CN102518911A - 一种高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，采用喷涂设备涂装所述大口径钢管表面，在所述大口径钢管表面形成防腐层，其特征在于：防腐层底层为环氧粉末，外层为具有夹克料性能的PE热熔胶粉末。本发明采用环氧粉末、具有夹克料性能的PE热熔胶粉末作为防腐材料，底层环氧粉末能够与金属发生化学作用，使防腐层与受保护本体材料紧密结合，外层PE热熔胶粉末与环氧粉末均为粉末，在涂装过程中能够发生物理渗透，增加了防腐层材料之间的相互作用，与传统3PE防腐层相比有明显优势。

Description

一种高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法
技术领域
本发明涉及一种高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，更具体地说，本发明的防腐方法采用环氧粉末、PE热熔胶粉末两层材料作为防腐层材料。
背景技术
钢质管道在国内外油田修路、输气线路、煤矿建设、城市建设中发挥着重要作用。钢管防腐涂层历经多年的发展演变形成了多种多样的格局，主要包括2/3PE防腐、2/3PP防腐、沥青玻璃丝布防腐、玻璃钢防腐、环氧煤沥青漆防腐、环氧粉末涂料防腐、聚乙烯粉末涂料防腐等等。其中应用较多的是3PE防腐。所谓的3PE防腐是以厚度不低于100um的环氧粉末涂层为底漆层，以厚度不低于100um的热熔胶粘剂作为中间层，以厚度不低于2.5mm的PE夹克料作为最外层制成的三层防腐材料。
长输钢质管道三层PE涂层的优越性是将底层环氧粉末、中间粘结剂层和外层聚乙烯结合成了一个有机的整体，使该涂层具有熔结环氧粉末(FBE)涂层和聚乙烯(PE)涂层的双重优点。
但是，3PE防腐层也有其自身的缺陷。首先，传统上国内外钢质管道三层PE涂层成型全部采用挤出机分别挤出中间粘结剂和外层聚乙烯，使其包覆在环氧底胶外面，对于每一套生产成型装置，需要两大挤塑装置，能耗偏大。其次，传统工艺由于热熔胶粘剂层和夹克料层挤出的都是膜片，无论采用缠绕成型或是挤压包覆成型，对于螺旋焊钢管或直缝焊钢管，焊缝防腐层的厚度总会减薄，并且由于负压过小或碾压滚轮碾压不密实，焊缝侧总存在缺陷。另外，在低温状态下，由于中间粘结剂层与环氧粉末底胶不存在物理渗透，防腐层受到外界冲击时，防腐层冲击区可能发生破损。在-30℃左右对防腐层进行尖利物冲击试验，容易造成防腐层冲击部位整体破碎。这就是因为在环氧粉末胶化状态下进行热熔胶粘剂层热带缠绕时，两种材料分子间没有渗透，只进行了化学键结合的结果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现的：
一种高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，采用喷涂设备涂装所述大口径钢管及金属构件表面，在所述大口径钢管及金属构件表面形成防腐层，防腐层底层为环氧粉末，外层为具有夹克料性能的PE热熔胶粉末。所涉及防腐层材料卫生性能好，安全环保，无溶剂滞留，粘结力强，粘接持久性好。底层环氧粉末能够与金属发生化学作用，使防腐层与受保护本体材料紧密结合。外层PE热熔胶粉末与环氧粉末粘结效果好且具备夹克料的性能，力学性能优异，耐应力开裂性、耐腐蚀性好，同时具备良好的流平性能，防腐层外观平整美观。
进一步，所述环氧粉末密度1.3-1.5g/cm3、软化点80-100℃、环氧值0.10-0.25eq/100g、数均分子量1400-3400、200℃时胶化时间≥12s、固化时间≤3.0min、粒径分布上150μm筛上粉末≤3.0％、250μm筛上粉末≤0.2％，所述环氧粉末涂层厚度8-20丝。所述具有夹克料性能的PE热熔胶粉末的软化点100-120℃、熔点110-135℃、伸长率600-900％、拉伸强度13-25MPa、熔融指数5-8g/min、60目滤网通过率80-100％、与所述环氧粉末复合后23℃剥离强度100-150N/cm。
