CN108692134B - 一种内外双防腐涂塑复合管及其一次成型工艺 - Google Patents

一种内外双防腐涂塑复合管及其一次成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内外双防腐涂塑复合管及其一次成型工艺，属于双重防腐涂塑复合管技术领域。该涂塑复合管包括钢管基管、钢管内衬聚乙烯粉末涂层和钢管外表面涂覆的环氧粉末涂层；其一次成型工艺为：通过调整聚乙烯涂层粉末涂料配方，使其预热温度至350‑400℃，在钢管表面温度降到260℃之前涂装完毕；在钢管温度降至220‑260℃时，在外表面涂装环氧粉末涂层，固化后获得所述内外双防腐涂塑复合管。本发明实现了一次成型法兰连接内衬聚乙烯、外涂环氧粉末的双防腐型涂塑复合管，因环氧粉末涂层为重防腐涂层，既解决了管道外表面涂刷油漆施工周期长的弊端，又解决了涂刷油漆受季节、湿度、温度限制的缺陷。

Description

一种内外双防腐涂塑复合管及其一次成型工艺
技术领域
本发明涉及涂塑复合管技术领域，具体涉及一种内外双防腐涂塑复合管及其一次成型工艺。
背景技术
双防腐管道及管件广泛应用于电力、化工、海水淡化、污水处理、制药、港口及民用等水处理领域。目前国内外所使用的防腐管道及管件，主要是内涂聚乙烯(PE涂层)或内涂环氧树脂粉末(EP涂层)的涂塑复合管，钢管外表面采用底漆、中间漆及面漆的处理形式。
涂塑钢管涂层EP厚度一般为0.3mm～0.5mm，涂层PE厚度约为1mm-3mm，涂层PE厚度较大。涂塑钢管涂层EP工作温度在-20～120℃之间，涂层PE适用于-20～60℃的工作环境。塑钢管涂层材质EP和PE都具有良好的抗腐蚀性能和耐候性能。涂塑复合管材的输送流体(介质)只跟涂层接触，与金属体完全有效隔离，具有良好的抗腐蚀效果，耐阴极剥离，耐酸、碱、盐腐蚀性能极佳；在使用环境较为恶劣(如酸盐碱性或沙漠环境)的情况下，也能正常使用，能有效地延长管道使用寿命。涂塑复合钢管内壁光滑、磨擦系数小、流速快、不积聚水垢、流体阻力小。
而对涂塑钢管外表面油漆(防腐漆)的干膜厚度要求在270～300微米之间，对于中国北部及沿海地区而言，由于受地域及环境(低温和空气湿度大)的影响漆膜厚度需要很长期(约10天)的施工才能达到技术要求的厚度，这样对施工周期和场地都产生了很大影响，每批产品的交货周期都会延长10天左右，管道刷漆未干前无法堆放，场地占用面积很大。
现拟采用内衬PE涂层、外涂EP的方式改善上述情况。现有PE浸塑粉末的配比一般为(wt.％)：PE树脂80％，聚丙烯8％，EVA3％,聚丁烯3％，醋酸纤维素3％，萜烯树脂3％。另外，为了提高涂膜的其他一些性能，常加入一些助剂，如抗静电剂等。聚乙烯树脂在不同温度有三种状态，即玻璃态、高弹态、粘流态。在较低温度环境时，高聚物呈刚性固体态，在外力作用下只有很小的形变，与玻璃相似，所以称这种状态为玻璃态。如果把这个环境温度升髙至一定温度，则其在外力作用下，形状会有明显的变化，在一定的温度区间内，形态变化相对稳定，这个状态称为高弹态。如果温度继续升高，则形变量随温度的升高逐渐增加，直至变为黏性流体，这时其形状已不能恢复，这个状态即为黏流态。
在涂敷成膜时温度必须高于粘流态温度Tm。因此现有PE浸塑粉在涂敷成膜时，工件预热和成膜温度和时间都要适当，工件预热温度一般为300～350℃(保证涂塑不起泡和流平快)，成膜(塑化)温度为180～220℃；塑化后降温到220℃以下，这个温度条件可以继续涂装防腐漆，但该温度条件已经无法达到涂装EP涂层的温度要求(220-260℃)。
