CN109210282A - 一种大口径防腐钢管及制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大口径防腐钢管及制作工艺，包括螺旋焊钢管，螺旋焊钢管外壁由内到外依次设置有外层环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层，螺旋焊钢管内壁设置有内层环氧粉末层。采用一体连续成型连续作业工艺，采用先钢管内外壁抛丸清理，后内外喷涂成型的连续生产方法，制备而成。采用一体连续成型技术，可降低整条防腐线的设备功率配置增加生产线连续运转的机动性，节约能耗，减少操作人员数量，降低生产成本。

Description

一种大口径防腐钢管及制作工艺
技术领域
本发明属于TPEP防腐钢管技术领域，具体为一种大口径防腐钢管及制作工艺。
背景技术
外缠绕聚乙烯内熔结环氧粉末防腐钢管(TPEP防腐钢管)是以钢管为基材，外壁采用三层结构聚乙烯防腐，内壁采用热熔环氧树脂粉末防腐在高温条件下，形成钢塑合金层。简称TPEP防腐钢管。(T，三层英文Three的首写字母，PE指聚乙烯，EP指环氧树脂)。聚乙烯和环氧树脂具有优良的耐腐性，但是各有千秋，聚乙烯属于热塑性物质，柔性好，耐磕碰；环氧树脂属于极性分子，有羟基基团在一定温度下，易与钢管发生反应，附着力极强。因此两种材料的组合属于目前防腐行业最佳搭配。涂塑钢管行业由最早是内外聚乙烯发展到内外环氧，后来发展到内环氧外聚乙烯，最后才升级到现在的内热熔环氧粉末外三层结构聚乙烯。
现有的TPEP防腐钢管工艺，外壁采用热熔结缠绕工艺底层环氧树脂、中间层胶黏剂、外层聚乙烯形成三层结构的防腐层，内壁采用热喷涂环氧粉末防腐方式，将粉末经高温加热熔结后均匀地涂敷在钢管管体表面上，形成钢塑复合层，极大提高了涂层附着力及涂层厚度，增强了耐磕碰，耐腐蚀的能力。
TPEP钢管内外都需要进行防腐，外防腐层是3PE防腐，内防腐层是环氧粉末防腐，传统工艺流程为：钢管除锈线上管→预热→管内壁处理→管内吹扫上内喷涂传动线→中频加热→内喷涂处理→预热→管外壁除锈→上外3PE防腐作业线→中频加热→环氧粉末外喷涂→胶粘剂侧缠绕→聚乙烯侧缠绕→压辊挤压→水冷却→端打→成品。
传统工艺是钢管内防腐、外防腐单独成型。如果钢管内外都防腐，不可避免的要加热、冷却，再加热、再冷却，生产过程中至少加热两次以上。现在采用“先内后外”或“先外后内”的工艺。实践证明，两种工艺都存在缺陷：“先内后外”工艺，外涂生产过程中，管外壁处理时的高速钢砂会损坏内涂层，且管端堵头的使用会增加成本；“先外后内”，钢管再次加加热会加速聚乙烯的老化，影响环氧底层的粘接力。
发明内容
本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种大口径防腐钢管及制作工艺。本发明采用一体连续成型连续作业工艺，采用先钢管内外壁抛丸清理，后内外喷涂成型的连续生产方法。采用一体连续成型工艺，年耗电量约可减半。内层环氧粉末是热固性材料，在完成内层环氧粉末层喷涂时，环氧树脂粉末经过合理受热，已经形成了有效固化，如果再进行外防腐时，管材加热温度控制偏高，会造成内层粉末再次受热融化，影响内防腐的外观效果，通过一体连续成型工艺，在再完成内层环氧粉末层喷涂后，内层环氧粉末没有达到固化前立即进行外层粉末的喷涂和胶粘剂与聚乙烯缠绕，完成外层3PE防腐。采用一体连续成型技术，可降低整条防腐线的设备功率配置增加生产线连续运转的机动性，节约能耗，减少操作人员数量，降低生产成本。
本发明的一种大口径防腐钢管及制作工艺技术方案为，一种大口径防腐钢管，包括螺旋焊钢管，螺旋焊钢管外壁由内到外依次设置有外层环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层，螺旋焊钢管内壁设置有内层环氧粉末层；采用一体连续成型连续作业工艺，采用先钢管内外壁抛丸清理，后内外喷涂成型的连续生产方法，制备而成。