环氧粉末与PE热熔胶粉末本身的特性以及粒度形状、粒径大小及分布决定了涂装方式，所述环氧粉末采用静电喷涂工艺完成，该静电喷涂工艺可采用高压静电喷涂或摩擦静电喷涂，优选高压静电喷涂。所述具有夹克料性能的PE热熔胶粉末可采用流化床浸涂、幕帘式撒粉上涂或火焰喷涂集中方式完成涂装，优选幕帘式撒粉工艺涂装。
进一步，采用所述静电喷涂工艺涂装环氧粉末底胶时，喷涂电压60-80KV，喷枪头至所述大口径钢管及金属构件本体之间的距离100-300mm，供粉气压0.05-0.20MPa，喷粉量100-200g/min，环氧粉末沉积效率80-98％；采用幕帘式撒粉工艺涂装具有夹克料性能的PE热熔胶粉末时，喷出的具有夹克料性能的PE热熔胶粉末表面温度200-250℃，自然流平，供粉量100-1800g/min，具有夹克料性能的PE热熔胶粉末沉积效率70-95％。
进一步，涂装前需对所述大口径钢管及金属构件进行除油、除锈以及喷砂抛丸或酸洗磷化处理。所述喷砂抛丸处理时，打磨介质可选择粒径1-1.5mm的石英砂、金刚砂、黄砂或钢丸，可选择动力为40KW、0.9MPa的空气压缩机进行。所述酸洗磷化处理是通过化学方法在金属表面生成不溶于水的金属盐涂层的方法，分为磷酸锌系、磷酸锌钙系、磷酸锰系、磷酸铁系磷化膜，单位面积上膜重1-60g/m2。
所述大口径钢管直径为660-2200mm，所述防腐方法适用于直缝焊、螺旋焊、无缝焊钢管，优选螺旋焊钢管；还适用于镀锌钢管、镀铜钢管、表面无镀层的黑钢管，优选镀锌钢管。
防腐涂装时钢管本体温度200-250℃，优选220℃。钢管通过加热炉或中频解热进行预热，优选中频加热。
本发明的有益效果是：本发明采用环氧粉末、具有夹克料性能的PE热熔胶粉末作为防腐材料，底层环氧粉末能够与金属发生化学作用，使防腐层与受保护本体材料紧密结合，外层PE热熔胶粉末与环氧粉末均为粉末，在涂装过程中能够发生物理渗透，增加了防腐层材料之间的相互作用，与传统3PE防腐层相比有明显优势；本发明所涉及涂装设备包括静电喷涂设备、幕帘式撒粉设备及火焰喷涂设备，所涉及涂装设备能耗低、用料省。
具体实施方式
为了对本发明的结构、特征及其功效，能有更进一步地了解和认识，现举一较佳实施例，详细说明如下：
首先，选择直径为2200mm的镀锌钢管，经过300℃高温除油处理和喷砂抛丸处理；然后，钢管通过中频加热预热至220℃，通过静电喷涂设备内外喷涂环氧粉末，涂层厚度为15丝，喷涂电压70KV，喷枪头至镀锌钢管本体之间的距离200mm，供粉气压0.10MPa，喷粉量150g/min，环氧粉末沉积效率90％；
环氧粉末喷涂10S以后通过幕帘式撒粉工艺涂装PE热熔胶粉末，涂层厚度2.0mm，自然流平3min，采用幕帘式撒粉工艺涂装具有夹克料性能的PE热熔胶粉末时，撒出的具有夹克料性能的PE热熔胶粉末吸附在表面温度200-220℃的钢管上，自然流平，供粉量1500g/min，具有夹克料性能的PE热熔胶粉末沉积效率80％；
最后，喷水冷却钢管，完成防腐涂装。
过程可分为六个环节：表面处理→中频加热→环氧粉末静电喷涂→PE热熔胶粉末幕帘式撒粉→自然流平→水冷定型。
本发明适用于所有类型大口径钢管的防腐，并可解决传统缠绕或包覆工艺对螺旋焊和直缝焊钢管防腐时防护层厚薄不均的问题。
本发明同时适用于各种构造金属构件的防腐，可解决复杂金属构件防腐难及防腐层易脱落的问题。
本发明所涉及涂装设备包括静电喷涂设备、幕帘式撒粉设备及火焰喷涂设备，所涉及涂装设备能耗低、用料省。
本发明所涉及的施工工艺控制包括被防腐材料的表面处理及上粉温度控制、静电喷涂电压控制、供粉气压控制、供粉量控制等等，操作简单，可控性强。
涂装形成的防腐层轴向、径向延伸率及强度完全一致，不开裂，无露底、漏涂现象，特别适合大口径螺旋焊、直缝焊钢管及结构复杂的金属构件的防腐。
