康效应》、NSF/ANSI/CAN 61《饮用水系统组件-健康效应》、NSF/ANSI/CAN 372《饮用水系统组件-铅含量》、NSF/ANSI/CAN 600《饮用水中化学品的健康效应评估与准则》;
3. 其他参考依据,包括AWWA标准、《食品化学品法典》、《水化学品法典》*,以及州或地方机构认定适用的其他标准。
多家认证机构可依据NSF/ANSI/CAN 61开展产品认证,各州或地方机构有权在其管辖范围内认可或授权认证机构,不同辖区对认证机构的资质认可存在差异。
NSF/ANSI/CAN 600(此前以附录A《毒理学评审与评估规程》的形式收录于NSF/ANSI/CAN 60和61中),对于USEPA未制定最终最大污染物限值(MCL)的物质,未规定其最大允许浓度(MAL)。非管控污染物的最大允许浓度,基于毒性测试指南(非致癌物)和风险表征方法(致癌物)制定。不同认证机构执行NSF/ANSI/CAN 600规程的具体方式可能存在差异。
ANSI/AWWA C224未对添加剂要求作出规定。本标准使用者应咨询具有管辖权的州或地方机构,以完成以下事项:
1. 确定添加剂相关要求,包括适用的标准;
2. 核实为饮用水接触/处理类产品提供认证的所有机构的认证资质状态;
3. 获取产品认证的最 新信息。
注:* 美国境外人员应联系当地具有管辖权的主管部门;* 上述两项出版物均可从美国国 家科学院出版社获取,地址:美国华盛顿特区西北区第五大街500号,邮编20001。
Ⅱ 特殊问题
Ⅱ.A 材料施工参考信息
本标准规定了常规工况下,地上、地下、水下敷设的输水用钢制构件聚酰胺内衬与涂层的使用要求,同时明确了保障体系长期使用性能(尤其是长期防腐性能)所需的聚酰胺体系质量要求。本标准所指常规工况,为聚酰胺体系制造商明确规定的、已知不会对聚酰胺体系产生不利影响的工况。
Ⅲ 本标准的使用
AWWA标准使用者有责任确认标准所述产品适用于其拟定的特定应用场景。
Ⅲ.A 采购方可选条款与替代方案
采购方应明确以下信息:
1. 采用的标准,即最 新修订版ANSI/AWWA C224《输水钢管及管件用尼龙11基聚酰胺涂层与内衬》;
2. 对本标准所需的任何例外条款;
3. 待涂覆钢制构件的管径、长度、壁厚、设计参数及敷设位置;
4. 对于非饮用水应用场景,是否要求符合NSF/ANSI/CAN 61《饮用水系统组件-健康效应》;
5. 待输送水体的温度、pH值及水质组分;
6. 联邦、州、省、地区和地方要求的细节;
7. 焊缝处理要求;
8. 管端聚酰胺涂层的预留长度;
9. 聚酰胺体系厚度要求;
10. 现场焊接接头的涂层与内衬处理要求;
11. 管道垫层与沟槽回填要求;
12. 检验要求;
13. 附着力测试的数量要求;
14. 交付要求;
15. 户外储存要求;
16. 是否要求合规声明书。
Ⅲ.B 标准的修改
对本标准条款、定义或术语的任何修改,均需由采购方明确指定。
Ⅳ 主要修订内容
本版本对标准作出的主要修订包括:
1. 更新了前言中第Ⅰ.C节认可度内容,采用了标准委员会最 新规范表述,新增了NSF/ANSI/CAN 372和NSF/ANSI/CAN 600的引用;
2. 新增第1.1.3节其他基材条款,与同类涂层和内衬标准的最 新修订内容保持一致;
3. 在第2章规范性引用文件、第4.2.2节认证条款中,新增了NSF/ANSI/CAN 600的引用;
4. 在第3章术语和定义中,新增了旋转涂覆的定义;
