CN102107176B - 一种管道三层结构防腐层涂装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道三层结构防腐层涂装工艺，包括以下步骤：1)FBE涂装，将被涂装基材加热，采用静电喷涂工艺将环氧粉末喷涂到被涂装基材表面，使环氧粉末涂料熔化、固化成底涂层；2)AD涂装，在环氧粉末胶化过程中，将胶粘剂粉末涂装到被涂装基材表面，涂覆基材表面温度为170-225℃，涂装厚度80-350μm；3)聚烯烃涂装，在胶粘剂降温之前，将成卷预制聚烯带材缠绕到被涂装基材上，涂装厚度为0.5-4.0mm。通过采用AD粉末涂装工艺实现了缠绕涂层和基材紧密粘接，防腐层整体性佳，抗阴极剥离性能强，致密性好。

Description

一种管道三层结构防腐层涂装工艺

技术领域

本发明涉及管道防腐领域，具体地，涉及一种管道三层结构防腐层涂装工艺。

背景技术

钢管“三层结构”防腐层包括三层聚乙烯(英文简写为：3PE或3LPE)和三层聚丙烯(英文简写为：3PP或3LPP)两种，是目前公认的最先进的管道防腐层，其适用范围广、防腐性能可靠。

三层结构特指底层为熔结环氧粉末涂层(英文简写为FBE)、中间层为合成胶粘剂(包括α-烯烃与乙烯的共聚物胶粘剂、接枝聚合改性聚乙烯胶粘剂两类，英文简写为：AD)、外层为聚烯烃(包括聚乙烯，英文简写为：PE，以及聚丙烯，英文简写为：PP)的管道外防腐层。

三层结构各层的作用：

1、熔结环氧粉末底层，环氧粉末是由环氧树脂或酚醛环氧等作为成膜物质，成膜物分子中的环氧键、醚键、羟基和羰基等，可以和钢铁的金属键产生化学键结合和强有力的范德华力结合。因此，通过高温熔结到钢表面的环氧涂层，在所有管道有机涂层当中粘结力最强。

2、胶粘剂中间层，胶粘剂一般用马来酸酐在聚乙烯分子链上接枝，或者和乙烯共聚，在聚乙烯材料中引入酸酐基团而制得。这种胶粘剂分子上的酸酐基团可以和环氧树脂分子中的环氧基、羟基发生反应，产生化学交联结合；同时，胶粘剂分子主链以乙撑链为主，和聚乙烯分子链结构相同，二者具有良好的相似相容性，熔塑状态下受力作用可融合为一体。

3、聚烯烃外层，聚乙烯和聚丙烯材料性能极为稳定，是常用管道防腐层中耐机械损伤能力最强、运行稳定性最好的涂层材料。因为这类材料没有极性，能够隔绝水、酸、碱和盐等极性腐蚀介质，避免其进入防腐层、接触钢体表面。

由于聚烯烃没有极性，和强极性的钢铁表面粘结力太弱，所以需要通过合成胶粘剂、环氧粉末层的“搭桥”作用，从根本上解决聚烯烃与钢表面的粘结问题，形成“完美涂层”。在结构中，熔结环氧粉末层和胶粘剂层的基本作用是保证整个防腐层对钢体的粘结，聚烯烃层则是提供腐蚀防护的主体。现有带材缠绕三层结构防腐层的涂装工艺技术包括：

1、FBE的涂装，将钢管加热之后(加热温度180℃～230℃)，将环氧粉末喷涂到钢管表面，使环氧粉末涂料熔化、固化而形成底涂层。为了提高粉末涂料的利用率，改善底涂层成膜效果，通常采用静电粉末喷涂技术喷涂环氧粉末底涂层。

2、聚烯烃带材缠绕，使用适当的机械或手动工具，在涂好底漆的管子上按塔接要求螺旋缠绕胶带，胶带应保持一定的拉紧力，使得胶带层紧密连接，缠绕时胶带边缝应平行，不得扭曲皱褶。两端胶带相接处要有一段的塔接。必要时在前一段胶带的末端基膜上涂刷底漆或充分烘烤，待表干后再塔接另一段胶带的起始端。始末端应使用木质圆滑工具紧密压贴使其不翘起。

