CN101865351B - 热弯弯管扇形防腐作业装置及防腐作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热弯弯管扇形防腐作业装置及防腐作业方法，装置包括中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置，还包括回转轴，在回转轴上固定连接有由回转轴旋转带动的主动臂，在主动臂上设置有第一弧形弯臂，在回转轴上铰接有绕回转轴转动的被动臂，在被动臂上设置有第二弧形弯臂，弯管固定连接在第一弧形弯臂和第二弧形弯臂之间，中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置沿所述第一弧形弯臂的圆形运动轨迹下方布置，弯管依次与中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置配合。采用本发明，可显著提高弯头防腐作业的效率，弯头的装卸快速、方便，保证了弯头的防腐加工效果，提高了产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及石油石化行业中埋地钢质管道弯管的防腐作业装置及防腐作业方法技术领域，同时本发明也适用于其他行业的埋地钢质管道的防腐。
背景技术
国内油气埋地管道直管外防腐大量采用防腐性能好、机械强度高的三层结构PE防腐技术，管道局、华龙、香港亚东三大防腐公司纷纷在国内各大油田和制管厂内建立了管道直管三层结构PE防腐作业线，国内管道直管三层结构PE防腐技术正处于成熟的旺盛时期。而由于弯管本身几何形态的特殊性，弯管的外防腐主要采用沥青玻璃布包覆、热收缩套包覆、单层或双层环氧粉末(或环氧树脂)喷涂进行防腐作业，与迅速发展的管道直管三层结构PE防腐及不相称，目前国内外弯管三层结构PE防腐还处于空白状态，并且没有一条弯管三层结构PE防腐作业线，随着国家加大能源建设步伐，油气管道建设全面铺开，而对弯管的需求大量增加，因此，研发与钢质管道直管三层结构PE防腐性能相当的钢质弯管三层结构PE防腐工艺技术以及防腐生产作业线非常有必要，该工艺技术除适用于石油石化行业的埋地钢质管道弯管的防腐作业，也可适用于其他行业的埋地钢质管道弯管的防腐，有广泛的市场空间。
目前国内除中国石油集团总公司廊坊管道局建有一条弯管单层熔结环氧粉末防腐生产线外，其余生产厂家的弯管防腐工艺主要还是以手工喷涂液体环氧树脂防腐或手工烤制热收缩套防腐工艺为主，防腐技术落后，经营和生产规模较小，生产速度低、原材料浪费严重，防腐质量低且难以控制。国外目前也没有弯管三层结构PE防腐作业线以及类似的产品。美国、德国等国家均有管道直管三层结构PE防腐作业线，其防腐工艺与国内管道直管三层结构PE防腐工艺相类似，均是采用直管沿生产线传输并转动，中频直管加热，第一层用采用静电环氧粉末喷涂(或其他方式)，第二层采用热挤塑粘胶带缠绕，第三层采用热挤塑聚乙烯带缠绕，形成三层结构PE防腐结构。
针对这种情况，申请日为2010年2月11日，申请号为201010109340.x的中国发明专利文献公开了一种热弯弯管防腐作业系统及其作业方法，参照图1。
该热弯弯管防腐作业系统，包括上料升降平台、卸料平台、中频加热装置1、粉末喷涂装置2、缠绕装置3和冷却装置，还包括旋转式悬臂，旋转式悬臂包括绕回转轴4旋转的旋转梁5和设置在旋转梁5上的弧形悬臂6，旋转梁5的一端安装在回转轴4上，另一端支撑在弧形轨道7上，热弯弯管8固定设置在弧形悬臂6上，中频加热装置1、粉末喷涂装置2、缠绕装置3和冷却装置沿弧形悬臂6的运动轨迹设置，且热弯弯管8依次与中频加热装置1、粉末喷涂装置2、缠绕装置3和冷却装置配合。即热弯弯管8先通过中频加热装置1进行加热，再通过粉末喷涂装置2进行环氧粉末喷涂，然后通过缠绕装置3进行缠绕，最后通过冷却装置冷却。
该热弯弯管作业方法，包括如下工艺步骤：
a、将抛丸除锈后的热弯弯管放置在上料升降平台上，转动旋转式悬臂，使弧形悬臂的自由端从热弯弯管内穿过，并将热弯弯管固定在弧形悬臂上，再降下上料升降平台；
b、旋转弧形悬臂，热弯弯管随弧形悬臂连续通过中频加热装置、粉末喷涂装置、PE带缠绕装置和冷却装置处理，完成热弯弯管的三层PE防腐；
c、将防腐后的热弯弯管冷却至60°以下，并使热弯弯管自由支撑在弧形悬臂上，升起卸料平台托起热弯弯管，使热弯弯管与弧形悬臂分离；
