CN109317385A - 钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺及钢制管件 - Google Patents

钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺及钢制管件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺。其中涂装工艺包括：底层涂装，将钢制管件加热至160℃～220℃后，采用手工静电喷涂工艺向钢制管件表面喷涂熔结环氧粉末形成底层；中间层涂装，在熔结环氧粉末胶化过程中，采用手工植绒喷涂工艺向步骤a形成的底层上喷涂第一聚烯烃材料，第一聚烯烃材料喷涂完成后将钢制管件在160℃～220℃下加热第一预设时间后形成中间层；面层涂装，采用手工火焰喷涂工艺在步骤b形成的中间层上喷涂第二聚烯烃材料，第二聚烯烃材料喷涂完成后将钢制管件在160℃～220℃下加热第二预设时间后形成面层。采用该涂装工艺可在热煨弯管的外表面形成与钢管工厂预制三层聚乙烯(聚丙烯)结构相匹配的三层结构聚烯烃防腐层。

Description

钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺及钢制管件
技术领域
本发明涉及钢制管件防腐技术领域，特别涉及一种钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺及钢制管件。
背景技术
在长输油气管道的外表面设置外有防腐层，以防止由于管道腐蚀而导致的油气泄漏，保证油气输送安全。直管和热煨弯管是长输油气管道的重要组成部分。其中，直管通常以三层聚乙烯(英文简写为：3PE或3LPE)或三层聚丙烯(英文简写为：3PP或3LPP)作为外防腐层。三层聚乙烯是指以熔结环氧粉末(Fusion Bonding Epoxy Powder，英文简写为FBE)涂层为底层、以合成胶粘剂(α-烯烃与乙烯的共聚物胶粘剂或者接枝聚合改性聚乙烯胶粘剂)为中间层、以聚乙烯(英文简称：PE)为面层的管道外防腐层。三层聚丙烯与三层聚乙烯结构相似，不同之处在于以聚丙烯(英文简称：PP)为面层。热煨弯管由于形状的特殊性，不能采用上述的三层聚乙烯和三层聚丙烯作为外防腐层。
目前，热煨弯管的外防腐层主要采用以下四种形式：
(1)液体环氧涂料形成的涂层，主要涂装工艺包括：热煨弯管表面喷砂除锈后喷涂无溶剂型双组份液体环氧涂料；
(2)单层熔结环氧粉末涂层(单层FBE)，主要涂装工艺包括：热煨弯管表面喷砂除锈后静电喷涂环氧粉末；
(3)单层熔结环氧粉末涂层+聚乙(丙)烯胶粘带，主要涂装工艺包括：在热煨弯管表面涂装单层熔结环氧粉末涂层后，再在单层熔结环氧粉末涂层上再缠绕与熔结环氧有良好粘结性的聚乙(丙)烯胶粘带；
(4)双层熔结环氧粉末(双层FBE)，主要涂装工艺包括：采用性能不同的两层熔结环氧粉末(底层防腐型环氧粉末和面层抗机械损伤型环氧粉末一次喷涂成膜完成)。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的热煨弯管的外防腐层的结构与直管的外防腐层的结构不匹配，影响长输油气管道整体的防腐性能。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够使热煨弯管的外防腐层的结构与直管的外防腐层的结构相匹配的钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺及钢制管件。
具体而言，包括以下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺，该涂装工艺包括以下步骤：
步骤a，底层涂装，将钢制管件加热至160℃～220℃后，采用手工静电喷涂工艺向所述钢制管件表面喷涂熔结环氧粉末形成所述底层；
步骤b，中间层涂装，在所述熔结环氧粉末胶化过程中，采用手工植绒喷涂工艺向步骤a形成的底层上喷涂第一聚烯烃材料，所述第一聚烯烃材料喷涂完成后将所述钢制管件在160℃～220℃下加热第一预设时间后形成所述中间层；
步骤c，面层涂装，采用手工火焰喷涂工艺在步骤b形成的中间层上喷涂第二聚烯烃材料，所述第二聚烯烃材料喷涂完成后将所述钢制管件在160℃～220℃下加热第二预设时间后形成所述面层，冷却后即在所述钢制管件的表面形成所述三层结构聚烯烃防腐层。