5. 更新了第4.2.1节材料内容,采用了标准委员会最 新通用规范表述;
6. 将原第4.3.1.1节保质期与储存要求调整至第6章,与同类涂层和内衬标准的格式保持一致;
7. 将表1、表2、表3调整至第5章,与同类涂层和内衬标准的格式保持一致;
8. 重新编排了第4.4节表面处理内容,与同类涂层和内衬标准的最 新修订内容保持一致,未变更表面清洁度的最 低要求;
9. 新增第4.5.1节底漆施工条款;
10. 扩充了第4.5.2节内容,补充了不同施工方法的详细要求;
11. 新增第4.6节管件与异型件的涂层涂覆条款;
12. 新增第4.9.2节焊接过程防护条款;
13. 表1中将流化床级粉末的最小粒径从104μm下调至95μm,以覆盖现有商业化产品体系;
14. 在第5.2.2.1节中补充了试样的详细要求;
15. 表2中将邵氏D硬度最 低要求从70下调至65,以覆盖现有商业化产品体系。
Ⅴ 意见反馈
如您对本标准有任何意见或疑问,可致电AWWA工程与技术服务部303.794.7711;致信至美国科罗拉多州丹佛市西昆西大街6666号,邮编80235-3098;或发送邮件至standards@awwa.org。
ANSI/AWWA C224-24 标准正文
(ANSI/AWWA C224-17 修订版)
美国自来水厂协会
致力于全球最珍贵的水资源
AWWA标准 输水钢管及管件用尼龙11基聚酰胺涂层与内衬
第1章 总则
1.1 范围
本标准规定了地上、地下、水下敷设的输水设备用钢管、连接件、管件及异型段(统称钢制构件)内外表面尼龙11基聚酰胺涂层与内衬体系的相关要求。聚酰胺体系为热塑性材料,常规情况下应在工厂或生产车间内完成涂覆施工。
1.1.1 最小管径
管道内壁聚酰胺体系施工的最小管径,应满足有效检验与修复的作业要求。对于管道接头,该最小管径通常为24英寸(600毫米);管径小于24英寸(600毫米)时,应就检验与修复方法咨询聚酰胺制造商。
1.1.2 最高使用温度
AWWA管道涂层与内衬标准均基于饮用水的使用温度制定。聚酰胺体系的最高使用温度,应遵循制造商的推荐值。
1.1.3 其他基材
当本标准被引用至碳钢以外的基材时,应咨询涂层制造商;本标准所列的表面处理方法、施工方法与性能数据,可能不适用于此类基材。
1.2 目的
本标准的目的是规定输水用钢制构件聚酰胺体系施工与应用的最 低要求,以最大化体系的长期使用性能,尤其是长期腐蚀防护性能。
1.3 适用范围
本标准可在输水用钢制构件聚酰胺体系的施工、应用与测试相关技术文件中引用。仅当本文件被明确引用时,本标准条款方生效,且仅适用于上述聚酰胺体系。
第2章 规范性引用文件
本标准引用了以下文件,其最 新版本在本标准规定范围内构成本标准的组成部分。当出现条款冲突时,以本标准要求为准。
• ANSI*/AWWA C203——《输水钢管用煤焦油防护涂层和内衬》
• ANSI/AWWA C209——《输水钢管及管件用胶带涂层》
• ANSI/AWWA C210——《输水钢管及管件用液体环氧涂料和内衬》
• ANSI/AWWA C216——《输水钢管及管件用热收缩交联聚烯烃涂层》
• ANSI/AWWA C217——《输水钢管及管件用微晶蜡和矿脂胶带涂层体系》
• ANSI/AWWA C222——《输水钢管及管件用聚氨酯涂料和内衬》
• ANSI/AWWA C604——《公称直径4英寸(100毫米)及以上埋地输水钢管安装规范》
