CN107270035A - 一种防腐保温管道及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防腐保温管道及其加工工艺，防腐保温管道包括钢管、耐高温层、保温层和防腐层，所述耐高温层涂覆在钢管外表面，厚度为100‑220微米；所述保温层涂覆在耐高温层的外表面，厚度为100‑200微米；所述防腐层涂覆在保温层的外表面，厚度为200‑300微米；所述耐高温层由耐高温底漆涂覆而成；所述保温层采用保温涂料涂覆而成，所述防腐层采用防腐涂料涂覆而成。本发明既能保证钢管的耐高温效果，又能成倍提升钢管的保温和防腐性能，同时又不增加成本。

Description

一种防腐保温管道及其加工工艺
技术领域
本发明涉及管道技术领域，具体涉及一种防腐保温管道及其加工工艺。
背景技术
利用金属管道进行资源的长途输送是现阶段工业上采用的常见手段，如石油开采、天然气输送、供热输送及供水输送等等。在管道的长途输送中，对金属管道的保护是尤为重要的，因为，有较长的金属管道是埋在远离人们的生活居住点的，有的地段甚至环境状况非常恶劣。例如低洼、沼泽等强腐蚀区，土壤环境条件恶劣、地下水位高，当管道防腐层出现局部破损或老化后，形成大阴极(非破坏区)、小阳级(破损点)，作为阳极的金属管道部位因这种电化学腐蚀，导致穿孔腐蚀，保温管道使用寿命下降。
为了延长保温管道在低洼和沼泽地区使用寿命，以往通常采用外加电流或牺牲阳极的阴极保护技术，外加电流法需要持续外部电源，维护电源费用较高，并且因低洼沼泽地杂散电流作用导致过保护，引发防腐层的破坏及管材氢脆，牺牲阳极虽然免维护，但依然存在着远离阳极点保护作用降低问题，近几年国内也出现了一种电化学保温管，通过以单纯锌铝为主形成合金镀层，实现了旧油管基材的全覆盖，仅适用在普通土壤二级腐蚀环境下使用，在沼泽和低洼含盐碱量高的一级土壤强腐蚀区域使用，锌铝原子作为阳极材料加快了消耗，存在涂层提前粉化和老化问题，缩短了使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种防腐保温管道及其加工工艺。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种防腐保温管道，包括钢管、耐高温层、保温层和防腐层，其特征在于，所述耐高温层涂覆在钢管外表面，厚度为100-220微米；所述保温层涂覆在耐高温层的外表面，厚度为100-200微米；所述防腐层涂覆在保温层的外表面，厚度为200-300微米；
所述耐高温层由耐高温底漆涂覆而成；所述保温层采用保温涂料涂覆而成，所述防腐层采用防腐涂料涂覆而成。
进一步地，所述耐高温层包括耐高温粉料和浆料；
所述耐高温粉料包含以下按重量份计的原料：碳化硅10-30份，硅树脂2-8份，膨润土1-3份，纳米氧化铝15-20份，镍粉1-3份，纳米氧化镁5-10份，氧化钛4-7份，纳米二氧化锆4-10份和纳米二氧化硅20-40份；
所述浆料包含以下按重量份计的原料：丙二醇甲醚5-30份，无水乙醇1-12份，工业乙醇2-15份和丙二醇甲醚醋酸酯3-15份。
进一步地，所述保温涂料包含以下按重量份计的原料：
环氧树脂80-100份，水泥15-20份，甲基丙烯酸甲酯10-15份，闭孔珍珠岩30-45份，重质碳酸钙5-8份，轻质碳酸钙4-6份，乙二醇40-45份，硅油1-5份和水60-75份。
进一步地，所述重质碳酸钙的粒度为50-65微米，所述轻质碳酸钙的粒度为50-65微米。
进一步地，所述防腐涂料包含以下按重量份计的原料：环氧树脂40-50份，云母氧化铁20-30份，云母10-20份，滑石粉20-25份，分散剂1-2份，固化剂1-2份，乙醇15-30份。
进一步地，所述环氧树脂的分子量为500-800，所述分散剂包括质量为比1：1的双十八烷基酯基季铵盐和脂肪醇聚氧乙烯基醚。
进一步地，所述防腐涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)按所需重量份准备好各项原料，将环氧树脂、云母氧化铁、云母、滑石粉和分散剂混合均匀，在100-120℃下研磨2-3小时，得到改性研磨浆；
(2)将所述改性研磨浆冷却至40-50℃后，加入乙醇并混合均匀，得到混合料；
(3)将所述混合料于50-60℃下保温熟化1-2小时，得到所述防腐涂料。
一种防腐保温管道的加工工艺，包括以下步骤：
(1)清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白清理级，锚纹深度达到80-150微米；
(2)在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430-700℃，相继熔融；
(3)表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2-3min，钢管表面形成Zn-Al合金内层；