d、旋转弧形悬臂，将弧形悬臂从热弯弯管中旋出。
上述作业方法和作业系统可简化热弯弯管三层PE防腐传动线，可以快速提高热弯弯管三层PE防腐生产作业的时间，提高热弯弯管三层PE机械化防腐生产的效率，实现热弯弯管三层PE机械化高效率防腐生产，能满足大规模热弯弯管三层PE防腐生产的要求，并且可提高热弯弯管的防腐性能，增加热弯弯管的使用寿命。
但是，上述技术方案在实际使用过程中，具有如下缺点：
1、为了提高加工效率，通常采用多个弯头套在弧形悬臂上同时进行防腐作业，而每个弯头的弯度是有误差的，多个弯头连接在一起就会形成很大的差别，圆度差别很大，导致弧形悬臂在将弯头送到中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置进行处理时，弯头会碰到弧形轨道，且不利于弯头刚好位于中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置的居中位置，这时就需要人工干预才能使弯头顺利通过并完成防腐加工，造成加工效率低下，产品的合格率也受到严重影响；
2、同时，由于多个弯头是套在弧形悬臂上的，弯头加工完后，首先需要将弯头与弧形悬臂的固定装置拆开，然后将弧形悬臂旋出弯头，才能完成对已加工好弯头的取出，这也造成了加工效率的低下；
3、另一方面，由于弧形悬臂通过一个旋转梁绕回转轴旋转，弧形悬臂在做圆周运动时，弧形悬臂受到离心方向的分力，更加不利于弯头按弧形悬臂的运动轨迹行进，弯头会碰到弧形轨道，且不利于弯头刚好位于中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置的居中位置，需要人工干预才能使弯头顺利通过并完成防腐加工，但这也更加造成了加工效率的低下，通常一天只能加工4个弯头，并且极大地影响了弯头的防腐加工效果，影响产品的合格率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种适用于石油石化行业中埋地钢质管道弯管的扇形防腐作业装置，采用本发明，可显著提高弯头防腐作业的效率，能达到每8小时生产10只以上，弯头的装卸快速、方便，弯头不会碰到轨道，且能使弯头始终保持在中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置的居中位置，保证了弯头的防腐加工效果，提高了产品的合格率。
本发明同时还提供了热弯弯管扇形防腐作业的方法。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种热弯弯管扇形防腐作业装置，包括中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置，其特征在于：还包括回转轴，在回转轴上固定连接有由回转轴旋转带动的主动臂，在主动臂上设置有第一弧形弯臂，在回转轴上铰接有绕回转轴转动的被动臂，在被动臂上设置有第二弧形弯臂，弯管固定连接在第一弧形弯臂和第二弧形弯臂之间，所述第一弧形弯臂、第二弧形弯臂和弯管三者之间的弯曲倍率相同，中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置沿所述第一弧形弯臂的圆形运动轨迹下方布置，所述圆形运动轨迹下方对应设置有呈圆形的轨道，第一弧形弯臂、弯管和第二弧形弯臂支承在轨道上并沿所述轨道运动，弯管依次与中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置配合。
在圆形运动轨迹下方布置有位于缠绕装置外侧的二次加热装置，所述弯管依次与中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和二次加热装置配合。
在圆形运动轨迹下方布置有位于二次加热装置外侧的二次碾压装置，所述弯管依次与中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置、二次加热装置和二次碾压装置配合。
在圆形运动轨迹下方布置有冷却装置。
所述的二次加热装置为远红外加热器。
所述的二次碾压装置是弹簧轮。
所述弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂扣合固定。并不限于扣合固定，还可以采用固定接头固定。
所述主动臂和被动臂均为直臂形，主动臂和被动臂的形状并不限于直臂形。