• ASTM D522/D522M——《附着有机涂层的芯轴弯曲试验标准试验方法》
• ASTM D570——《塑料吸水率标准试验方法》
• ASTM D789——《高浓度聚酰胺(PA)相对粘度测定的标准试验方法》
• ASTM D792——《排水法测定塑料密度与比重(相对密度)的标准试验方法》
• ASTM D1921——《塑料材料粒度(筛分法)的标准试验方法》
• ASTM D2240——《橡胶硬度计硬度标准试验方法》
• ASTM D4060——《泰伯磨耗仪测定有机涂层耐磨性的标准试验方法》
• ASTM D4417——《喷砂清理钢材表面轮廓现场测量的标准试验方法》
• ASTM D6677——《刀具法评估涂层附着力的标准试验方法》
• ASTM D7091——《黑色金属上非磁性涂层、有色金属上非磁性非导电涂层干膜厚度无损测量的标准实施规程》
• ASTM E324——《有机化学品相对初熔点、终熔点及熔融范围的标准试验方法》
• ASTM G8——《管道涂层阴极剥离的标准试验方法》
• ASTM G14——《管道涂层抗冲击性标准试验方法(落锤法)》
• NACE SP0188——《导电基材上新型防护涂层的不连续性(针孔)检测》
• NSF/ANSI/CAN 61——《饮用水系统组件-健康效应》
• NSF/ANSI/CAN 600——《饮用水中化学品的健康效应评估与准则》
• SSPC SP 1——《溶剂清洗》
• SSPC SP 10/NACE No.2——《近白金属喷砂清理》
注:* 美国国 家标准协会,地址:美国纽约州纽约市美洲大道1180号10楼,邮编10036;ASTM国际组织,地址:美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯市巴尔港大道100号,邮政信箱C700,邮编19428-2959;NACE国际组织,地址:美国得克萨斯州休斯顿市帕克坦普莱斯大道15835号,邮编77084;加拿大标准委员会,地址:加拿大安大略省渥太华市梅特卡夫街55号600室,邮编K1P 6L5;美国防护涂料协会,地址:美国宾夕法尼亚州匹兹堡市特朗布尔大道800号,邮编15205。
第3章 术语和定义
本标准适用以下术语定义:
1. 施工方:提供涂层和/或内衬涂覆施工作业的责任主体。
2. 施工单位:提供管道铺设与安装所需作业和材料的责任主体。
3. 制造商:生产、加工或制造相关材料与产品的责任主体。
4. 饮用水:可安全、合格地用于饮用和烹饪的水。
5. 采购方:采购待实施的任何材料或作业的个人、公司或机构。
6. 旋转涂覆:将聚酰胺粉末置于加热后的管道内部,通过管道旋转,将聚酰胺涂覆于管道内壁的施工方法。
7. 供应商:提供材料或服务的责任主体,供应商可与制造商为同一主体,也可为不同主体。
本标准中,涂层、内衬、聚酰胺涂层、聚酰胺涂层体系,均指以尼龙11为基材的均匀、连续聚酰胺体系,通常为双层结构(底漆层+聚酰胺面层);该体系通过先涂覆底漆层,再涂覆配方聚酰胺干粉,随后经熔融加工成型于钢材表面;部分“自底漆”产品无需单独的底漆层。
本标准中,构件、钢制构件,均指钢制管道、连接件、管件及异型段。
尼龙11为聚11-氨基十一酸的通用名称。
第4章 技术要求
4.1 设备
施工方用于磨料喷砂清理、底漆施工、聚酰胺涂覆的设备,其设计、制造与工况应符合本标准的相关适用要求。