(4)将经过步骤(3)处理的钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200-300℃，悬吊钢管转入热喷涂工位；
(5)采用等离子喷涂法依次在所述钢管的表面喷涂耐高温层、保温层和防腐层；冷却后得到所述防腐保温管道。
进一步地，所述喷涂的喷枪与基体表面应呈直角，无法垂直的部位斜度不宜小于60-80°，喷口与基体表面的距离为200-300mm，所述耐高温层和保温层的涂层干燥时间不少于6-8小时，所述防腐层的涂层干燥时间不少于12小时。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
本发明在预先经过抛丸除锈处理的钢管表面，利用热浸镀和热喷涂联合工艺，在钢管基材外表面形成一种嵌入到基材中的多元合金镀层，形成致密的金相组织，确保了镀层对钢管的结合力，镀层具有抗冲击特性。在钢管表面依次设置的耐高温层、保温层和防腐层，既能保证钢管的耐高温效果，又能成倍提升钢管的保温和防腐性能，同时又不增加成本。
本发明所采用的耐高温涂层采种多种纳米级颗粒，使晶粒、晶界以及他们之间的结合都达到纳米水平，使涂层的强度、韧性和超塑性大幅度提高，镍粉、纳米氧化镁、氧化钛、纳米二氧化锆和纳米二氧化硅的加入，不仅能提高涂层的强度，且能显著提高涂层的高温耐受性，同时具有一定的耐腐蚀性。采用的保温涂层，成本低，具有优异的保温性能，能显著提高涂层的保温隔热性能。采用的防腐层选择环氧树脂为主要的原料，同时添加云母氧化铁、云母和滑石粉，起到阴极保护的作用，大大提高涂层的耐腐蚀性能，且制备方法简单，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种防腐保温管道，包括钢管、耐高温层、保温层和防腐层，其特征在于，所述耐高温层涂覆在钢管外表面，厚度为100微米；所述保温层涂覆在耐高温层的外表面，厚度为200微米；所述防腐层涂覆在保温层的外表面，厚度为200微米；
所述耐高温层由耐高温底漆涂覆而成；所述保温层采用保温涂料涂覆而成，所述防腐层采用防腐涂料涂覆而成。
所述耐高温层包括耐高温粉料和浆料；
所述耐高温粉料包含以下按重量份计的原料：碳化硅30份，硅树脂2份，膨润土3份，纳米氧化铝15份，镍粉3份，纳米氧化镁5份，氧化钛7份，纳米二氧化锆4份和纳米二氧化硅40份；
所述浆料包含以下按重量份计的原料：丙二醇甲醚5份，无水乙醇12份，工业乙醇2份和丙二醇甲醚醋酸酯15份。
所述保温涂料包含以下按重量份计的原料：
环氧树脂80份，水泥20份，甲基丙烯酸甲酯10份，闭孔珍珠岩45份，重质碳酸钙5份，轻质碳酸钙6份，乙二醇40份，硅油5份和水60份。
所述重质碳酸钙的粒度为65微米，所述轻质碳酸钙的粒度为50微米。
所述防腐涂料包含以下按重量份计的原料：环氧树脂50份，云母氧化铁20份，云母20份，滑石粉20份，分散剂2份，固化剂1份，乙醇30份。
进一步地，所述环氧树脂的分子量为500，所述分散剂包括质量为比1：1的双十八烷基酯基季铵盐和脂肪醇聚氧乙烯基醚。
所述防腐涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)按所需重量份准备好各项原料，将环氧树脂、云母氧化铁、云母、滑石粉和分散剂混合均匀，在120℃下研磨2小时，得到改性研磨浆；
(2)将所述改性研磨浆冷却至50℃后，加入乙醇并混合均匀，得到混合料；
(3)将所述混合料于50℃下保温熟化2小时，得到所述防腐涂料。
所述防腐保温管道的加工工艺，包括以下步骤：
(1)清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白清理级，锚纹深度达到80微米；
(2)在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到700℃，相继熔融；
(3)表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min，钢管表面形成Zn-Al合金内层；
(4)将经过步骤(3)处理的钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至300℃，悬吊钢管转入热喷涂工位；
(5)采用等离子喷涂法依次在所述钢管的表面喷涂耐高温层、保温层和防腐层；冷却后得到所述防腐保温管道。
所述喷涂的喷枪与基体表面应呈直角，无法垂直的部位斜度不宜小于60°，喷口与基体表面的距离为300mm，所述耐高温层和保温层的涂层干燥时间不少于6小时，所述防腐层的涂层干燥时间不少于12小时。
对本实施例提供的防腐保温管道进行性能检测，结果如表1所示：
表1
实施例2