具体地，所述底层的喷涂厚度为80μm～300μm，所述中间层的喷涂厚度为100μm～300μm，所述面层的喷涂厚度为1000μm～6000μm。
具体地，所述第一聚烯烃材料为聚乙烯粉末或聚丙烯粉末，所述第二聚烯烃材料为聚乙烯粉末或者聚丙烯粉末。
具体地，所述第一聚烯烃材料和所述第二聚烯烃材料相同。
具体地，所述第一预设时间为5min～20min，所述第二预设时间为5min～20min。
具体地，步骤c中，所述手工火焰喷涂工艺中，以天然气火焰产生热量，以压缩空气做为保护气。
进一步地，步骤a之前，所述涂装工艺还包括：对所述钢制管件的表面进行表面处理。
具体地，对所述钢制管件表面进行喷砂处理，并使所述钢制管件表面的清洁度达到Sa2.5级。
第二方面，本发明实施例提供一种钢质管件，该钢质管件包括钢质管件本体以及形成于所述钢质管件本体表面的防腐层，其中，所述防腐层由上述的涂装工艺形成。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
采用本发明实施例提供的涂装工艺可在热煨弯管的外表面形成与钢管工厂预制的三层聚乙烯或者三层聚丙烯结构相匹配的三层结构聚烯烃防腐层，从而提高长输油气管道整体的防腐性能。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
第一方面，本发明实施例提供了一种钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺，该涂装工艺包括以下步骤：
步骤S1，底层涂装，将钢制管件加热至160℃～220℃后，采用手工静电喷涂工艺向钢制管件表面喷涂熔结环氧粉末形成底层；
步骤S2，中间层涂装，在熔结环氧粉末胶化过程中，采用手工植绒喷涂工艺向步骤S1形成的底层上喷涂第一聚烯烃材料，第一聚烯烃材料喷涂完成后将钢制管件在160℃～220℃下加热第一预设时间后形成中间层；
步骤S3，面层涂装，采用手工火焰喷涂工艺在步骤S2形成的中间层上喷涂第二聚烯烃材料，第二聚烯烃材料喷涂完成后将钢制管件在160℃～220℃下加热第二预设时间后形成面层，冷却后即在钢制管件的表面形成三层结构聚烯烃防腐层。
本发明实施例提供的涂装工艺中，通过手工静电喷涂工艺在钢制管件表面形成底层—熔结环氧粉末层，通过手工植绒喷涂工艺在底层上形成中间层—第一聚烯烃材料层，通过手工火焰喷涂工艺在中间层上形成面层—第二聚烯烃材料层，从而形成三层结构聚烯烃防腐层。
其中，手工静电喷涂工艺是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法，在具体实现时，通过手工静电喷枪完成。
手工植绒(Flocking)喷涂工艺是采用振动器和文丘里泵将聚烯烃(聚丙烯、聚乙烯)粉末通过送粉器输送至手工植绒喷枪中，通过手工植绒喷枪将聚烯烃粉末喷涂在底层-熔结环氧粉末上，利用钢制管件的温度以及后续再加热的温度使聚烯烃粉末熔融，以形成均匀的中间层。
手工火焰喷涂工艺是通过送粉器和火焰喷枪，将聚烯烃材料加热到塑态或者熔融态，形成连续、均匀的涂层的方法。
可以理解的是，中间层的第一聚烯烃材料是以固态喷涂到底层上的，利用钢制管件的温度熔融形成涂层，面层的第二聚烯烃材料是以塑态或者熔融态喷涂到中间层上。
本发明实施例中，中间层的第一聚烯烃材料是在底层的熔结环氧粉末胶化过程中喷涂到底层上的，使底层与中间层能够牢固的粘接在一起；在喷涂第一聚烯烃材料和第二聚烯烃材料后分别对钢制管件进行加热，从而使第一聚烯烃材料和第二聚烯烃材料更好的熔融、流平，实现三层聚烯烃结构的完整性，使采用本发明实施例提供的涂装工艺形成的三层结构聚烯烃防腐层能够与现有的三层聚乙烯和三层聚丙烯防腐层结构相匹配。同时，本发明实施例提供的涂装工艺能够适应热煨弯管的结构特点。因此，采用本发明实施例提供的涂装工艺能够在热煨弯管外表面形成与三层聚乙烯和三层聚丙烯防腐层结构相匹配的三层聚烯烃防腐涂层，提高长输油气管道整体的防腐性能。
并且，采用本发明实施例提供的涂装工艺形成的三层结构聚烯烃防腐涂层的防腐性能、抗冲击性能、抗机械损伤性能等性能均满足长输油气管道的要求。
本发明实施例提供的涂装工艺不仅仅适用于热煨弯管，对直钢管、钢板等钢制管件同样适用。