4.2 材料与工艺
4.2.1 材料
供应的材料应符合本标准的适用要求,同时应符合《安全饮用水法》及适用的联邦、州、省、地区或其他权威法规中关于供水系统的相关要求。不符合本标准要求的材料或工艺,在最终验收前的任何阶段均可被拒收。
4.2.2 认证
当内衬体系与饮用水接触时,应通过NSF/ANSI/CAN 61认证,满足NSF/ANSI/CAN 600的健康效应要求。
4.2.3 人员
尼龙11基聚酰胺体系的全部涂覆作业,应由经过底漆施工与粉末涂料施工技术培训的合格人员完成。
4.3 涂层体系
4.3.1 体系组分
聚酰胺体系生产过程中,仅可使用聚酰胺制造商推荐的底漆。用于生产聚酰胺涂层与内衬的聚酰胺粉末,应为单组分产品,以尼龙11为主要成分,辅以填料、着色剂、抗氧剂及其他助剂;按照制造商规范使用时,可形成均匀、连续的涂层,满足本标准的各项要求。粉末等级的选型,应匹配第4.5节规定的施工工艺。
按照制造商指定的方法施工后,上述聚酰胺粉末经规范热处理,应形成厚度符合第5.5.3节要求的均匀涂层。
4.4 表面处理
4.4.1 表面缺陷
毛刺、凿痕、焊纹等表面缺陷,应通过锉削或打磨去除,或以其他方式修正,避免涂覆后的涂层出现针孔。
4.4.2 焊缝余高
钢制构件焊缝的余高(焊缝凸起部分)应去毛刺,也可打磨至与周边表面齐平;如需打磨去除焊缝余高,应在表面清洁或磨料喷砂清理前完成。
4.4.3 溶剂清洗
磨料喷砂或工具清理前,应对待涂覆表面进行检查,必要时按照SSPC-SP 1进行清洁。仅可使用不会在表面残留的溶剂进行清洗。
4.4.4 清理方法
表面清理应采用干磨料喷砂清理方式。若聚酰胺制造商推荐、或涂层需满足第4.3节要求而需要更高等级的表面处理,则应达到相应的表面处理等级。
4.4.4.1 干磨料喷砂清理
进行干磨料喷砂清理时,表面应达到SSPC SP-10/NACE No.2规定的最 低表面处理等级。喷砂锚纹应呈棱角状,轮廓深度应控制在2.0~4.0密耳(50~102微米),按照ASTM D4417规定方法测量。
4.4.5 附加清理注意事项
清理作业应在金属温度至少高于露点5°F(3℃)时进行。可对设备进行接地处理,以减少静电吸附粉尘;也可采用预热方式去除表面水分。
4.4.6 空气吹扫
应采用无污染的压缩空气,以不损伤清洁表面、其他已清洁管道及待涂覆管道的方式,吹扫管道已处理基材表面的灰尘、砂砾或其他异物。可采用真空清洁或其他方法替代压缩空气吹扫。
4.4.7 防潮与防污染
清洁后的管道表面应防止结露、潮湿、降雨、霜冻、积雪及其他污染物。在涂层/内衬涂覆前,应按照第4.4.4.1节规定,清除闪锈或其他污染物,使管道表面恢复至原定的表面处理等级。
4.5 聚酰胺体系施工
4.5.1 底漆施工
底漆应按照底漆制造商的推荐要求涂覆于钢材表面。底漆施工应在喷砂清理完成后8小时内进行,且仅可涂覆于清洁、无粉尘的表面。底漆可为液态或粉末态,应按照制造商推荐的涂布率,涂覆形成均匀的薄膜。
底漆施工与聚酰胺施工之间无最长时间间隔限制,但施工方应确保聚酰胺施工前,已涂底漆的钢材表面未发生腐蚀、性能劣化或污染;若出现上述情况,应按照第4.4节要求对钢材表面重新处理。
4.5.2 聚酰胺施工方法
聚酰胺体系可采用制造商推荐的任何方法涂覆于钢材表面,可接受的方法包括静电喷涂、流化床浸涂、预热工件喷涂、热喷涂、旋转涂覆。
• 采用流化床浸涂工艺对预热工件的内外表面同时涂覆时,优先选用流化床级粉末;
