CN105797938A - 两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法 - Google Patents

Abstract

一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其在瓶体内壁前处理步骤与喷涂步骤之间，包含一个瓶体温度控制步骤；所述瓶体温度控制步骤是将经瓶体内壁前处理步骤处理完的瓶体，预加热至相应防腐涂料的熔融温度范围，同时保温一预定时间，该瓶体经自体热传导而使各处温度趋于一致，为后续喷涂步骤做准备。借助瓶体温度控制步骤，使瓶体内壁在被喷涂防腐涂料之前，瓶体各处呈均匀一致的高温状态，使防腐涂料在喷涂至瓶体内壁的接触瞬间而熔融流平，形成的内壁防腐涂层结合性好、具有优良的防腐蚀性能、抗冲击性能和抗弯曲性能，防腐涂层表面光滑平整、无针孔。获得的防腐气瓶结构简单，实用性强。

Description

两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法

技术领域

本发明涉及防腐涂层成型方法，特别涉及用于充装各种气体(压缩气体或液化气体)的气瓶内壁防腐涂层的成型工艺。

背景技术

两端收口的钢瓶，是用于盛装并运输压缩天然气的容器，而这些天然气中往往不可避免地会存在一些痕量的酸性气体，例如硫化氢等，这就要求钢瓶必须耐压、耐腐蚀，同时还要保证不与盛装的气体发生任何反应。为了满足这些要求，通常需要在气瓶内壁进行防腐处理。

鉴于大容积的两端收口的气瓶，其瓶口小、直径大、长度长等特点，气瓶内壁的防腐处理一直是个难题。关于气瓶内壁的防腐处理，之前有对气瓶内壁表面淌漆、进行磷化处理和多次喷涂等几种方法，但由于性能、工艺和成本等原因，均未能在气瓶领域广泛使用。

现有的一种喷涂工艺，如公布号为CN1033357565，名称为《一种两端缩口钢瓶的内喷涂工艺》的专利申请，其公开了钢瓶的内喷涂工艺，包括碱洗→除油→水洗→喷涂前烘干→喷砂(或者蚀刻-热水清洗)→酒精清洗→吹干→喷涂前准备→喷涂→烘烤表干→烧结→冷却等步骤。其中，喷涂是指将防腐料四氟乙烯(特氟龙)或硅氧烷的粉末或粉末形成悬浮液涂料以高压气体喷雾后附着在气瓶的内壁，然后经过烘烤表干步骤，将溶液或水挥发，之后再经过高温烧结步骤的处理，使气瓶内壁的防腐料形成致密的防腐涂层。在烧结过程中，通过高温打乱聚四氟乙烯树脂等分子排列顺序，从结晶相转变为无定形相，在烧结温度下保持一段时间，使聚四氟乙烯的分子运动加剧，颗粒间的界面消失，而成为密实的连续的整体，即气瓶内壁的防腐涂层。

然而，由于两端收口气瓶为一个近圆柱体形状，在烧结工艺步骤中，瓶体受热很难同步和均匀，瓶体本身会产生内应力不均，同时聚四氟乙烯等涂料的受热也不均匀，故按照该方法，经常会出现成型的防腐涂层表面具有细小裂纹、针孔等粗糙不平的表面、以及部分区域与气瓶内壁结合不良。这些情况的产生，气瓶内壁涂层的裂纹或针孔等粗糙表面会吸附部分气体，使气体样品内组分发生微量变化，使气体样品失去代表性。更重要的是，裂纹还会影响涂层的防腐蚀性、与钢瓶内壁的结合性，严重影响气瓶的使用寿命。

上述现有的喷涂工艺，不仅工艺步骤繁多、加工成本高，而且成型的防腐涂层表面平整光滑度、与气瓶内壁的结合性都无法满足要求。

发明内容

为克服现有技术难题，本发明提供一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型工艺，以有效解决气瓶内壁的防腐问题。

本发明是通过以下方案实现的：

一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其包括：在瓶体内壁前处理步骤与喷涂步骤之间，还包含一个瓶体温度控制步骤；

所述瓶体温度控制步骤是将经瓶体内壁前处理步骤处理完的瓶体，预加热至相应防腐涂料的熔融温度范围，同时保温一预定时间，该瓶体经自体热传导而使各处温度趋于一致，为后续喷涂步骤做准备。