所述回转轴经电机驱动带动，也可以采用其他机构带动或人工带动。
一种热弯弯管扇形防腐作业方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
a、将抛丸除锈后的弯管固定在防腐作业装置上，即将弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂连接固定；
b、回转轴转动，带动主动臂上的第一弧形弯臂旋转，弯管在第一弧形弯臂的驱动下也跟着转动，同时，使被动臂绕回转轴被动转动，第一弧形弯臂、第二弧形弯臂和弯管均在轨道上运动；
c、将弯管依次通过中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置，完成弯管的三层PE防腐，通过中频加热时，控制温差≤±10℃；
d、将完成三层PE防腐的弯管送入冷却装置，将防腐后的热弯弯管冷却至60°以下，形成成品，随即回转轴反向旋转，将弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂分离，由行吊将弯管成品吊离，如此循环。
所述c步骤后，将弯管送入二次加热装置，通过远红外加热设备对缠绕后的防腐层进行二次加热。
在二次加热后，将弯管送入二次碾压装置，对整个缠绕后的防腐层进行二次碾压。
所述a步骤中，所述弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂扣合固定。并不限于扣合固定，还可以采用固定接头固定。
所述c步骤中，通过测温计进行连续测量弯管表面的温度，以准确控制弯管表面温度误差≤±10℃。
与申请号为201010109340.x专利申请文件为代表的现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1、采用本发明，可显著提高弯头防腐作业的效率，能达到每8小时生产10只以上，弯头的装卸快速、方便，弯头不会碰到轨道，且能使弯头始终保持在中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置的居中位置，保证了弯头的防腐加工效果，提高了产品的合格率。
2、采用“回转轴带动主动臂，主动臂带动第一弧形弯臂，在回转轴上铰接有绕回转轴转动的被动臂，在被动臂上设置有第二弧形弯臂，弯管固定连接在第一弧形弯臂和第二弧形弯臂之间”这样的技术方案，当弯管在旋转过程中受到离心方向上的分力时，被动臂会提供反拉力来抵消，从而使弯头不会碰到轨道，也更好地使弯头刚好位于中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置等设备的居中位置，不需要人为干预就能不间断的自动循环完成弯管防腐作业，提高了作业效率，使弯管能达到每8小时生产10只以上，保证了弯头的防腐加工效果，提高了产品的合格率。
3、采用“第一弧形弯臂、第二弧形弯臂和弯管三者之间的弯曲倍率相同”的方案，当主动臂、第一弧形弯臂、弯头、第二弧形弯臂、被动臂连接固定后就形成了一个扇形，弯曲倍率相同就能使弯头按主动臂所确定的回转半径作回转运动，这时能进一步保证弯管通过中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置等设备的居中位置，使加热、喷涂、缠绕均匀，防腐作业效果更好。采用两弧形弯臂，在安装弯管时可起到调整作用。
4、采用“弯管固定连接在第一弧形弯臂和第二弧形弯臂之间”的技术方案，只需取下该固定接头即可实现弯管的分离，不需旋出，节省了工序和时间。
5、圆形运动轨迹下方对应设置有呈圆形的轨道，第一弧形弯臂、弯管和第二弧形弯臂支承在轨道上并沿所述轨道运动，这样，弯管、第一弧形弯臂、第二弧形弯臂甚至主动臂和被动臂的重量都直接由轨道来承受，主动臂只需提供行进驱动力即可，不受重力方向的弯矩，能保证运行的精确度，应用到本发明中能进一步保证三层PE防腐的质量。
6、在圆形运动轨迹下方布置有位于缠绕装置外侧的二次加热装置，以保证外层复合带与内层复合带融润并粘接在一起。
7、在圆形运动轨迹下方布置有位于二次加热装置外侧的二次碾压装置，能使得防腐层表面更加平整，层间粘接更加牢固。
8、弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂扣合固定，这样的连接方式最为简单且比较容易安装和拆卸，节省了防腐作业时间。