• 采用静电喷涂工艺对常温工件涂覆时,优先选用静电喷涂级粉末;
• 热喷涂工艺可用于内衬和/或涂层施工,粉末等级选型应咨询制造商。
当管道内外表面采用不同材料时,施工方应对先涂覆的材料做好防护,避免后序施工造成损伤。旋转涂覆施工前已完成涂覆的涂层,应做好防护,避免旋转涂覆过程中的高温造成涂层损伤。
4.5.3 施工温度
对于第4.5.2节所述的涂层与内衬施工,经第4.4节处理后的钢材表面,应按照聚酰胺制造商的推荐要求进行加热。严禁超出温度限值及规定温度下的最长暴露时间,防止聚酰胺或底漆发生降解;若超出限值,应对钢制构件重新处理或报废。
为验证温度未超出限值,应每30分钟检测一次代表性钢制构件的表面温度,可采用任何成熟的检测方法。热源不得对构件表面造成污染。
4.5.4 管端处理
管段通过现场焊接连接时,管道内外表面的聚酰胺体系应至少预留3.0英寸(76毫米)的无涂层区域,或按采购方指定的长度预留。预留区域、坡口、焊面严禁存在任何聚酰胺涂层。
对于采用橡胶垫片或机械接头连接的平端管道,除非采购方另有规定,可在管道端口边缘涂覆聚酰胺。
4.5.5 聚酰胺体系厚度
特定应用场景所需的聚酰胺体系(底漆+聚酰胺)厚度,应由采购方与制造商协商确定。无论涂层还是内衬,聚酰胺体系(含焊缝区域)的最 低施工厚度为12密耳(300微米),表3中规定了更具体的要求。
当涂覆/内衬后的钢制构件可能承受高强度机械磨损或冲击时,采购方应咨询制造商选定合适的厚度。若特殊接头对最大厚度有更低限值要求,采购方应咨询制造商确定厚度限值。
4.5.6 冷却
聚酰胺施工熔融阶段完成后,应立即在环境空气中自然冷却至室温。聚酰胺冷却至140°F(60℃)以下后,方可对涂覆/内衬后的钢制构件进行搬运作业。
4.5.7 缺陷处理
施工完成后,应对聚酰胺层进行缺陷目视检查,并按照第5.5节规定进行针孔电气检测。聚酰胺冷却至140°F(60℃)以下后,方可开展检验与修复作业,修复应符合第4.7.1节和第4.7.2节的要求。
4.6 管件与异型件的涂层涂覆
4.6.1 总则
本节规定了机械接头、法兰、钢制管件、异型件及其他管道连接配套附属设施的聚酰胺涂层施工要求。本节所述聚酰胺涂层应在工厂或生产车间内完成涂覆,并满足第5章的相关要求。
4.6.2 表面处理
待涂覆/内衬的管件表面,应按照第4.4节规定进行处理。除非采购方提出要求,否则不得对螺纹区域进行喷砂处理。
4.6.3 聚酰胺施工
聚酰胺应按照第4.5节规定施工,本节针对厚度与缺陷的例外条款除外。适用时,采购方应明确法兰面或其他附属设施的涂覆要求。
4.6.3.1 厚度
聚酰胺粉末应在预热后的构件上涂覆,均匀厚度不得低于12密耳(305微米)。但管道以外的构件涂覆时应注意,此类构件的设计结构可能存在可达性受限区域、螺栓孔、不规则形状,以及可能产生法拉第笼效应的区域;上述区域的聚酰胺厚度可低于12密耳的最 低限值,但除非采购方另有规定或双方约定,不得出现未涂覆的区域。
4.6.3.2 缺陷
施工完成后,应对聚酰胺层进行目视检查,不得出现鼓包、气泡、空隙或其他不连续缺陷。采购方提出要求时,还应按照第5.5.4节规定对涂层/内衬进行针孔电气检测。构件冷却至140°F(60℃)及以下后,方可开展检验与修复作业。
4.7 涂层修复
4.7.1 轻微缺陷