所述的大口径钢管最大管径1000mm＜φ≤3650mm。
内层环氧粉末层厚度50微米至800微米，外层环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层总厚度1900微米至6400微米，其中外层环氧粉末厚度50微米至200微米，胶粘剂层50微米至200微米，聚乙烯层1800微米至6000微米。
一体连续成型连续作业工艺包括以下步骤：
钢管除锈线上管→预热→管外壁除锈→管内壁除锈→管内吹扫上内喷涂传动线→中频加热→内层环氧粉末层喷涂处理→上外3PE防腐作业线→中频加热→外层环氧粉末层喷涂→胶粘剂侧缠绕→聚乙烯侧缠绕→压辊挤压→水冷却→端打→成品。
内层环氧粉末层喷涂处理采用静电喷涂方式，喷枪采用多喷头复合喷枪组，采用不锈钢材质，枪杆支撑为悬臂支撑方式。
上外3PE防腐作业线进行外防腐处理，外防腐处理采用大容量挤出机，保证胶粘剂层和聚乙烯层的挤出量，满足超厚外防腐的要求，挤出机最佳工作状态是在挤出量达到最高时的60－80％。
内层环氧粉末的固化时间为60-180秒。
外层环氧粉末层使用低温涂覆粉末。
本发明的有益效果为：
大口径输水管道TPEP防腐工艺(内EP外3PE)是结合热固性环氧树脂粉末涂料与聚乙烯特性以及加工工艺后，将三层结构聚乙烯涂层与熔结环氧粉末涂层技术巧妙结合，为埋地钢管的腐蚀防护提供了最佳方案，内壁熔结环氧树脂粉末(FBE)防腐，解决了管道的内防腐问题，管道糙率小、内壁光滑、水力性能良好。通过设计实例分析得出：与同管径管材相比，采用内壁熔结环氧涂层的管路损失可以降低30％以上；在输送相同流量的情况下，其管径可以减小一级，从而降低了成本，减少了能耗。本发明工艺的有益效果如下：
(1)克服了传统钢管内外防腐工艺的缺陷
传统的“先内后外”或“先外后内”工艺，实践证明，两种均存在问题：“先内后外”工艺，外涂过程中，管外壁处理时的高速钢砂会损坏内涂层：“先外后内”，钢管再次加热会加速聚乙烯的老化。本发明的一次成型工艺采用先钢管内外壁抛丸清理，后内外喷涂成型的连续生产方法，可以解决以上的不足。
(2)节能减排
传统工艺是钢管内防腐、外防腐单独成型。如果钢管内外都防腐，不可避免的要加热、冷却，再加热、再冷却，本发明工艺年耗电量约可减半。
(3)降低了生产过程中的安全隐患
本发明工艺最大的特点在于：钢管从上生产线到下线，内外防腐一次完成，相比传统工艺，减少了中间钢管搬运的环节及加热中频的配置数量，降低了操作人员高温操作的安全隐患。
(4)降低了生产成本
本发明的一次成型技术，配套相应的机电一体化，可降低整条防腐线的设备功率配置增加生产线连续运转的机动性，节约能耗，减少操作人员数量，降低生产成本。
附图说明：
图1所示为本发明的基本结构示意图；
图2所示为图1中A部放大图。
图中，1.螺旋焊钢管，2.聚乙烯层，3.胶粘剂层，4.外层环氧粉末层，5.内层环氧粉末层。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
一种大口径防腐钢管，包括螺旋焊钢管1，螺旋焊钢管1外壁由内到外依次设置有外层环氧粉末层4、胶粘剂层3和聚乙烯层2，螺旋焊钢管1内壁设置有内层环氧粉末层5；采用一体连续成型连续作业工艺，采用先钢管内外壁抛丸清理，后内外喷涂成型的连续生产方法，制备而成。
所述的大口径钢管最大管径1000mm＜φ≤3650mm。
内层环氧粉末层厚度50微米至800微米，外层环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层总厚度1900微米至6400微米，其中外层环氧粉末厚度50微米至200微米，胶粘剂层50微米至200微米，聚乙烯层1800微米至6000微米。
一体连续成型连续作业工艺包括以下步骤：
钢管除锈线上管→预热→管外壁除锈→管内壁处理→管内吹扫上内喷涂传动线→中频加热→内层环氧粉末层5喷涂处理→上外3PE防腐作业线→中频加热→外层环氧粉末层4喷涂→胶粘剂侧缠绕→聚乙烯侧缠绕→压辊挤压→水冷却→端打→成品。
