CN110405419A - 一种短尺防腐钢管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防腐钢管技术领域，具体公开一种短尺防腐钢管的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：选定切割位点，并将切割位点两侧各200‑250mm长度范围作为预留范围，将处于预留范围内的内焊缝和外焊缝进行修磨；外表面除锈后，将钢管两端和所述预留范围的外表面进行包覆，并涂覆3PE外防腐层；内表面除锈后，将钢管两端和所述预留范围的内表面进行包覆，并喷涂内减阻涂层；去除包覆物，在切割位点进行切割，对切割后所得钢管两端进行打磨，即得短尺防腐钢管。本发明提供的制备方法能够制得的短尺防腐钢管，椭圆度小，外防腐层和内减阻涂层完整度高、稳定性好，便于施工，且有助于保障管道安全和使用寿命。

Description

一种短尺防腐钢管的制备方法
技术领域
本发明涉及防腐钢管技术领域，尤其涉及一种短尺防腐钢管的制备方法。
背景技术
3PE防腐钢管由于其三层结构的聚乙烯(3PE)防腐涂层而具有良好的抗腐蚀性、抗水气渗透性以及力学性能等，在输水、输气、输油管道上获得了越来越广泛的应用。3PE防腐管道一般采用GB/T 23257-2017《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》。现有钢管防腐生产过程中，受到生产线设备及传动线的限制，目前国内外的防腐生产线只能对常规长度9-12.5m的钢管进行内外防腐作业。对于小于9m的钢管，暂时无法直接加工生产。
然而，在实际施工过程中，有些项目施工地点在穿越段、甚至在隧道内，受到施工环境限制，对于常规尺寸钢管难以展开施工，需要采用短尺防腐钢管，方可完成施工。若现场将整根常规尺寸防腐钢管进行切割，需解决两个方面的问题，一个是去除防腐层，一个是保证切割端钢管椭圆度。由于受条件限制，没有合适设备，一方面无法规则去除防腐层，另一方面若钢管椭圆度超标，无法通过设备矫正过来，采用变形的方式使钢管强行对接，就会造成焊缝的局部应力过大，对整个管道安全和使用寿命带来很大的影响，难以保证施工现场的施工质量和精度。
发明内容
针对现有钢管防腐生产过程难以生产短尺防腐钢管，以及直接切割常规尺寸防腐钢管易破坏其防腐层并导致钢管椭圆度超标等问题，本发明提供一种短尺防腐钢管的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种短尺防腐钢管的制备方法，包括如下步骤：
(1)在常规尺寸钢管的中部选定切割位点，并将切割位点两侧各200-250mm长度范围作为预留范围，将处于预留范围内的内焊缝和外焊缝进行修磨，得到预处理钢管；
(2)将所述预处理钢管的外表面进行除锈后，将钢管两端和所述预留范围的外表面进行包覆，并在钢管外表面涂覆3PE外防腐层；
(3)将所得钢管的内表面进行除锈后，将钢管两端和所述预留范围的内表面进行包覆，并在钢管内表面喷涂内减阻涂层；
(4)去除钢管两端及预留范围处的包覆物及其表面的外防腐层和内减阻涂层，在切割位点进行切割，对切割后所得钢管两端的外防腐层和内减阻涂层端部分别进行打磨处理，外防腐层和内减阻涂层没有覆盖的区域作为预留焊接段，即得短尺防腐钢管。
相对于现有技术，本发明提供的短尺防腐钢管的制备方法，选定切割位点，并对切割位点两侧各200-250mm长度范围内的钢管内、外焊缝进行修磨处理，便于后期的切割，避免造成钢管椭圆度超标；同时，在涂覆外防腐层和喷涂内减阻涂层前，对钢管两端和所述预留范围的外表面和内表面进行包覆，便于去除钢管两端和和所述预留范围处的外防腐层及内减阻涂层，形成预留焊接段，且利于切割，不破坏其他部位外防腐层及内减阻涂层。采用该制备方法制得的短尺防腐钢管，在特殊施工地点(如穿越段、隧道内)，便于施工，有助于保障管道安全和使用寿命，提升施工现场的施工质量和精度。