以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非以此限制本发明的实施范围，凡熟悉此项技术者，运用本发明的原则及技术特征，所作的各种变更及装饰，皆应涵盖于本权利要求书所界定的保护范畴之内。

Claims (9)

1.一种高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，采用喷涂设备涂装所述大口径钢管及金属构件表面，在所述大口径钢管及金属构件表面形成防腐层，其特征在于：防腐层底层为环氧粉末，外层为具有夹克料性能的PE热熔胶粉末。
2.根据权利要求1所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，所述环氧粉末密度1.3-1.5g/cm3、软化点80-100℃、环氧值0.10-0.25eq/100g、数均分子量1400-3400、200℃时胶化时间≥12s、固化时间≤3.0min、粒径分布上150μm筛上粉末≤3.0％、250μm筛上粉末≤0.2％，所述环氧粉末涂层厚度8-20丝。
3.根据权利要求1所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，所述具有夹克料性能的PE热熔胶粉末的软化点100-120℃、熔点110-135℃、伸长率600-900％、拉伸强度13-25MPa、熔融指数5-8g/min、60目滤网通过率80-100％、与所述环氧粉末复合后23℃剥离强度100-150N/cm。
4.根据权利要求1所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，所述环氧粉末采用静电喷涂工艺完成，该静电喷涂工艺可采用高压静电喷涂或摩擦静电喷涂，所述具有夹克料性能的PE热熔胶粉末可采用流化床浸涂、幕帘式撒粉上涂或火焰喷涂集中方式完成涂装。
5.根据权利要求4所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，采用所述静电喷涂工艺涂装环氧粉末底胶时，喷涂电压60-80KV，喷枪头至所述大口径钢管及金属构件本体之间的距离100-300mm，供粉气压0.05-0.20MPa，喷粉量100-200g/min，环氧粉末沉积效率80-98％；采用幕帘式撒粉工艺涂装具有夹克料性能的PE热熔胶粉末时，喷出的具有夹克料性能的PE热熔胶粉末表面温度200-250℃，自然流平，供粉量100-1800g/min，具有夹克料性能的PE热熔胶粉末沉积效率70-95％。
6.根据权利要求1所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，涂装前需对所述大口径钢管及金属构件进行除油、除锈以及喷砂抛丸或酸洗磷化处理。
7.根据权利要求1所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，所述喷砂抛丸处理时，打磨介质可选择粒径1-1.5mm的石英砂、金刚砂、黄砂或钢丸，可选择动力为40KW、0.9MPa的空气压缩机进行，所述酸洗磷化处理是通过化学方法在金属表面生成不溶于水的金属盐涂层的方法，分为磷酸锌系、磷酸锌钙系、磷酸锰系、磷酸铁系磷化膜，单位面积上膜重1-60g/m2。
8.根据权利要求1所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，所述大口径钢管直径为660-2200mm，所述防腐方法适用于直缝焊、螺旋焊、无缝焊钢管，以及镀锌钢管、镀铜钢管、表面无镀层的黑钢管。
9.根据权利要求1所述的高效节能大口径钢管及金属构件的防腐方法，其特征在于，防腐涂装时，所述大口径钢管本体通过加热炉或中频解热进行预热，温度为200-250℃。
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