经第5.5.4节规程识别的划痕、飞边、瑕疵、不连续等涂层与内衬缺陷,仅可采用聚酰胺制造商推荐的材料与规程进行修复,条件允许时应在工厂或生产车间内完成。可接受的修复材料为与聚酰胺体系相容的双组分液态环氧修补料或热熔修补料。
待修复区域应按照修复材料制造商的推荐要求进行表面处理,该方法同样适用于施工过程中作为夹持点的小型未涂覆区域修复。修复完成后,应采用针孔检测仪按照第5.4.1节和第5.5.4节要求进行电气检测。
4.7.2 严重缺陷
对于涂覆不全、未粘接区域、厚度不足等严重缺陷的聚酰胺涂层与内衬,应从钢材表面处理开始,按照第4.4节要求完全重新处理。聚酰胺层的去除方法应咨询聚酰胺制造商,重新处理作业应在工厂或生产车间内完成。
4.8 现场焊接接头
4.8.1 聚酰胺施工
现场焊接接头的涂层与内衬所用材料与规程,应由制造商与采购方协商确定。现场焊接接头也可选用符合ANSI/AWWA C203、C209、C210、C216、C217或C222标准要求的材料与工艺进行处理。对于带聚酰胺内衬的管道,现场焊接接头的内壁应按照ANSI/AWWA C210或C222标准要求进行涂覆。
4.9 现场施工规程
4.9.1 总则
涂覆本材料的管道,其装卸、运输、储存与安装,应遵循ANSI/AWWA C604中的方法与规范。
4.9.2 焊接过程防护
焊接作业时,应在涂层预留段的两侧覆盖足够宽度的耐热材料,防止焊接热飞溅损伤涂层。焊机接地夹严禁连接在构件的涂覆区域。
第5章 验证
5.1 涂层材料预认证
聚酰胺体系材料的预认证,应提供制造商的认证测试报告,或按采购方指定采用以下任一方式:(1) 由独立的认可实验室,对施工单位提交的样品进行测试;(2) 其他指定的认可方式。涂层材料与成型后的聚酰胺涂层体系,其性能应符合第5.2节规定及表1、表2所列的理化性能要求。
表1 聚酰胺粉末材料性能要求
性能指标 | 要求限值 | 测试方法 |
最小值 | 最大值 | |
73°F(23℃)下比重 | 1.04 | 1.27 |
粒度分布(中位径) | ||
流化床级 | 95μm | 130μm |
静电喷涂级 | 27μm | 45μm |
熔点 | 360°F(182℃) | 376°F(191℃) |
73°F(23℃)长期浸渍吸水率 | - | 1.9% |
比浓对数粘度 | 0.72 dL/g | - |
5.2 涂层与内衬体系要求
5.2.1 聚酰胺材料性能
应采用生产涂层与内衬的成品粉末进行测试,若测试结果不符合表1中对应项目的规定值,该聚酰胺材料可予以拒收。
5.2.1.1 比重
聚酰胺材料的比重应按照ASTM D792规定测定,数值超出表1规定限值,判定为不符合要求。
5.2.1.2 粒度分布
聚酰胺材料的粒度分布应按照ASTM D1921规定测定,数值超出表1规定限值,判定为不符合要求。
5.2.1.3 熔点
聚酰胺材料的熔点应按照ASTM E324规定测定,数值超出表1规定限值,判定为不符合要求。
5.2.1.4 吸水率
聚酰胺材料的吸水率应按照ASTM D570长期浸渍法测定,数值超出表1规定限值,判定为不符合要求。
5.2.1.5 比浓对数粘度
聚酰胺材料的比浓对数粘度应按照ASTM D789规定测定,测试条件为:68°F(20℃)环境下,聚酰胺粉末以0.5%的质量浓度溶解于间甲酚溶液中。数值低于表1规定限值,判定为不符合要求;若生产聚酰胺粉末所用的尼龙11树脂,其比浓对数粘度最小值达到0.82 dL/g,可视为满足本项要求。
表2 涂层体系预认证要求