内层环氧粉末层5喷涂处理采用静电喷涂方式，喷枪采用多喷头复合喷枪组，采用不锈钢材质，枪杆支撑为悬臂支持方式。
上外3PE防腐作业线进行外防腐处理，外防腐处理采用大容量挤出机，保证胶粘剂层3和聚乙烯层2的挤出量，满足超厚外防腐的要求，挤出机最佳工作状态是在挤出量达到最高时的60－80％。
内层环氧粉末的固化时间为60-180秒。
外层环氧粉末层使用低温涂覆粉末。
实施例2
采用实施例1的工艺制备D2440TPEP防腐钢管样品2-001#和2-002#，厚度检验记录如表1和表2所示：
表1
表2
防腐效果监测
一、内环氧防腐层监测
1、内防腐层外观：环氧粉末层平整、色泽均匀，无气泡、开裂及缩孔等缺陷。
2、内防腐层电火花检测：用2000V的电压进行检测未发现有漏点。
3、阴极剥离：在65℃，48h的条件下，剥离3.2mm符合≤6.5mm的要求。
4、抗8J冲击：未发现针孔。
5、24h附着力(75℃)：涂层明显的不能被剥离下来，符合1～2级的要求。
二、外涂覆3PE防腐的检测。
1、外防腐层外观：聚乙烯层平滑，无暗泡、无麻点、无皱折、无开裂色泽均匀。
2、3PE钢管外层电火花检测：用25KV的电压进行检测，无击穿。
3、剥离强度：在20±10℃的条件下，剥离强度155N/cm符合≥100N/cm(20±10℃)的要求，在50±5℃的条件下，剥离强度90N/cm符合≥70N/cm(50±5℃)。
4、抗弯曲试验：聚乙烯均无开裂。
5、聚乙烯防腐层拉伸试验(钢管上取样)，轴向拉伸强度28MPa符合≥20MPa的要求，轴向断裂伸长率650％符合≥600％的要求。
6、3PE钢管阴极剥离：在65℃，48h的条件下，剥离3mm符合≤6mm的要求。

Claims (8)

1.一种大口径防腐钢管，其特征在于，包括螺旋焊钢管，螺旋焊钢管外壁由内到外依次设置有外层环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层，螺旋焊钢管内壁设置有内层环氧粉末层；采用一体连续成型连续作业工艺，采用先钢管内外壁抛丸清理，后内外喷涂成型的连续生产方法，制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种大口径防腐钢管，其特征在于，所述的大口径钢管最大管径1000mm＜φ≤3650mm。
3.根据权利要求1所述的一种大口径防腐钢管，其特征在于，内层环氧粉末层厚度50微米至800微米，外层环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层总厚度1900微米至6400微米，其中外层环氧粉末厚度50微米至200微米，胶粘剂层50微米至200微米，聚乙烯层1800微米至6000微米。
4.如权利要求1所述的一种大口径防腐钢管的制作工艺，其特征在于，一体连续成型连续作业工艺包括以下步骤：
钢管除锈线上管→预热→管外壁除锈→管内壁除锈→管内吹扫上内喷涂传动线→中频加热→内层环氧粉末层喷涂处理→上外3PE防腐作业线→中频加热→外层环氧粉末层喷涂→胶粘剂侧缠绕→聚乙烯侧缠绕→压辊挤压→水冷却→端打→成品。
5.根据权利要求4所述的一种大口径防腐钢管的制作工艺，其特征在于，内层环氧粉末层喷涂处理采用静电喷涂方式，喷枪采用多喷头复合喷枪组，采用不锈钢材质，枪杆支撑为悬臂支撑方式。
6.根据权利要求4所述的一种大口径防腐钢管的制作工艺，其特征在于，上外3PE防腐作业线进行外防腐处理，外防腐处理采用大容量挤出机，保证胶粘剂层和聚乙烯层的挤出量，满足超厚外防腐的要求。
7.根据权利要求4所述的一种大口径防腐钢管的制作工艺，其特征在于，内层环氧粉末的固化时间为60-180秒。
8.根据权利要求4所述的一种大口径防腐钢管的制作工艺，其特征在于，外层环氧粉末层使用低温涂覆粉末。
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