现有技术存在以下不足：

带材缠绕三层结构防腐层可能出现层间结合隐患

三层结构防腐层的性能决定于三层材料的紧密结合，其中AD和聚烯烃因为二者分子具有相同的主链，共挤带材中AD/PE两者得到很好的熔融结合。但FBE和AD的结合则存在一定不足。这个问题的产生是因为现有工艺的局限，FBE和AD的结合需要二者官能团的反应结合和物理融合。

1、化学结合方面的制约

现有工艺主要提供FBE和AD的化学反应结合，而这种结合受到FBE固化程度的影响：a.钢管预热温度过高，FBE固化过度时，AD/PE带材才涂装上去，FBE表层已丧失化学活性；b.当钢管预热温度偏低时，带材缠绕上去后，AD温度达不到190℃或者更高，AD中的酸酐基团反应能力降低，和FBE表层的化学结合不足。这种情况在使用低温固化环氧粉末时容易出现。

2、表面微观啮合及表层融合方面的制约

FBE粉末在未完全熔化之前，具有很高的粗糙度，但当FBE完全熔化、流平后，这种状态消失，此时缠绕AD，二者不能够形成表面啮合；如果在FBE未胶化充分前缠绕AD，则有可能在AD缠绕作用力的作用下，导致FBE和钢管的结合受到影响。这种制约使得二者无法建立起有效的表面微观啮合及表层融合。

上述问题影响到防腐层粘接力，尤其是使得国标GB/T埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准规定的高温阴极剥离性能(最高运行温度，30d阴极剥离，剥离值15mm≤)不容易达到。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种管道三层结构防腐层涂装工艺，以实现整体性佳、抗阴极剥离性能强、防腐层的致密性增强的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种管道三层结构防腐层涂装工艺，包括以下步骤：

1)FBE涂装，将被涂装基材加热，采用静电喷涂工艺将环氧粉末喷涂到被涂装基材表面，使环氧粉末涂料熔化、固化成底涂层；

2)AD涂装，在环氧粉末胶化过程中，将胶粘剂粉末涂装到步骤1)中的被涂装基材表面，涂覆基材表面温度为170-225℃，涂装厚度80-350μm；

3)聚烯烃涂装，在胶粘剂降温之前，将成卷预制聚烯烃带材缠绕到步骤2)中所述的被涂装基材上，根据涂装厚度的要求设定缠绕层数，涂装厚度为0.5-4.0mm。

本发明是一种作业方式为(底层、中间层)双层喷涂、(外层)预制带材缠绕成型的三层结构涂装工艺技术(简称粉胶PE带三层结构，或者粉胶PP带三层结构)。

粉胶PE带三层结构中由于AD粉末是在环氧粉末胶化过程中喷涂上去的，从而解决了环氧粉末层和聚烯烃带材不易粘接的问题，提高了常规三层结构的粘接力性能，可用于直管和弯管的防腐涂装。

进一步地，所述预制聚烯烃带材为PE带材、PP带材、里层复合胶粘剂的PE带材(AD/PE)、里层复合胶粘剂的PP带材(AD/PP)中的一种。

进一步地，步骤2)中所述的聚烯烃带材缠绕方式为固定架侧向缠绕或旋转式缠绕机缠绕。

进一步地，步骤3)中所述的缠绕过程可采取加热措施，步骤3)中所述的缠绕过程可采取加热措施，以使带材和胶粘剂、带材层间间达到熔融结合。三层结构的总厚度小于2.0mm为经济级，2.0-3.7mm为普通级，大于3.7为加强级。

实验效果

与现有技术双环氧粉末涂层技术相比较的数据如下：

表一本发明与现有双环氧技术的性能对比

表二本发明与现有双环氧技术的费用对比

由上表可见，本发明与双环氧粉末涂层技术相比，涂层抗弯曲、抗划伤和抗冲击性能均有不同程度的提高，涂层绝缘电阻提高了2个数量级，可以作为弯管防腐层升级技术，有效提高了三层结构的整体性，改善了三层结构防腐层的抗阴极剥离性能。同时材料成本也明显降低。