一种防腐保温管道，包括钢管、耐高温层、保温层和防腐层，其特征在于，所述耐高温层涂覆在钢管外表面，厚度为220微米；所述保温层涂覆在耐高温层的外表面，厚度为100微米；所述防腐层涂覆在保温层的外表面，厚度为300微米；
所述耐高温层由耐高温底漆涂覆而成；所述保温层采用保温涂料涂覆而成，所述防腐层采用防腐涂料涂覆而成。
所述耐高温层包括耐高温粉料和浆料；
所述耐高温粉料包含以下按重量份计的原料：碳化硅10份，硅树脂8份，膨润土1份，纳米氧化铝20份，镍粉1份，纳米氧化镁10份，氧化钛4份，纳米二氧化锆10份和纳米二氧化硅20份；
所述浆料包含以下按重量份计的原料：丙二醇甲醚30份，无水乙醇1份，工业乙醇15份和丙二醇甲醚醋酸酯3份。
所述保温涂料包含以下按重量份计的原料：
环氧树脂100份，水泥15份，甲基丙烯酸甲酯15份，闭孔珍珠岩30份，重质碳酸钙8份，轻质碳酸钙4份，乙二醇45份，硅油1份和水75份。
所述重质碳酸钙的粒度为50微米，所述轻质碳酸钙的粒度为65微米。
所述防腐涂料包含以下按重量份计的原料：环氧树脂40份，云母氧化铁30份，云母10份，滑石粉25份，分散剂1份，固化剂2份，乙醇15份。
进一步地，所述环氧树脂的分子量为800，所述分散剂包括质量为比1：1的双十八烷基酯基季铵盐和脂肪醇聚氧乙烯基醚。
所述防腐涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)按所需重量份准备好各项原料，将环氧树脂、云母氧化铁、云母、滑石粉和分散剂混合均匀，在100℃下研磨3小时，得到改性研磨浆；
(2)将所述改性研磨浆冷却至40℃后，加入乙醇并混合均匀，得到混合料；
(3)将所述混合料于60℃下保温熟化1小时，得到所述防腐涂料。
所述防腐保温管道的加工工艺，包括以下步骤：
(1)清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白清理级，锚纹深度达到150微米；
(2)在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430℃，相继熔融；
(3)表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中3min，钢管表面形成Zn-Al合金内层；
(4)将经过步骤(3)处理的钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200℃，悬吊钢管转入热喷涂工位；
(5)采用等离子喷涂法依次在所述钢管的表面喷涂耐高温层、保温层和防腐层；冷却后得到所述防腐保温管道。
所述喷涂的喷枪与基体表面应呈直角，无法垂直的部位斜度不宜小于80°，喷口与基体表面的距离为200mm，所述耐高温层和保温层的涂层干燥时间不少于8小时，所述防腐层的涂层干燥时间不少于12小时。
对本实施例提供的防腐保温管道进行性能检测，结果如表2所示：
表2
实施例3
一种防腐保温管道，包括钢管、耐高温层、保温层和防腐层，其特征在于，所述耐高温层涂覆在钢管外表面，厚度为160微米；所述保温层涂覆在耐高温层的外表面，厚度为150微米；所述防腐层涂覆在保温层的外表面，厚度为250微米；
所述耐高温层由耐高温底漆涂覆而成；所述保温层采用保温涂料涂覆而成，所述防腐层采用防腐涂料涂覆而成。
所述耐高温层包括耐高温粉料和浆料；
所述耐高温粉料包含以下按重量份计的原料：碳化硅20份，硅树脂5份，膨润土2份，纳米氧化铝18份，镍粉2份，纳米氧化镁8份，氧化钛6份，纳米二氧化锆7份和纳米二氧化硅30份；
所述浆料包含以下按重量份计的原料：丙二醇甲醚20份，无水乙醇7份，工业乙醇8份和丙二醇甲醚醋酸酯9份。
所述保温涂料包含以下按重量份计的原料：
环氧树脂90份，水泥18份，甲基丙烯酸甲酯13份，闭孔珍珠岩38份，重质碳酸钙5份，轻质碳酸钙5份，乙二醇43份，硅油3份和水68份。
所述重质碳酸钙的粒度为58微米，所述轻质碳酸钙的粒度为58微米。
所述防腐涂料包含以下按重量份计的原料：环氧树脂46份，云母氧化铁25份，云母15份，滑石粉23份，分散剂1.5份，固化剂1份，乙醇27份。
进一步地，所述环氧树脂的分子量为600，所述分散剂包括质量为比1：1的双十八烷基酯基季铵盐和脂肪醇聚氧乙烯基醚。
所述防腐涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)按所需重量份准备好各项原料，将环氧树脂、云母氧化铁、云母、滑石粉和分散剂混合均匀，在110℃下研磨2.5小时，得到改性研磨浆；
(2)将所述改性研磨浆冷却至45℃后，加入乙醇并混合均匀，得到混合料；
(3)将所述混合料于55℃下保温熟化1.5小时，得到所述防腐涂料。
所述防腐保温管道的加工工艺，包括以下步骤：
(1)清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白清理级，锚纹深度达到115微米；