具体地，本发明实施例提供的涂装工艺中，底层的喷涂厚度可以为80μm～300μm，例如80μm、100μm、120μm、140μm、150μm、160μm、180μm、200μm、220μm、240μm、250μm、260μm、280μm、300μm等；中间层的喷涂厚度可以为100μm～300μm，例如100μm、120μm、140μm、150μm、160μm、180μm、200μm、220μm、240μm、250μm、260μm、280μm、300μm等；面层的喷涂厚度可以为1000μm～10000μm，例如1000μm、1500μm、2000μm、2500μm、3000μm、3500μm、4000μm、4500μm、5000μm、5500μm、60000μm等。
具体地，本发明实施例提供的涂装工艺中，用于形成底涂层的熔结环氧粉末涂料可以根据实际需要选择防腐型熔结环氧粉末涂料，或者抗机械损伤型熔结环氧粉末，或者其他性能的熔结环氧粉末涂料。
第一聚烯烃材料可以聚乙烯粉末或聚丙烯粉末，第二聚烯烃材料可以为聚乙烯粉末或者聚丙烯粉末，聚乙烯粉末可以根据实际需要选择高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯。
作为优选，第一聚烯烃材料和第二聚烯烃材料相同，例如均为聚乙烯粉末或者聚丙烯粉末，采用相同材料形成中间层和面层，可使中间层和面层之间更好地熔融结合，使形成的防腐层结构完整性更好。当长输油气管道的直管采用三层聚乙烯涂层时，第一聚烯烃材料和第二聚烯烃材料可采用聚乙烯粉末；当长输油气管道的直管采用三层聚丙烯涂层时，第一聚烯烃材料和第二聚烯烃材料可采用聚丙烯粉末。
具体地，本发明实施例提供的涂装工艺中，在形成底层之前，钢制管件的加热温度可以为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃等；在喷涂第一聚烯烃材料之后，钢制管件的加热温度可以为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃等；在喷涂第二聚烯烃材料之后，钢制管件的加热温度可以为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃等。
可以在加热炉中对钢制管件进行加热，也可以采用其他方式对钢制管件进行加热。
在喷涂第一聚烯烃材料之后对钢制管件进行加热的第一预设时间可以为5min～20min，例如5min、10min、15min、20min等。在喷涂第二聚烯烃材料之后对钢制管件进行加热的第二预设时间可以为5min～20min，例如5min、10min、15min、20min等。
具体地，本发明实施例提供的涂装工艺中，在步骤S3中的手工火焰喷涂工艺中，可以天然气火焰产生热量，以压缩空气做为保护气。将聚烯烃材料加热到塑态或者熔融态，形成连续、均匀的涂层。
进一步地，本发明实施例提供的涂装工艺中，在步骤S1之前还包括对钢制管件的表面进行表面处理的步骤。具体地，可以对钢制管件表面进行喷砂处理，并使钢制管件表面的清洁度达到Sa2.5级。
第二方面，本发明实施例提供一种钢制管件，该钢制管件包括钢制管件本体以及形成于钢制管件本体表面的防腐层，其中，防腐层由本发明实施例第一方面提供的涂装工艺形成。
本发明实施例提供钢制管件包括但不限于热煨弯管、直钢管、钢板等。
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步地详细描述。
实施例一
本实施例中，在尺寸为Ф1016mm×30.4mm的X70钢级热煨弯管外表面涂装三层结构聚乙烯防腐层，具体涂装工艺包括以下步骤：
步骤101，底层涂装，将经喷砂处理且表面清洁度等级到达Sa2.5级的热煨弯管放入加热炉中加热至200℃后，采用手工静电喷涂工艺将熔结环氧粉末喷涂到热煨弯管外表面，底层喷涂厚度为200μm。
步骤102，中间层涂装，在底层熔结环氧粉末胶化过程中，将聚乙烯粉末通过手工植绒喷涂工艺喷涂到步骤101形成的底层上，喷涂厚度为200μm，聚乙烯粉末喷涂完成后将热煨弯管放入加热炉中，在180℃下保温10分钟后取出，形成中间层。
步骤103，面层涂装，将形成中间层后的热煨弯管从加热炉中取出后，随即采用手工火焰喷涂工艺将聚乙烯粉末喷涂到步骤102形成的中间层上，喷涂厚度为3300μm，聚乙烯粉末喷涂完成后将热煨弯管放入加热炉中，在180℃下保温15分钟后取出并冷却后形成三层结构聚乙烯防腐层。