性能指标 | 要求限值 | 测试方法 |
最小值 | 最大值 | |
抗冲击性 | 17.7英寸·磅(2.0牛·米) | - |
柔韧性(3/8英寸(9.5毫米)芯轴180°弯曲) | 合格(无开裂、无分层) | - |
耐磨性(1000转) | - | 30毫克 |
热水浸渍(50℃±2℃,14天,评级) | 8 | - |
硬度(邵氏D) | 65 | - |
阴极剥离 | - | 15毫米 |
5.2.2 涂层体系预认证要求
5.2.2.1 抗冲击性测试
抗冲击性应按照ASTM G14规定测定。试样为实验室涂覆的钢板,最小尺寸为4英寸×6英寸×0.25英寸(100毫米×150毫米×6毫米),按照第4.4节和第4.5节规定进行表面处理和涂覆。测试应采用3个平行试样,取结果平均值,平均值低于表2规定限值,判定为涂层体系不符合要求。
5.2.2.2 柔韧性
柔韧性测试应按照ASTM D522/D522M测试方法B执行。聚酰胺体系应可承受3/8英寸(9.5毫米)芯轴180°弯曲,无开裂、无分层,根据ASTM D522/D522M计算,对应应变为15%。
5.2.2.3 耐磨性
耐磨性应按照ASTM D4060规定测定,采用CS17磨轮,载荷1千克,测试1000转。测试结果超出表2规定限值,判定为不符合要求。
5.2.2.4 热水浸渍
测试试样为1英寸×8英寸×0.125英寸(25毫米×203毫米×3.2毫米)的钢板,按照第4.5节规定涂覆聚酰胺。取5块涂覆钢板,按照ASTM D6677测定初始附着力,随后完全浸没于去离子水或蒸馏水水浴中,浸渍周期14天;水浴应持续搅拌,温度保持在50℃±2℃。
浸渍7天后,将试样从水浴中取出,冷却至环境温度;浸渍14天后,再次评估附着力,评级低于表2规定限值,判定为不符合要求。
5.2.2.5 硬度测试
硬度应按照ASTM D2240规定,采用邵氏D硬度计测定。为消除基材影响,测试薄膜厚度应不低于200密耳(5毫米),数值低于表2规定限值,判定为不符合要求。
5.2.2.6 阴极剥离
涂层体系的阴极剥离性能应按照ASTM G8规定测定,测试周期为30天。试样为实验室涂覆的钢板,最小尺寸为4英寸×6英寸×0.25英寸(100毫米×150毫米×6毫米),按照第4.4节和第4.5节规定进行表面处理和涂覆,每个试样需预制1个直径0.25英寸(6.35毫米)的人工针孔。
剥离距离从初始针孔边缘沿每个径向切口测量,取各测量值的平均值作为单个试样的测试结果。测试应采用3个平行试样,取结果平均值,平均值超出表2规定限值,判定为不符合要求。
5.3 质量保证与记录
施工方应建立质量保证程序或体系,确保本节规定的质量控制措施得到执行。采购方提出要求时,应提供已完成的检验工作记录。
5.4 采购方的检验与测试
5.4.1 检验
采购方可对本标准规定的聚酰胺材料涂覆全流程(从表面处理至涂覆完成)进行检验,该检验不免除施工单位按照本标准提供材料和执行工作的责任。
5.4.2 采购方准入权
采购方可进入本标准规定作业实施的所有相关区域。
5.4.3 采购方配套设施
根据采购方与施工单位约定的条件,应为采购方提供检验、测试及信息收集所需的设施与场地。
5.5 已涂覆聚酰胺体系的质量控制要求
5.5.1 总则
已涂覆的聚酰胺体系应满足表3及下文对应条款的要求。涂覆/内衬后的钢制构件冷却至140°F(60℃)及以下后,方可开展聚酰胺体系的连续性与厚度检验。
表3 已涂覆聚酰胺体系质量控制要求