进一步地，所述切割位点距所述常规尺寸钢管两端钝边的距离之差≤0.1m，保证切割后所得两段钢管均符合短尺的要求，满足特殊施工需求，同时便于统一包装运输。
进一步地，步骤(1)中，修磨后，剩余焊缝高度(焊缝余高)为0.3mm以下(如图1所示，w为焊缝宽度，h为熔深，t为余高)，且与相邻管体表面相对平滑过渡。便于切割，减少切割时的阻力，有助于改善钢管的椭圆度。
进一步地，步骤(2)中，钢管的外表面进行除锈前，对钢管进行加热，使钢管表面温度为40-60℃，高于露点温度3℃以上，便于控制钢管表面水分，保证除锈作业的顺利进行。
进一步地，步骤(2)中，所述外表面用牛皮纸进行包覆，钢管两端牛皮纸的宽度为125-135mm，预留范围处的牛皮纸宽度为250-270mm；步骤(3)中，所述内表面用耐高温胶带进行包覆，钢管两端胶带的宽度为45-55mm，预留范围处的胶带宽度为90-110mm。成本低廉且方便去除，便于切割前外防腐层和内减阻涂层的去除，得到预留焊接段，同时保证在切割时不易破坏其他部位的外防腐层和内减阻涂层。
进一步地，所述预留焊接段的外表面长度(打磨处理后，从钢管两端钝边起至聚乙烯层端部的距离，a(如图2所示，1为钢管，2为环氧树脂涂层，3为聚乙烯层))为140-150mm；所述预留焊接段的内表面长度(从钢管钝边起至内减阻涂层端部的距离)为50-60mm。便于现场焊接，并保证管道的内减阻性能。
进一步地，所述涂覆3PE外防腐层的方法为：采用中频加热炉对钢管进行加热，使钢管外表面温度为200-220℃，将环氧树脂粉末均匀的喷涂在钢管外表面形成环氧树脂涂层，先后依次在钢管外表面包裹胶黏剂层和聚乙烯层。
进一步地，步骤(4)中，打磨处理后，环氧树脂涂层预留宽度(环氧树脂涂层端部到聚乙烯层端部的距离，b)≤20mm，聚乙烯层端面倒角(θ)≤30°，(如图2所示)，不影响焊接的同时，保证外防腐层的稳定性，提高防腐管道的防腐性能。
进一步地，所述环氧粉末喷涂系统设有喷枪10-12把，每把枪喷射流量为35～40g/min，喷涂压力0.4～0.8MPa；所述胶粘剂挤出机的模口温度180-220℃，挤出机转速16-20rpm，压力5-7MPa，电流55-65A；所述聚乙烯挤出机的模口温度200-240℃，挤出机转速22-26rpm，压力16-18MPa，电流900-1000A。
进一步地，所述外防腐层涂覆完成后，将钢管进行冷却至钢管温度≤60℃。便于内表面除锈，以及内表面粘贴胶带。
进一步地，喷涂内减阻涂层的方法为：采用内喷涂机对钢管内壁喷涂内减阻涂料，喷涂气压为0.5-0.7MPa，湿膜厚度为100-150μm，于40-60℃进行固化，固化时间≥50min。
进一步地，将钢管切割端进行倒棱，坡口角度(钢管彼此焊接时两坡口面之间的夹角)为22-25℃，钝边宽度为0.8-2.4mm，保证焊接质量，保证施工的稳定性。
附图说明
图1是本发明中钢管焊缝余高示意图；
图2是本发明中钢管预留焊接段结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种短尺防腐钢管的制备方法，包括如下步骤：
(1)取12m常规尺寸的钢管，选定将钢管沿长度方向二等分的切割位点，并将切割位点两侧各200mm长度范围作为预留范围，将处于预留范围内的内焊缝和外焊缝进行修磨，使焊缝部位与相邻管体表面相对平滑过渡，得到预处理钢管；