通过该温度控制步骤，使待喷涂的气瓶瓶体处于高温，且气瓶各处温度均匀一致；由于气瓶已处于防腐涂料的熔融温度的范围，在该温度范围内，所喷涂的涂料能在被喷涂接触至气瓶内壁的瞬间融化、流平及固化成型为致密的防腐涂层。

本发明的一个实施例中，所述喷涂步骤是一个自动化喷涂过程：通过在气瓶两端的瓶口各设置一个送料杆，所述两个送料杆在驱动装置带动下沿着气瓶轴线行进至气瓶中间部位，然后分别向两端瓶口后退，在后退的过程中，由送料杆端头所设的喷嘴将防腐涂料喷涂至气瓶内壁，涂料与高温气瓶接触瞬间固化形成防腐涂层。

本发明的一个实施例中，在喷涂步骤之前还具有一个喷涂前准备步骤，所述喷涂前准备步骤包括喷涂设备工作参数设置、涂料准备和设备工装准备。

本发明的一个实施例中，所述喷涂前准备步骤具体包括：

涂料称重备用；

设置喷涂设备的工作参数；

气瓶就位，调整送料杆轴线，使送料杆轴线与气瓶旋转轴线重合；

打开喷涂设备的旋转电机，带动气瓶旋转。

本发明的一个实施例中，所述工作参数包括：喷涂次数、雾化能力、送料杆前进后退速度、气瓶旋转速度、喷涂气瓶长度、送料杆的运动方式。

本发明的一个实施例中，所述瓶体内壁前处理步骤包括：喷砂除锈和用洁净压缩空气进行吹扫两个步骤。

本发明的一个实施例中，还包括一个喷涂后处理步骤，所述喷涂后处理步骤包括冷却步骤和/或检验步骤。

本发明的一个实施例中，所述冷却步骤，是在空气中冷却至90℃以下。

本发明的一个实施例中，形成所述防腐涂层的涂料为环氧体系防腐蚀粉末涂料。

本发明的一个实施例中，所述瓶体温度控制步骤是将加热至150-400℃，更较佳为190℃-260℃，并保温一预定时间，如20-40min，以确保瓶体各处温度均匀。

温度控制步骤的加热温度，既要考虑涂料的熔融温度范围，也要从节能及防止涂料直接分解的方面来确定一个适当的温度范围。

本文所用的“熔融温度范围”是指温度达到高分子涂料的“相变”时的温度范围。

其中，优选的，所述防腐涂层的厚度为250-500μm。通过设置喷涂设备的工作参数，即通过设定喷涂次数、雾化能力、送料杆前进后退速度、气瓶旋转速度等，可以根据防腐的程度要求调节防腐涂层的厚度。

本发明是在喷涂之前，将经过气瓶内壁前处理完的气瓶经过一个瓶体温度控制步骤，在该温度控制步骤中，使气瓶达到相应防腐涂料的熔融温度，且在该保温时间内使气瓶各处温度处于均匀一致的状态下，再经喷涂处理，使涂料在接触气瓶内壁瞬间而熔融流平，固化成致密的防腐膜。经试验证明，由本发明方法获得的气瓶内壁防腐涂层，与气瓶内壁结合性好，不易脱落、表面光滑平整无龟裂翘曲现象。形成的内壁防腐层具有优良的防腐蚀性能、抗弯曲性能、抗冲击性能，提高了气瓶的安全性能，延长使用寿命。通过本发明的工艺方法，还可以减少后期的烘烤表干、烧结等处理工序；降低加工制造成本。

附图说明

图1为本发明中两端收口的防腐气瓶的结构示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

如图1所示，为本发明中两端收口的防腐气瓶的结构示意图，包括瓶体1和内部形成的防腐涂层2。内壁的防腐涂层2的形成工艺步骤如下：

瓶体内壁前处理步骤：

气瓶内表面必须进行彻底的喷砂除锈处理，清除内表面油脂、污垢等附着物，喷砂所用压缩空气应干燥无油，除锈质量达到GB/T8923规定的Sa2.5级要求，锚纹深度达到50～100μm；

喷砂后的气瓶内表面应用干燥洁净无油的压缩空气吹扫，内表面应清洁干燥且无油脂及其他污染物。内表面预处理后须在8h内进行涂敷，当出现返锈或表面污染时，必须重新进行内表面预处理。否则，瓶体内壁可能会被再次被污染或出锈，而当出现返锈或表面污染时，必须重新进行内壁前处理。

瓶体温度控制步骤：

将气瓶在环境温度为190℃-260℃加热，并保温20-40分钟，在保温时间内，瓶体通过自身热传导效应，使气瓶瓶体温度均匀一致，以为后续防腐用的环氧体系的粉末涂料的喷涂做准备。