发明内容
针对现有技术无法在钢管上一次成型内衬PE外涂EP涂层的不足之处，本发明的目的在于提供一种内外双防腐涂塑复合管及其一次成型工艺，通过优化PE涂层成分及涂装工艺，实现了一次成型内衬聚乙烯、外涂环氧粉末的双防腐型涂塑复合管，因环氧涂层为重防腐涂层，既解决了管道外表面涂刷油漆施工周期长的弊端，又解决了涂刷油漆受季节、湿度、温度限制的缺陷。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种内外双防腐涂塑复合管，包括钢管基管、钢管内衬聚乙烯(PE)涂层和钢管外表面涂覆的环氧树脂(EP)涂层；所述聚乙烯涂层厚度1-3mm，环氧粉末涂层厚度0.3-0.5mm。
所述钢管基管与内衬之间结合强度大于4MPa，外层涂层附着力为1。
所述涂塑复合管的两端分别连接法兰，用于不同涂塑复合管之间的连接；
法兰与涂塑复合管相连接的一面(背面)涂装有环氧树脂(EP)涂层，不同管道之间法兰与法兰的连接面(法兰正面)涂装有聚乙烯涂层。
所述钢管基管的材质可选择20号钢或Q235B等。
所述内外双防腐涂塑复合管的一次成型工艺，包括如下步骤：
(1)准备钢管基管；
(2)钢管内表面聚乙烯涂层；
准备聚乙烯涂层涂料，将钢管在加热炉内预热到350-400℃后出炉，然后进行聚乙烯涂层涂料的涂装，在钢管表面温度降到260℃之前涂装完毕；
(3)在钢管温度降至260℃以内后，对钢管外表面进行打磨，将沾到工件外表面上的剩余聚乙烯涂层涂料进行清理后，保证工件表面温度仍在220-260℃之间；
(4)钢管外表面滚涂环氧树脂涂层；
在工件表面温度大于220℃的条件下在工件外表面涂装环氧粉末涂层，固化后获得所述内外双防腐涂塑复合管。
上述步骤(2)中，按重量份数计，所述聚乙烯涂层涂料包括如下组分：
所述聚乙烯涂层涂料中，聚丙烯和EVA的重量比例为(0.8-1)：1。
所述聚乙烯涂层涂料中，聚丙烯优选为5.0-6.0重量份，EVA优选为5.5-6.5重量份。
所述聚乙烯涂层涂料中，还可根据需要加入助剂，如抗静电剂等。
本发明设计原理及有益效果如下：
1、本发明双防腐管道的结构设计对管道内滚衬工艺有了精确的时间和工艺要求，要求管道从加热炉出炉的温度要高于350℃，在内滚衬施工完毕前，管道温度不得降低到260℃以下，否则管道按作废处理！然后再吊装到外衬环氧滚衬工作台，在管道温度降低至220℃之前，进行外滚衬环氧涂层工作，在外涂层施工完毕前，管道温度仍不得低于220℃，然后将内外双涂层施工完毕的管道吊装至固化轨道装置，进入低温炉固化成型，出炉后管道悬挂冷却至常温。
2、现有PE涂料配方的涂层预热温度为300-350℃，发明通过调整PE涂料配方，使聚丙烯占5.0-6.5wt.％，EVA占5.0-7.0wt.％，使涂层预热温度较常规温度提高了50℃(提高到350-400℃)，塑化温度在260℃以上，从而使得管道内表面温度降到260℃以下、220℃以上时，进行外表面滚涂EP涂层成为可能，即实现了钢管内涂PE、外涂EP的一次成型。
附图说明
图1为本发明内外双防腐涂塑复合管结构示意图。
图2为本发明内外双防腐涂塑复合管之间通过法兰连接图。
图3为钢塑管内外表面塑层；其中：(a)外表面；(b)内表面。