性能指标 | 要求限值 | 测试方法 |
最小值 | 最大值 | |
外观 | 色泽与光泽均匀,无鼓包、鱼眼、针孔 | - |
厚度* | ||
内衬 | 12密耳(300微米) | - |
外涂层 | 12密耳(300微米) | - |
电气连续性检测 | 2.0 kV | - |
附着力(评级) | 8 | - |
5.5.2 外观
应对涂覆后的构件进行目视检查,聚酰胺体系应色泽与光泽均匀,无鼓包、鱼眼、针孔。
5.5.3 厚度
聚酰胺体系厚度应符合第4.5.5节及表3的要求,按照ASTM D7091规定测定,任何检测点的读数均不得低于规定的最小值。
5.5.4 电气连续性检测
涂层/内衬施工完成后、储存前,应按照NACE SP0188规定对聚酰胺体系进行连续性检测,检测电压为2.0kV。检出的针孔与不连续缺陷,应按照第4.7.1节要求修复。
当检出针孔数量达到以下数值时,采购方可选择按照第4.7.2节要求对钢材表面完全重新处理;若不选择重新处理,必须按照第4.7.1节要求对所有针孔与不连续缺陷进行修复:
1. 外径小于14英寸(350毫米)的管道,每3英尺(0.9米)管长检出针孔超过1个;
2. 外径大于14英寸(350毫米)的管道,每25平方英尺(2.3平方米)表面积检出针孔超过1个;
3. 连接件、管件、异型段及其他构件,每25平方英尺(2.3平方米)总表面积检出针孔超过1个。
5.5.5 附着力
应对聚酰胺体系与钢制构件表面的附着力进行检测,条件允许时,应选择非水接触表面进行测试。附着力按照ASTM D6677规定测定,评级达到8级及以上为合格。
每个涂覆构件的测试数量,应符合采购方文件的规定。测试造成的涂层损伤,应按照第4.7.1节要求修复。聚酰胺体系施工完成后24小时内,不得进行附着力检测。
5.6 拒收
5.6.1 表面处理
若管道或构件的表面状态不符合第4.4节要求,采购方可予以拒收。因清洁不充分被拒收的管道或构件应重新清洁。
5.6.2 涂层与内衬材料
若聚酰胺体系材料的任意样品不符合本标准要求,该样品所代表的批次材料应全部拒收。
5.6.3 涂层与内衬施工
施工作业应由经过聚酰胺施工工艺培训的人员完成。若任何阶段确认聚酰胺材料的施工流程不符合本标准要求,受影响的管道与管件的涂层/内衬应予以拒收。
5.6.4 涂覆/内衬后管道与管件
未满足本标准最 低要求的涂覆/内衬管道或管件,应进行修复或予以拒收。
第6章 交付
6.1 标识
盛放聚酰胺体系材料的容器,应清晰标注制造商名称、材料类型、批次/批号、储存条件、保质期/有效期,以及联邦、州/省和地方法规要求的其他信息。
6.2 包装与运输
6.2.1 包装
按本标准采购或使用的聚酰胺体系材料,应采用合适的容器包装,确保材料完好、安全送达目的地。
6.2.2 运输、装卸与储存
材料的运输、装卸与储存,应遵循涂层制造商的推荐要求,以及现行适用的联邦、州、省、地区或其他权威法规要求。储存区域的温度范围应保持在制造商推荐的限值内。
6.3 合规声明书
6.3.1 材料合规声明书
采购方可要求制造商出具合规声明书,证明所供应的材料符合本标准的所有适用要求。
6.3.2 工艺合规声明书
采购方可要求施工方出具合规声明书,证明所实施的作业符合本标准的所有适用要求。
美国自来水厂协会
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