有益效果

本发明原料来源广泛易得、工艺简单科学、制备成本低廉，通过在聚烯烃涂装采用聚烯烃带材克服了现有弯管防腐生产线技术的诸多缺点，实现了如下优点：

1.有效、便捷地实现了弯管防腐层的涂覆，与双层环氧粉末工艺相比提高了抗冲击和抗刮伤性能。

2.和全粉末喷涂三层结构涂装工艺相比，本发明可以提高面层聚乙烯的厚度，改进防腐层的致密性(因为PE或PP带材的致密性有充分保证)，提高防腐层的机械强度。

3.和底层采用环氧粉末静电喷涂、中间层和面层采用复合带材缠绕成型的三层结构涂装工艺相比，本发明可以避免环氧粉末层和胶粘剂层结合不良的弊病。

4.本发明也可以用于直管的防腐，取代塑料挤出机设备的使用

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

一种管道三层结构防腐层涂装工艺，包括以下步骤：

1)FBE涂装，将弯形钢管加热，采用静电喷涂工艺将环氧粉末喷涂到弯形钢管表面，使环氧粉末涂料熔化、固化成底涂层；

2)AD涂装，在环氧粉末胶化过程中，将胶粘剂粉末涂装到步骤1)中的弯形钢管表面，弯形钢管表面温度为170℃，涂装厚度100μm；

3)聚烯烃涂装，在胶粘剂降温之前，将加热至160℃的聚烯烃PE带材固定架以侧向缠绕方法缠绕到步骤2)中所述的弯形钢管上，带材搭接55％，缠绕时对管表面及PE带进行加热，使PE带熔合，涂装厚度为0.5mm。

实施例二

一种管道三层结构防腐层涂装工艺，包括以下步骤：

1)FBE涂装，将钢管加热，采用静电喷涂工艺将环氧粉末喷涂到钢管表面，使环氧粉末涂料熔化、固化成底涂层；

2)AD涂装，在环氧粉末胶化结束前，将胶粘剂粉末涂装到步骤1)中的钢管表面，钢管表面温度为225℃，涂装厚度350μm；

3)聚烯烃涂装，在胶粘剂降温之前，将加热至220℃的聚烯烃PP带材通过旋转式缠绕机缠绕到步骤2)中所述的钢管上，带材搭接55％，缠绕时对管表面及PE带进行加热，使PE带熔合，涂装厚度为4.0mm。

实施例三

一种管道三层结构防腐层涂装工艺，包括以下步骤：

1)FBE涂装，将被涂装基材加热，采用静电喷涂工艺将环氧粉末喷涂到被涂装基材表面，使环氧粉末涂料熔化、固化成底涂层；

2)AD涂装，在环氧粉末胶化结束前，将胶粘剂粉末涂装到步骤1)中的被涂装基材表面，涂覆基材表面温度为200℃，涂装厚度200μm；

3)聚烯烃涂装，在胶粘剂降温之前，将加热至200℃的聚烯烃里层复合胶粘剂的AD/PE的复合带材通过旋转式缠绕机缠绕到步骤2)中所述的被涂装基材上，带材搭接55％，缠绕时对管表面及PE带进行加热，使PE带熔合，涂装厚度为2.0mm。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1. 一种管道三层结构防腐层涂装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）FBE涂装，将被涂装基材加热，采用静电喷涂工艺将环氧粉末喷涂到被涂装基材表面，使环氧粉末熔化、固化成底涂层；

2）AD涂装，在环氧粉末完全胶化后，将胶粘剂涂装到步骤1）中的被涂装基材表面，被涂装基材表面温度为170～225℃，涂装厚度80～350um；

3）聚烯烃涂装，在胶粘剂降温之前，将成卷预制聚烯烃带材缠绕到步骤2）中所述的被涂装基材上，涂装厚度为0.5-4.0mm；所述的聚烯烃带材缠绕方式为固定架侧向缠绕或旋转式缠绕机缠绕。

2. 根据权利要求1所述的管道三层结构防腐层涂装工艺，其特征在于，所述聚烯烃带材为预制带材，成卷装为PE带材、PP带材、里层复合胶粘剂的PE带材、里层复合胶粘剂的PP带材中的一种。