其中：1-涂塑复合管；101-钢管基管；102-聚乙烯涂层；103-环氧树脂涂层；2-法兰。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下结合实例对本发明进行描述，但实例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供一种内外双防腐涂塑复合管，其结构如图1示。该涂塑复合管1包括钢管基管101、钢管内衬聚乙烯(PE)涂层102和钢管外表面涂覆的环氧树脂(EP)涂层103。
如图2所示，所述涂塑复合管的两端分别连接法兰2，用于不同涂塑复合管之间的连接；法兰与涂塑复合管相连接的一面(背面)涂装有环氧树脂(EP)涂层103，不同管道之间法兰与法兰的连接面(法兰正面)涂装有聚乙烯涂层102。
所述聚乙烯涂层厚度优选1-3mm，环氧树脂涂层厚度0.3-0.5mm。
所述钢管基管的材质可选择20号钢或Q235B等。
实施例1：
本实施例一次成型制备所述内外双防腐涂塑复合管的过程如下：
(1)准备20号钢或Q235B钢管，连接有法兰；
(2)钢管内表面及法兰正面涂装聚乙烯涂层：
准备聚乙烯涂层涂料，涂料组成为(重量份)：PE树脂80份，聚丙烯6份，EVA为6份，聚丁烯3份，醋酸纤维素3份，萜烯树脂3份。
滚涂过程为：将钢管在加热炉内加热到380℃后出炉，然后在钢管表面温度降到260℃之前涂装完毕，该温度条件下的涂装能够保证涂塑粉末不起泡(聚乙烯涂层塑化温度大于260℃)；
(3)在钢管温度降至260℃以内后，对钢管外表面进行打磨，将沾到工件外表面上的剩余聚乙烯涂层涂料进行清理后，保证工件表面温度仍在220-260℃之间；
(4)钢管外表面及法兰背面滚涂环氧树脂涂层；
在工件表面温度大于220℃的条件下在工件外表面涂装环氧树脂涂层，固化后获得所述内外双防腐涂塑复合管。
检测结果如下：
1、本实施例获得的涂塑复合管内衬聚乙烯(PE)涂层2.5mm，外表面涂覆环氧树脂涂层0.40mm。
2、外观和表面质量：参考标准：GB/T28897-2012钢塑复合管；测试结果：经检查钢塑管内、外表面塑层光滑，无气泡、裂纹、脱皮、划痕、凹陷，色泽均匀(图3)。
3、内、外衬塑结合强度：
参考标准：GB/T28897-2012钢塑复合管；
外衬塑测试结果：涂层明显的不能被剥离，等级判为1级。
内衬塑测试结果：基管平均内径158mm，长度20mm，结合强度4.43MPa(标准要求基管与内衬之间结合强度不低于1.5MPa)。
4、内衬塑层附着力：
测试设备：推拉力机；
参考标准：GB/T28897-2012钢塑复合管；
测试过程：取100mm长管段，用刀具沿管轴方向在内表面涂塑层上以10mm宽度切割两道深至基管表面的裂缝，揭起一端，不损伤涂塑层，用测力计的夹具夹住涂塑层，翻转180度逐渐用力剥下，观察发生剥离时的力，大于30N为合格。
测试结果：附着力平均值为101.9N。
4、冷热冲击循环试验：
测试设备：恒温恒湿箱，高低温试验箱、微机控制电子万能材料试验机；
参考标准：GB/T28897-2012钢塑复合管；
测试过程：将试件浸于95度热水中30min，取出在常温下冷却10min，再浸于5度的冷水中30min，取出在常温下搁置10min，以上为一个周期，共做3个周期，之后试样做附着力(外层)试验或结合强度(内层)试验。
测试要求：外层：不允许塑层变形和裂纹，涂层附着力应为1-3级；内层：不允许塑层变形和裂纹，其结合强度应不低于1.5MPa.