9、主动臂和被动臂均为直臂形，使主动臂、第一弧形弯臂、弯头、第二弧形弯臂、被动臂连接固定时就真正形成了一个扇形，能进一步保证弯管通过中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和冷却装置等设备的居中位置，使加热、喷涂、缠绕均匀，防腐作业效果更好。
10、本方法中，通过中频加热时，控制温差≤±10℃，能保证后续工序即环氧粉末喷涂效果更好。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本扇形防腐作业装置在弯头防腐加工前的结构示意图
图2为本扇形防腐作业装置在弯头加工完成后的结构示意图
图中标记：
1、中频加热装置，2、粉末喷涂装置，3、缠绕装置，4、二次加热装置，5、二次碾压装置，6、固定接头，7、弯管，8、第一弧形弯臂，9、主动臂，10、回转轴，11、轨道，12、被动臂，13、第二弧形弯臂，14、冷却装置。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种热弯弯管7扇形防腐作业装置，包括中频加热装置1、粉末喷涂装置2和缠绕装置3，还包括回转轴10，在回转轴10上固定连接有由回转轴10旋转带动的主动臂9，在主动臂9上设置有第一弧形弯臂8，在主动臂9的带动下，第一弧形弯臂8的运动轨迹为圆形，即以回转轴10为圆心，主动臂9为半径，弧形弯臂的运动轨迹为圆周在回转轴10上铰接有绕回转轴10转动的被动臂12，在被动臂12上设置有第二弧形弯臂13，弯管7固定连接在第一弧形弯臂8和第二弧形弯臂13之间，所述第一弧形弯臂8、第二弧形弯臂13和弯管7三者之间的弯曲倍率相同，主动臂9、被动臂12、第一弧形弯臂8、弯管7和第二弧形弯臂13构成扇形结构中频加热装置1、粉末喷涂装置2和缠绕装置3沿所述第一弧形弯臂8的圆形运动轨迹下方布置，所述圆形运动轨迹下方对应设置有呈圆形的轨道11，第一弧形弯臂8、弯管7和第二弧形弯臂13支承在轨道11上并沿所述轨道11运动，弯管7依次与中频加热装置1、粉末喷涂装置2和缠绕装置3配合，即弯管7先通过中频加热装置1进行加热，再通过粉末喷涂装置2进行环氧粉末喷涂，然后通过缠绕装置3进行缠绕。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明更优选的技术方案是：在圆形运动轨迹下方布置有位于缠绕装置3外侧的二次加热装置4，所述弯管7依次与中频加热装置1、粉末喷涂装置2、缠绕装置3和二次加热装置4配合。在圆形运动轨迹下方布置有位于二次加热装置4外侧的二次碾压装置5，所述弯管7依次与中频加热装置1、粉末喷涂装置2、缠绕装置3、二次加热装置4和二次碾压装置5配合。在圆形运动轨迹下方布置有冷却装置，冷却装置为常见的水淋器或其他形式。所述的二次加热装置4为远红外加热器。所述的二次碾压装置5是弹簧轮，还可以采用其他机构进行二次碾压。所述弯管7与第一弧形弯臂8和第二弧形弯臂13扣合固定。并不限于扣合固定，还可以采用固定接头6固定。所述主动臂9和被动臂12均为直臂形，主动臂9和被动臂12的形状并不限于直臂形。所述回转轴10经电机驱动带动，也可以采用其他机构带动或人工带动。
实施例3
本发明同时还提供了一种热弯弯管扇形防腐作业方法，其包括如下工艺步骤：
a、将抛丸除锈后的弯管固定在防腐作业装置上，即将弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂连接固定；
b、回转轴转动，带动主动臂上的第一弧形弯臂旋转，弯管在第一弧形弯臂的驱动下也跟着转动，同时，使被动臂绕回转轴被动转动，第一弧形弯臂、第二弧形弯臂和弯管均在轨道上运动；
c、将弯管依次通过中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置，完成弯管的三层PE防腐，通过中频加热时，控制温差≤±10℃；
d、将完成三层PE防腐的弯管送入冷却装置，将防腐后的热弯弯管冷却至60°以下，形成成品，随即回转轴反向旋转，将弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂分离，由行吊将弯管成品吊离，如此循环。