(3)、喷涂前准备步骤：

喷涂前准备步骤，主要包括喷涂设备的工作参数设置、涂料准备和喷涂设备工装准备三部分内容；喷涂前准备步骤可在瓶体温度控制步骤结束之前就开始准备，例如涂料准备的称量和盛装，喷涂设备电源接通、调试、喷涂设备的工作参数的设置等都可以在瓶体温度控制步骤的同时进行，也可以在瓶体温度控制步骤结束之后再进行。

喷涂前准备步骤其具体可包括：

涂料称重备用：所述粉末涂料称重后放于粉桶中备用；

设置喷涂设备的工作参数：所述工作参数的种类和范围如下：

喷涂次数：1-3次；雾化能力：50-400g/min；送料杆前进/后退速度：0.7～6.3m/min；气瓶旋转速度：15-80r/min；送料杆运动方向：沿轴向往返运动；喷涂气瓶长度：3200mm-12190mm。

气瓶就位，调整送料杆轴线，使送料杆轴线与气瓶旋转轴线重合，此时检测气瓶的外表面温度达到160～230℃，当瓶身处于此温度范围时，所用的防腐涂料粉末能够接触瓶体而瞬间融化，因为散热问题，此时的瓶体温度比保温阶段时略有降低；

打开喷涂设备的旋转电机，带动气瓶旋转。

喷涂步骤：

启动设备喷涂程序，使送料杆分别从气瓶的两个端口快速匀速进入气瓶内部，沿气瓶轴线前进，直到分别到达气瓶中间部位，开启喷涂开关，使送料杆分别向两端瓶口方向慢速匀速后退，边后退边喷涂，涂料接触气瓶内壁瞬间熔融流平，固化成膜。喷涂结束后，送料杆分别匀速后退至气瓶两端口，直到退出瓶口。其中，送料杆快速前进、和慢速后退是为了实现工艺要求，在完成瓶体温度控制步骤后，刚刚从加热炉中取出，此时要求送料杆尽快就位进行喷涂，所以要求前进速度要快；后退速度应与喷粉量和期望达到的涂层厚度有关，所以速度比前进时慢。

所述喷涂步骤为自动化喷涂过程，所使用的喷涂设备包括：盛料桶，用以盛装环氧体系防腐粉末涂料；送料杆，分别位于气瓶的左右两端侧，送料杆耦合驱动装置，可被驱动沿着气瓶的轴线前进或后退或以气瓶轴线为轴可同时进行旋转，送料杆连接盛料桶，所述送料杆端部具有喷嘴，可将涂料自喷嘴处形成喷雾，喷涂至气瓶内壁，所述送料杆直径小于气瓶瓶口直径，长度至少大于气瓶长度1/2；送料装置，可提供将涂料由盛料桶输送至送料杆的动力；气瓶瓶头托盘，可以支撑气瓶瓶头并供其自由旋转，如可为带有充气式橡皮内圈的滚珠轴承，通过充放气可以调节胶圈内径，从而将气瓶瓶头卡紧并供其自由转动；气瓶旋转装置，可为带有卡紧机构的齿轮，齿轮外周具有啮合齿，内侧为圆圈空心部，可供气瓶穿入并被卡紧，齿轮通过与其他齿轮啮合而能够带动气瓶旋转；气瓶运输装置，可将经过瓶头温度控制步骤处理的气瓶输送至喷涂工位，或将喷涂完成的气瓶输送至收集工位；气体压缩及净化装置，可提供洁净及高压气源，以将涂料形成喷雾；所有这些组成装置由一个控制器控制工作，该控制器具有控制面板或与计算机连接的端口，以人工根据需要设定各组成装置的工作参数，喷涂过程全部自动化。

所述工作参数包括：喷涂次数、雾化能力、送料杆前进\后退速度、气瓶旋转速度、喷涂气瓶长度、送料杆的运动方式等。

其中，送料杆的运动方式可为沿气瓶轴线前进和后退的往复运动，或者送料杆可旋转，当送料杆旋转时，气瓶旋转装置可不工作。

气瓶两端瓶口两端所设的送料杆，在驱动装置带动下先匀速快速行进至气瓶中间部位，然后再分别匀速慢速向两端瓶口后退，边后退边喷涂，涂料在接触瓶体的瞬间，熔融流平固化成膜。