测试结果：外层测试后，试样无裂纹，钢与外塑层之间无肉眼可见的分层现象；涂层明显的不能被剥离，等级判为1级。内层测试后，试样无裂纹，钢与内塑层之间无肉眼可见的分层现象；最大荷重40717N，结合强度4.10MPa。
5、涂塑层冲击试验：
测试设备：跌落冲击试验机；
参考标准：GB/T28897-2012钢塑复合管；
测试条件：锤重6.3Kg，落下高度1000mm。
测试结果：测试后，涂层无剥落、断裂现象。
6、弯曲试验：
参考标准：GB/T28897-2012钢塑复合管；
测试条件：用弯管机将样品弯至90°，在弯曲变形处切开样品并观察，要求内外塑层与基材不能分离。
测试结果：测试后，外塑层与钢管无裂纹，无分层现象；内衬与钢管基材没有分离。
对比例1：
本例制备所述内外双防腐涂塑复合管的过程如下：
(1)准备20号钢或Q235B钢管，连接有法兰；
(2)钢管内表面及法兰正面涂装聚乙烯涂层：
准备聚乙烯涂层涂料，涂料组成为(重量份)：PE树脂80份，聚丙烯8份，EVA为3份，聚丁烯3份，醋酸纤维素3份，萜烯树脂3份。
滚涂过程为：将钢管在加热炉内加热到320℃后出炉，然后在钢管表面滚涂聚乙烯涂层，塑化温度约180-220℃；塑化后管道表面温度降到220℃以下，无法再涂EP涂层。如对钢管再次加热，使之达到环氧涂层的滚涂温度(220℃以上)，则会破坏已经涂装的聚乙烯涂层。该温度条件下的涂装能够保证涂塑粉末不起泡(聚乙烯涂层塑化温度大于260℃)。
对比例2：
与对比例1不同之处在于：
滚涂过程中将钢管在加热炉内加热到360℃后出炉，然后在钢管表面滚涂聚乙烯涂层。因加热温度过高，涂装聚乙烯涂层时粉末起泡，涂装失败。

Claims (7)

1.一种内外双防腐涂塑复合管，其特征在于：该涂塑复合管包括钢管、钢管内衬聚乙烯涂层和钢管外表面涂覆的环氧粉末涂层；所述聚乙烯涂层厚度1-3mm，环氧树脂涂层厚度0.3-0.5mm；其中：钢管内衬的聚乙烯涂层是采用聚乙烯粉末涂料涂装而成，按重量份数计，所述聚乙烯粉末涂料包括如下组分：
PE树脂 75-85份；
聚丙烯 5.0-6.5份；
EVA 5.0-7.0份；
聚丁烯 2-5份；
醋酸纤维素 2-5份；
萜烯树脂 2-5份；
所述内外双防腐涂塑复合管的一次成型工艺，包括如下步骤：
（1）准备钢管；
（2）钢管内表面聚乙烯涂层的制备；
准备聚乙烯粉末涂料，将钢管在加热炉内预热到350-400℃后出炉，然后进行聚乙烯粉末涂料的涂装，在钢管表面温度降到260℃之前涂装完毕；
（3）在钢管温度降至260℃以内后，对钢管外表面进行打磨，将沾到工件外表面上的剩余聚乙烯粉末涂料进行清理后，保证工件表面温度仍在220-260℃之间；
（4）钢管外表面喷涂环氧粉末涂层；
在工件表面温度大于220℃的条件下在工件外表面涂装环氧粉末涂层，固化后获得所述内外双防腐涂塑复合管。
2.根据权利要求1所述的内外双防腐涂塑复合管，其特征在于：所述钢管与聚乙烯涂层之间结合强度大于4MPa，环氧粉末涂层附着力为1级。
3.根据权利要求1所述的内外双防腐涂塑复合管，其特征在于：所述涂塑复合管的两端分别连接法兰，用于不同涂塑复合管之间的连接。
4.根据权利要求3所述的内外双防腐涂塑复合管，其特征在于：所述法兰与涂塑复合管相连接的一面涂装有环氧粉末涂层，不同涂塑复合管之间法兰与法兰的连接面涂装有聚乙烯涂层。
5.根据权利要求1所述的内外双防腐涂塑复合管，其特征在于：所述钢管的材质选择20号钢或Q235B。
6.根据权利要求1所述的内外双防腐涂塑复合管，其特征在于：所述聚乙烯粉末涂料中，聚丙烯和EVA的重量比例为（0.8-1）：1。
7.根据权利要求1所述的内外双防腐涂塑复合管，其特征在于：所述聚乙烯粉末涂料中，聚丙烯为5.0-6.0重量份，EVA为5.5-6.5重量份。
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