(2)将所述预处理钢管行加热，使钢管外表面温度达到40℃后，利用钢管外壁除锈机对钢管外表面进行除锈并进行除锈质量检验，然后，在钢管两端及预留范围缠绕包覆牛皮纸，钢管两端牛皮纸的宽度(从钢管两端钝边起至预留环氧树脂涂层端部的距离)为125mm，预留范围牛皮纸的宽度(从切割位点起至两侧各预留环氧树脂涂层端部的距离之和)为250mm，再在缠绕有牛皮纸的钢管外表面涂覆3PE外防腐层，外防腐层涂覆完成后，将钢管进行水淋冷却至钢管温度为60℃，其中，3PE外防腐层涂覆方法如下：
采用中频加热炉对钢管进行加热，使钢管表面温度为200℃；采用环氧粉末喷涂系统的喷枪10把喷枪，对加热后的钢管表面进行高压静电喷涂，枪喷射流量为35g/min，喷涂压力0.4MPa，将环氧树脂粉末均匀的喷涂在钢管表面；然后，先后利用胶粘剂挤出机和聚乙烯挤出机将胶粘剂与聚乙烯缠绕在钢管表面，使聚乙烯薄膜及胶粘剂薄膜与环氧树脂涂层结合在一起，胶粘剂挤出机的模口温度180℃，挤出机转速16rpm，压力5MPa，电流55A；聚乙烯挤出机的模口温度200℃，挤出机转速22rpm，压力16MPa，电流900A；
(3)采用钢管内壁除锈机对步骤(2)中所得钢管进行内壁除锈并进行除锈质量检验后，在钢管两端及预留范围的内表面粘贴耐高温胶带，钢管两端胶带的宽度(从钢管钝边起至预留内减阻涂层端部的距离)为45mm，预留范围胶带的宽度(从切割位点起至两侧各预留内减阻涂层端部的距离之和)为90mm，再在粘贴有胶带的钢管内表面喷涂内减阻涂层，采用内喷涂机对钢管内壁喷涂无溶剂型环氧树脂内减阻涂料，喷涂气压力0.6MPa，湿膜厚度100μm，于40℃进行固化50min；
(4)去除步骤(3)中所得钢管上的牛皮纸及其表面的外防腐层和胶带及其表面的内减阻涂层后，在切割位点进行切割，将钢管切割端进行倒棱，坡口角度22℃，钝边0.8mm，然后，对切割后所得钢管的两端内、外表面分别进行打磨处理，除去部分聚乙烯层，聚乙烯层端面倒角为30°，并在聚乙烯层端部与钝边之间保留部分环氧树脂涂层，环氧树脂涂层宽度(环氧树脂涂层端部到聚乙烯层端部的距离)为20mm，得到预留焊接段，预留焊接段的外表面长度(从钢管钝边起至聚乙烯层端部的距离)为140mm，预留焊接段内表面长度(从钢管钝边起至内减阻涂层端部的距离)为50mm，得到长度为6m的短尺寸防腐钢管。
实施例2
一种短尺防腐钢管的制备方法，包括如下步骤：
(1)取12.3m常规尺寸的钢管，选定将钢管沿长度方向二等分的切割位点，并将切割位点两侧各230mm长度范围作为预留范围，将处于预留范围内的内焊缝和外焊缝进行修磨，使剩余焊缝高度为0.1mm(如图1所示)，且与相邻管体表面相对平滑过渡，得到预处理钢管；
(2)将所述预处理钢管行加热，使钢管外表面温度达到50℃后，利用钢管外壁除锈机对钢管外表面进行除锈并进行除锈质量检验，然后，在钢管两端及预留范围缠绕牛皮纸，钢管两端牛皮纸的宽度为130mm，预留范围牛皮纸的宽度为260mm，再在缠绕有牛皮纸的钢管外表面涂覆3PE外防腐层，外防腐层涂覆完成后，将钢管进行水淋冷却至钢管温度50℃，其中，3PE外防腐层涂覆方法如下：
采用中频加热炉对钢管进行加热，使钢管表面温度为210℃；采用环氧粉末喷涂系统的喷枪12把喷枪，对加热后的钢管表面进行高压静电喷涂，枪喷射流量为38g/min，喷涂压力0.6MPa，将环氧树脂粉末均匀的喷涂在钢管表面；然后，先后利用胶粘剂挤出机和聚乙烯挤出机将胶粘剂与聚乙烯缠绕在钢管表面，使聚乙烯薄膜及胶粘剂薄膜与环氧树脂涂层结合在一起，胶粘剂挤出机的模口温度200℃，挤出机转速18rpm，压力6MPa，电流60A；聚乙烯挤出机的模口温度220℃，挤出机转速24rpm，压力17MPa，电流950A；