所述c步骤后，将弯管送入二次加热装置，通过远红外加热设备对缠绕后的防腐层进行二次加热。在二次加热后，将弯管送入二次碾压装置，对整个缠绕后的防腐层进行二次碾压。所述a步骤中，所述弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂扣合固定。并不限于扣合固定，还可以采用固定接头固定。所述c步骤中，通过测温计进行连续测量弯管表面的温度，以准确控制弯管表面温度误差≤±10℃。
上述，仅是针对本发明的原理所提供的优选实施方式，需要说明的是，通过阅读本说明书，在不脱离本发明所能解决的技术问题和所达到的技术效果的前提下，本领域技术人员还可能会想到采用一些本领域常见设备或步骤来替换本发明所说的设备或步骤，但这些简单的替换应当属于惯用手段的直接置换，仍然属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种热弯弯管扇形防腐作业装置，包括中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置，其特征在于：还包括回转轴，在回转轴上固定连接有由回转轴旋转带动的主动臂，在主动臂上设置有第一弧形弯臂，在回转轴上铰接有绕回转轴转动的被动臂，在被动臂上设置有第二弧形弯臂，弯管固定连接在第一弧形弯臂和第二弧形弯臂之间，所述第一弧形弯臂、第二弧形弯臂和弯管三者之间的弯曲倍率相同，中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置沿所述第一弧形弯臂的圆形运动轨迹下方布置，所述圆形运动轨迹下方对应设置有呈圆形的轨道，第一弧形弯臂、弯管和第二弧形弯臂支承在轨道上并沿所述轨道运动，弯管依次与中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置配合。
2.根据权利要求1所述的热弯弯管扇形防腐作业装置，其特征在于：在圆形运动轨迹下方布置有位于缠绕装置外侧的二次加热装置，所述弯管依次与中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置和二次加热装置配合。
3.根据权利要求2所述的热弯弯管扇形防腐作业装置，其特征在于：在圆形运动轨迹下方布置有位于二次加热装置外侧的二次碾压装置，所述弯管依次与中频加热装置、粉末喷涂装置、缠绕装置、二次加热装置和二次碾压装置配合。
4.根据权利要求3所述的热弯弯管扇形防腐作业装置，其特征在于：所述弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂扣合固定。
5.根据权利要求3所述的热弯弯管扇形防腐作业装置，其特征在于：所述主动臂和被动臂均为直臂形。
6.根据权利要求1所述的热弯弯管扇形防腐作业装置的防腐作业方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
a、将抛丸除锈后的弯管固定在防腐作业装置上，即将弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂连接固定；
b、回转轴转动，带动主动臂上的第一弧形弯臂旋转，弯管在第一弧形弯臂的驱动下也跟着转动，同时，使被动臂绕回转轴被动转动，第一弧形弯臂、第二弧形弯臂和弯管均在轨道上运动；
c、将弯管依次通过中频加热装置、粉末喷涂装置和缠绕装置，完成弯管的三层PE防腐，通过中频加热时，控制温差≤±10℃；
d、将完成三层PE防腐的弯管送入冷却装置，将防腐后的热弯弯管冷却至60°以下，形成成品，随即回转轴反向旋转，将弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂分离，由行吊将弯管成品吊离，如此循环。
7.根据权利要求6所述的防腐作业方法，其特征在于：所述c步骤后，将弯管送入二次加热装置，通过远红外加热设备对缠绕后的防腐层进行二次加热。
8.根据权利要求7所述的防腐作业方法，其特征在于：在二次加热后，将弯管送入二次碾压装置，对整个缠绕后的防腐层进行二次碾压。
9.根据权利要求8所述的防腐作业方法，其特征在于：所述a步骤中，所述弯管与第一弧形弯臂和第二弧形弯臂扣合固定。
10.根据权利要求8所述的防腐作业方法，其特征在于：所述c步骤中，通过测温计进行连续测量弯管表面的温度。
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