(2)在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到550℃，相继熔融；
(3)表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min，钢管表面形成Zn-Al合金内层；
(4)将经过步骤(3)处理的钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至250℃，悬吊钢管转入热喷涂工位；
(5)采用等离子喷涂法依次在所述钢管的表面喷涂耐高温层、保温层和防腐层；冷却后得到所述防腐保温管道。
所述喷涂的喷枪与基体表面应呈直角，无法垂直的部位斜度不宜小于70°，喷口与基体表面的距离为250mm，所述耐高温层和保温层的涂层干燥时间不少于7小时，所述防腐层的涂层干燥时间不少于12小时。
对本实施例提供的防腐保温管道进行性能检测，结果如表3所示：
表3
以上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 (9)

1.一种防腐保温管道，包括钢管、耐高温层、保温层和防腐层，其特征在于，所述耐高温层涂覆在钢管外表面，厚度为100-220微米；所述保温层涂覆在耐高温层的外表面，厚度为100-200微米；所述防腐层涂覆在保温层的外表面，厚度为200-300微米；
所述耐高温层由耐高温底漆涂覆而成；所述保温层采用保温涂料涂覆而成，所述防腐层采用防腐涂料涂覆而成。
2.根据权利要求1所述的一种防腐保温管道，其特征在于，所述耐高温层包括耐高温粉料和浆料；
所述耐高温粉料包含以下按重量份计的原料：碳化硅10-30份，硅树脂2-8份，膨润土1-3份，纳米氧化铝15-20份，镍粉1-3份，纳米氧化镁5-10份，氧化钛4-7份，纳米二氧化锆4-10份和纳米二氧化硅20-40份；
所述浆料包含以下按重量份计的原料：丙二醇甲醚5-30份，无水乙醇1-12份，工业乙醇2-15份和丙二醇甲醚醋酸酯3-15份。
3.根据权利要求1所述的一种防腐保温管道，其特征在于，所述保温涂料包含以下按重量份计的原料：
环氧树脂80-100份，水泥15-20份，甲基丙烯酸甲酯10-15份，闭孔珍珠岩30-45份，重质碳酸钙5-8份，轻质碳酸钙4-6份，乙二醇40-45份，硅油1-5份和水60-75份。
4.根据权利要求3所述的一种防腐保温管道，其特征在于，所述重质碳酸钙的粒度为50-65微米，所述轻质碳酸钙的粒度为50-65微米。
5.根据权利要求1所述的一种防腐保温管道，其特征在于，所述防腐涂料包含以下按重量份计的原料：环氧树脂40-50份，云母氧化铁20-30份，云母10-20份，滑石粉20-25份，分散剂1-2份，固化剂1-2份，乙醇15-30份。
6.根据权利要求5所述的一种防腐保温管道，其特征在于，所述环氧树脂的分子量为500-800，所述分散剂包括质量为比1：1的双十八烷基酯基季铵盐和脂肪醇聚氧乙烯基醚。
7.根据权利要求5所述的一种防腐保温管道，其特征在于，所述防腐涂料的制备方法包括如下步骤：
（1）按所需重量份准备好各项原料，将环氧树脂、云母氧化铁、云母、滑石粉和分散剂混合均匀，在100-120℃下研磨2-3小时，得到改性研磨浆；
（2）将所述改性研磨浆冷却至40-50℃后，加入乙醇并混合均匀，得到混合料；
（3）将所述混合料于50-60℃下保温熟化1-2小时，得到所述防腐涂料。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的防腐保温管道的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白清理级，锚纹深度达到80-150微米；
（2）在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430-700℃，相继熔融；
（3）表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2-3min，钢管表面形成Zn-Al合金内层；
（4）将经过步骤（3）处理的钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200-300℃，悬吊钢管转入热喷涂工位；
（5）采用等离子喷涂法依次在所述钢管的表面喷涂耐高温层、保温层和防腐层；冷却后得到所述防腐保温管道。
9.根据权利要求8所述的防腐保温管道的加工工艺，其特征在于，所述喷涂的喷枪与基体表面应呈直角，无法垂直的部位斜度不宜小于60-80°，喷口与基体表面的距离为200-300mm，所述耐高温层和保温层的涂层干燥时间不少于6-8小时，所述防腐层的涂层干燥时间不少于12小时。
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