喷涂后处理步骤：

喷涂完成后，将气瓶移至降温区，空冷至90℃以下进行后续检查。

为了证明本发明的方法确实具有好的防腐涂层成型效果，以下采用背景技术的喷涂工艺，运用与本发明中相同的专用喷涂设备，喷涂与本发明图1的规格相同的气瓶；其中设定喷涂次数均为3次，雾化能力：150g/min；送料杆前进/后退速度：0.7～6.3m/min；气瓶旋转速度：50r/min；送料杆运动方向：沿轴向往返运动；喷涂气瓶长度：10975mm。温度控制步骤，气瓶温度为190-260℃，保温时间为20-40min。从以下几个方面来说明本发明的技术效果：

抗腐蚀性能：按GB/T1771标准通过1000小时的盐雾(碳酸钠水溶液)试验，采用X光检测仪检测；

瓶壁附着力：采用百格测试仪，对防腐涂层作百格刀测试时，其划格结果附着力按照以下的标准等级用划格器在涂层上切出十字格子图形，切口直至基材，用毛刷对角线方向各刷五次，用胶带贴在切口上再拉开；观察格子区域的情况，可用放大镜观察划格结果。附着力按照以下的标准等级：

①、ISO等级：4；(ASTM等级1B)切口边缘大片剥落/或者一些方格部分或全部剥落，其面积大于划格区的35％，但不超过65％。

②、ISO等级：3；(ASTM等级2B)沿切口边缘有部分剥落或整大片剥落，及/或者部分格子被整片剥落。被剥落的面积超过15％，但不到35％。

③、ISO等级：2；(ASTM等级3B)切口的边缘和/或相交处有被剥落，其面积大于5％，但不到15％。

④、ISO等级：1；(ASTM等级4B)在切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损不超过5％。

⑤、ISO等级：0；(ASTM等级5B)切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落。

c)抗弯曲、抗冲击性能：经外力敲打、冲击使瓶体内壁表面成型凹陷/凸起变形，观察防腐涂层表面形态；

d)延展性能：在拉伸试验中，涂层出现裂纹的临界点时，测量钢瓶的伸长率。

试验结果比较如下表：

由此可以看出，本发明两端收口的气瓶内壁防腐涂层喷涂方法，可达到重防腐涂层的要求。

除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内做出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征包括：在瓶体内壁前处理步骤与喷涂步骤之间，还包含一个瓶体温度控制步骤；

所述瓶体温度控制步骤是将经瓶体内壁前处理步骤处理完的瓶体，预加热至相应防腐涂料的熔融温度范围，同时保温一预定时间，该瓶体经自体热传导而使各处温度趋于一致，为后续喷涂步骤做准备。

2.根据权利要求1所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，所述喷涂步骤是一个自动化喷涂过程：通过在气瓶两端的瓶口各设置一个送料杆，所述两个送料杆在驱动装置带动下沿着气瓶轴线行进至气瓶中间部位，然后分别向两端瓶口后退，在后退的过程中，由送料杆端头所设的喷嘴将防腐涂料喷涂至气瓶内壁，涂料与高温气瓶接触瞬间熔化、流平、固化形成防腐涂层。

3.根据权利要求1所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，在喷涂步骤之前还具有一个喷涂前准备步骤，所述喷涂前准备步骤包括喷涂设备工作参数设置、涂料准备和设备工装准备。

4.根据权利要求3所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，所述喷涂前准备步骤具体包括：

涂料称重备用；

设置喷涂设备的工作参数；

气瓶就位，调整送料杆轴线，使送料杆轴线与气瓶旋转轴线重合；

打开喷涂设备的旋转电机，带动气瓶旋转。

5.根据权利要求4所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，所述工作参数包括：喷涂次数、雾化能力、送料杆前进后退速度、气瓶旋转速度、喷涂气瓶长度、送料杆的运动方式。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，所述瓶体内壁前处理步骤包括：喷砂除锈和用洁净压缩空气进行吹扫两个步骤。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，还包括一个喷涂后处理步骤，所述喷涂后处理步骤包括冷却步骤和/或检验步骤。

8.根据权利要求7所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，所述冷却步骤，是在空气中冷却至90℃以下。

9.根据权利要求1-5任一项所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，形成所述防腐涂层的涂料为环氧体系防腐蚀粉末涂料。

10.根据权利要求9所述的一种两端收口气瓶的内壁防腐涂层成型方法，其特征在于，所述瓶体温度控制步骤是将加热至190℃至260℃，并保温一段时间，以确保瓶体各处温度均匀。