(3)采用钢管内壁除锈机对步骤(2)中所得钢管进行内壁除锈并进行除锈质量检验后，在钢管两端及预留范围的内表面粘贴胶带，钢管两端胶带的宽度为50mm，预留范围胶带的宽度为100mm，再在粘贴有胶带的钢管内表面喷涂内减阻涂层，采用内喷涂机对钢管内壁喷涂无溶剂型环氧树脂内减阻涂料，喷涂气压为0.6MPa，湿膜厚度120μm，于50℃进行固化45min；
(4)去除步骤(3)中所得钢管上的牛皮纸及其表面的外防腐层和胶带及其表面的内减阻涂层后，在切割位点进行切割，将钢管切割端进行倒棱，坡口角度23℃，钝边1.6mm，然后，对切割后所得钢管的两端内、外表面分别进行打磨处理，除去部分聚乙烯层，聚乙烯层端面倒角为25°，并在聚乙烯层端部与钝边之间保留部分环氧树脂涂层，环氧树脂涂层宽度为15mm，得到预留焊接段，预留焊接段的外表面长度为145mm，预留焊接段内表面长度为55mm，得到长度分别为6.2m和6.1m的短尺寸防腐钢管。
实施例3
一种短尺防腐钢管的制备方法，包括如下步骤：
(1)取11.7m常规尺寸的钢管，选定将钢管沿长度方向二等分的切割位点，并对切割位点两侧各250mm长度范围作为预留范围，将处于预留范围内的内焊缝和外焊缝进行修磨，使剩余焊缝高度为0.3mm，且与相邻管体表面相对平滑过渡，得到预处理钢管；
(2)将所述预处理钢管行加热，使钢管表面温度达到60℃后，利用钢管外壁除锈机对钢管外表面进行除锈并进行除锈质量检验，然后，在钢管两端及预留范围缠绕牛皮纸，钢管两端牛皮纸的宽度为135mm，预留范围牛皮纸的宽度为270mm，再在缠绕有牛皮纸的钢管外表面涂覆3PE外防腐层，外防腐层涂覆完成后，将钢管进行水淋冷却至钢管温度为60℃，其中，3PE外防腐层涂覆方法如下：
采用中频加热炉对钢管进行加热，使钢管表面温度为220℃；采用环氧粉末喷涂系统的喷枪12把喷枪，对加热后的钢管表面进行高压静电喷涂，枪喷射流量为40g/min，喷涂压力0.8MPa，将环氧树脂粉末均匀的喷涂在钢管表面；然后，先后利用胶粘剂挤出机和聚乙烯挤出机将胶粘剂与聚乙烯缠绕在钢管表面，使聚乙烯薄膜及胶粘剂薄膜与环氧树脂涂层结合在一起，胶粘剂挤出机的模口温度220℃，挤出机转速20rpm，压力7MPa，电流65A；聚乙烯挤出机的模口温度240℃，挤出机转速26rpm，压力18MPa，电流1000A；
(3)采用钢管内壁除锈机对步骤(2)中所得钢管进行内壁除锈并进行除锈质量检验后，在钢管两端及预留范围的内表面粘贴胶带，钢管两端胶带的宽度为55mm，预留范围胶带的宽度为110mm，再在粘贴有胶带的钢管内表面喷涂内减阻涂层，采用内喷涂机对钢管内壁喷涂无溶剂型环氧树脂内减阻涂料，喷涂气压为0.7MPa，湿膜厚度为150μm，于60℃进行固化40min；
(4)去除步骤(3)中所得钢管上的牛皮纸及其表面的外防腐层和胶带及其表面的内减阻涂层后，在切割位点进行切割，将钢管切割端进行倒棱，坡口角度25℃，钝边2.4mm，然后，对切割后所得钢管的两端内、外表面分别进行打磨处理，除去部分聚乙烯层，聚乙烯层端面倒角为30°，并在聚乙烯层端部与钝边之间保留部分环氧树脂涂层，环氧树脂涂层宽度为20mm，得到预留焊接段，预留焊接段的外表面长度为150mm，预留焊接段内表面长度为60mm，得到长度为别为5.8m和5.9m的短尺寸防腐钢管。
本发明实施例提供的短尺防腐钢管的制备方法能够制得长度为5.8-6.2m的短尺防腐钢管，在特殊施工地点(如穿越段、隧道内)，便于施工，且所得短尺防腐钢管的椭圆度小，外防腐层和内减阻涂层完整度高、稳定性好，有助于保障管道安全和使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在常规尺寸钢管的中部选定切割位点，并将切割位点两侧各200-250mm长度范围作为预留范围，将处于预留范围内的内焊缝和外焊缝进行修磨，得到预处理钢管；