实施例二
本实施例中，在尺寸为Ф219mm×6.4mm的X60钢级热煨弯管外表面涂装三层结构聚丙烯防腐层，具体涂装工艺包括以下步骤：
步骤201，底层涂装，将经喷砂处理且表面清洁度等级到达Sa2.5级的热煨弯管放入加热炉中加热至210℃后，采用手工静电喷涂工艺将熔结环氧粉末喷涂到热煨弯管外表面，底层喷涂厚度为150μm。
步骤202，中间层涂装，在底层熔结环氧粉末胶化过程中，将聚丙烯粉末通过手工植绒喷涂工艺喷涂到步骤201形成的底层上，喷涂厚度为300μm，聚丙烯粉末喷涂完成后将热煨弯管放入加热炉中，在190℃下保温10分钟后取出，形成中间层。
步骤203，面层涂装，将形成中间层后的热煨弯管从加热炉中取出后，随即采用手工火焰喷涂工艺将聚丙烯粉末喷涂到步骤202形成的中间层上，喷涂厚度为2800μm，聚丙烯粉末喷涂完成后将热煨弯管放入加热炉中，在190℃下保温10分钟后取出并冷却后形成三层结构聚丙烯防腐层。
实施例三
本实施例中，在尺寸为500mm×500mm×4mm的Q235钢板表面涂装三层结构聚丙烯防腐层，具体涂装工艺包括以下步骤：
步骤301，底层涂装，将经喷砂处理且表面清洁度等级到达Sa2.5级的钢板放入加热炉中加热至210℃后，采用手工静电喷涂工艺将熔结环氧粉末喷涂到钢板表面，底层喷涂厚度为100μm。
步骤302，中间层涂装，在底层熔结环氧粉末胶化过程中，将聚丙烯粉末通过手工植绒喷涂工艺喷涂到步骤301形成的底层上，喷涂厚度为200μm，聚丙烯粉末喷涂完成后将钢板放入加热炉中，在190℃下保温10分钟后取出，形成中间层。
步骤303，面层涂装，将形成中间层后的钢板从加热炉中取出后，随即采用手工火焰喷涂工艺将聚丙烯粉末喷涂到步骤302形成的中间层上，喷涂厚度为1000μm，聚丙烯粉末喷涂完成后将钢板放入加热炉中，在190℃下保温10分钟后取出并冷却后形成三层结构聚丙烯防腐层。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。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)

1.一种钢制管件三层结构聚烯烃防腐层涂装工艺及钢制管件，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a，底层涂装，将钢制管件加热至160℃～220℃后，采用手工静电喷涂工艺向所述钢制管件表面喷涂熔结环氧粉末形成所述底层；
步骤b，中间层涂装，在所述熔结环氧粉末胶化过程中，采用手工植绒喷涂工艺向步骤a形成的底层上喷涂第一聚烯烃材料，所述第一聚烯烃材料喷涂完成后将所述钢制管件在160℃～220℃下加热第一预设时间后形成所述中间层；
步骤c，面层涂装，采用手工火焰喷涂工艺在步骤b形成的中间层上喷涂第二聚烯烃材料，所述第二聚烯烃材料喷涂完成后将所述钢制管件在160℃～220℃下加热第二预设时间后形成所述面层，冷却后即在所述钢制管件的表面形成所述三层结构聚烯烃防腐层。
2.根据权利要求1所述的涂装工艺，其特征在于，所述底层的喷涂厚度为80μm～300μm，所述中间层的喷涂厚度为100μm～300μm，所述面层的喷涂厚度为1000μm～6000μm。
3.根据权利要求1所述的涂装工艺，其特征在于，所述第一聚烯烃材料为聚乙烯粉末或聚丙烯粉末，所述第二聚烯烃材料为聚乙烯粉末或者聚丙烯粉末。
4.根据权利要求3所述的涂装工艺，其特征在于，所述第一聚烯烃材料和所述第二聚烯烃材料相同。
5.根据权利要求1所述的涂装工艺，其特征在于，所述第一预设时间为5min～20min，所述第二预设时间为5min～20min。
6.根据权利要求1所述的涂装工艺，其特征在于，步骤c中，所述手工火焰喷涂工艺中，以天然气火焰产生热量，以压缩空气做为保护气。
7.根据权利要求1所述的涂装工艺，其特征在于，步骤a之前，所述涂装工艺还包括：对所述钢制管件的表面进行表面处理。
8.根据权利要求7所述的涂装工艺，其特征在于，对所述钢制管件表面进行喷砂处理，并使所述钢制管件表面的清洁度达到Sa2.5级。
9.一种钢质管件，包括钢质管件本体以及形成于所述钢质管件本体表面的防腐层，其特征在于，所述防腐层由权利要求1～8任一项所述的涂装工艺形成。
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