(2)将所述预处理钢管的外表面进行除锈后，将钢管两端和所述预留范围的外表面进行包覆，并在钢管外表面涂覆3PE外防腐层；
(3)将所得钢管的内表面进行除锈后，将钢管两端和所述预留范围的内表面进行包覆，并在钢管内表面喷涂内减阻涂层；
(4)去除钢管两端及预留范围处的包覆物及其表面的外防腐层和内减阻涂层，在切割位点进行切割，对切割后所得钢管两端的外防腐层和内减阻涂层端部分别进行打磨处理，外防腐层和内减阻涂层没有覆盖的区域作为预留焊接段，即得短尺防腐钢管。
2.如权利要求1所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：所述切割位点距所述常规尺寸钢管两端钝边的距离之差≤0.1m。
3.如权利要求1所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，修磨后，剩余焊缝高度为0.3mm以下。
4.如权利要求1所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述外表面用牛皮纸进行包覆，钢管两端牛皮纸的宽度为125-135mm，预留范围处的牛皮纸宽度为250-270mm；步骤(3)中，所述内表面用耐高温胶带进行包覆，钢管两端胶带的宽度为45-55mm，预留范围处的胶带宽度为90-110mm。
5.如权利要求1所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：所述预留焊接段的外表面长度为140-150mm；所述预留焊接段的内表面长度为50-60mm。
6.如权利要求1所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：所述涂覆3PE外防腐层的方法为：采用中频加热炉对钢管进行加热，使钢管外表面温度为200-220℃，将环氧树脂粉末均匀的喷涂在钢管外表面形成环氧树脂涂层，先后依次在钢管外表面包裹胶黏剂层和聚乙烯层。
7.如权利要求6所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，打磨处理后，环氧树脂涂层预留宽度≤20mm，聚乙烯层端面倒角≤30°。
8.如权利要求6所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：所述环氧粉末喷涂系统设有喷枪10-12把，每把枪喷射流量为35～40g/min，喷涂压力0.4～0.8MPa；所述胶粘剂挤出机的模口温度180-220℃，挤出机转速16-20rpm，压力5-7MPa，电流55-65A；所述聚乙烯挤出机的模口温度200-240℃，挤出机转速22-26rpm，压力16-18MPa，电流900-1000A。
9.如权利要求1所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：所述外防腐层涂覆完成后，将钢管进行冷却至钢管温度≤60℃。
10.如权利要求1所述的短尺防腐钢管的制备方法，其特征在于：喷涂内减阻涂层的方法为：采用内喷涂机对钢管内壁喷涂内减阻涂料，喷涂气压为0.5-0.7MPa，湿膜厚度为100-150μm，于40-60℃进行固化，固化时间≥50min。
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