CN113289875A - 一种用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法，涉及埋地塑料管道领域。该方法按照下述步骤进行：喷砂预处理‑金属端在线喷淋脱脂处理‑金属端脱脂剂残留冲洗‑硅烷化预处理‑双层熔结环氧粉末喷涂。本申请是一种在线脱脂、封闭防锈和烘烤的预处理工艺，经过脱脂剂和硅烷化预处理后的双层熔结环氧粉末涂层，经实验测试，其90°弯曲后附着力保持1级，48天阴极剥离为小于5mm，30天后阴极剥离测试小于15mm。故通过本申请能够明显提高环氧粉末的90°弯曲后的附着力和阴极剥离能力。

Description

一种用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法
技术领域
本发明涉及埋地塑料管道领域，特别是涉及用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法。
背景技术
目前，在埋地塑料管道领域中，以燃气等流体输送管道为例，钢塑转换接头的塑端用于连接塑料管道、金属端用于连接金属管道。钢塑转换接头的金属端一般采用喷涂熔结环氧粉末进行防腐，防腐的质量起到至关重要的作用。
按照标准评价涂层抗腐蚀能力，其中主要指标是附着力、阴极剥离。随着技术的市场的发展，将金属端的直管进行常温90°后弯曲成为趋势，也为钢塑转换接头的环氧粉末喷涂前处理方法和工艺带来挑战。
现有的喷涂方法：采用脱脂液将金属端脱脂后，进行喷砂处理，然后上挂进行喷涂。采用上述方法，钢塑转换接头的金属端为直管时，涂层附着力、阴极剥离的合格率存在不稳定现象，故而更无法满足90°弯曲后的附着力和阴极剥离的要求。因此，亟需研制出一种能够附着力和阴极剥离的要求且合格率稳定的用于钢塑转换接头金属端的喷涂方法。
发明内容
发明人发现，现有的喷涂方法中，由于高温和上挂时间太久，脱脂后的金属端的金属管表面很容易出现返锈现象，且整个生产不连续，导致金属端的涂层附着力、阴极剥离合格率不稳定。
基于此，本申请的提供了一种用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法，按照下述步骤进行：
步骤100喷砂预处理，采用自动旋转喷砂机，选用混合砂对金属端的金属管表面进行喷砂预处理，处理后的清洁度为Sa2.5级，锚纹深度为60～90微米；
步骤200金属端在线喷淋脱脂处理，对经步骤100处理后的金属端进行上挂，并进行喷淋脱脂，以将油脂和灰尘清理干净，灰尘等级可以达到1级；
步骤300金属端脱脂剂残留冲洗，对经步骤200处理后的金属端，采用喷淋方式对该金属端的金属管表面进行冲洗，使PH值为7～8；
步骤400硅烷化预处理，对经步骤300处理后的金属端，通过喷淋硅烷和水的混合液，在该金属端的金属管表面形成硅烷保护膜；
步骤500双层熔结环氧粉末喷涂，对经过步骤400处理的金属端的金属管表面先后进行两层环氧粉末喷涂，经过处理后获得的环氧粉末涂层的厚度为150～300微米。
可选地，所述步骤100中的混合砂由钢丸和钢砂按照质量比4：6的比例进行混合而成。
可选地，所述步骤100中选用的钢丸的硬度为40～50HRC，粒径选用0.6～1.0mm；选用钢砂的硬度为50～60HRC,粒径0.4～1.0mm。
可选地，所述步骤200包括：喷淋预脱脂和主脱脂。
可选地，所述步骤200中，首先对上挂的钢塑转换的金属端进行喷淋预脱脂，其脱脂剂和水按照0.03～0.08：1的质量比混合，脱脂溶液PH值在9～11，喷淋3～6分钟；然后进行主脱脂，其脱脂剂和水按照0.05～0.07：1的质量比混合，脱脂溶液PH值在9～13，喷淋9～10分钟。
可选地，所述步骤300包括进行喷淋预清理和进行喷淋主清理。
可选地，所述步骤300中，首先进行喷淋预清理，喷淋时间为3～5min，PH值调节至9～10为止；然后，进行喷淋主清理，将PH值调节为7～8。
可选地，所述步骤400具体是将硅烷和水按照0.01～0.03：1的质量比混合，PH值调节至3～5，持续喷淋5～10分钟，以形成硅烷保护膜。
可选地，所述硅烷保护膜的厚度为3～5微米。
可选地，所述步骤500具体是将经过步骤400处理后的金属端随流水生产线运送到180℃～240℃的空间内，加热10～15分钟，然后在第一喷室内进行环氧粉末第一层静电喷涂，喷涂厚度为120～200微米之间，然后在第一层环氧粉末完全胶化前转至第二喷室喷涂进行第二层的静电喷涂，第二层环氧粉末中添加0.05％～0.1％的纹理助剂，使表面涂层的粗糙度增加，喷涂厚度为30～100微米，经过处理后获得的环氧粉末涂层，其厚度为150～300微米。
本申请的用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法，是一种在线脱脂、封闭防锈和烘烤的预处理工艺，经过脱脂剂和硅烷化预处理后的双层熔结环氧粉末涂层，经实验测试，其90°弯曲后附着力保持1级，48天阴极剥离为小于5mm，30天后阴极剥离测试小于15mm。故通过本申请能够明显提高环氧粉末的90°弯曲后的附着力和阴极剥离能力。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请一个实施例的用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法的示意性工艺流程图；
图2a是经过纯钢丸喷砂后锚纹放大图像；
图2b是经过钢丸加钢砂的混合砂喷砂后锚纹放大图像；
图2c是无喷砂后进行喷涂环氧粉末涂层后的附着力试验图；
图2d是喷钢丸后进行喷涂环氧粉末涂层后的附着力试验图；
图2e是喷混合砂后进行喷涂环氧粉末涂层后的附着力试验图；
图3a是喷砂+单层环氧涂层后的附着力试验图；
图3b是硅烷化+单层环氧涂层后的附着力试验图；
图3c是硅烷化+双层环氧涂层后的附着力试验图；
图4a是90°弯曲后的金属端经喷砂+单层环氧涂层后的附着力试验图；
图4b是90°弯曲后的金属端经硅烷化+单层环氧涂层后的附着力试验图；
图4c是90°弯曲后的金属端经硅烷化+双层环氧涂层后的附着力试验图；
图5a是喷砂+单层环氧涂层后的阴极剥离试验图；
图5b是硅烷化+单层环氧涂层后的阴极剥离试验图；
图5c是硅烷化+双层环氧涂层后的阴极剥离试验图；
图6a是90°弯曲后的金属端经喷砂+单层环氧涂层后的阴极剥离试验图；
图6b是90°弯曲后的金属端经硅烷化+单层环氧涂层后的阴极剥离试验图；
图6c是90°弯曲后的金属端经硅烷化+双层环氧涂层后的阴极剥离试验图。
具体实施方式
图1是根据本申请一个实施例的用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法的示意性工艺流程图。本实施例提供了一种用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法，按照下述步骤进行：
步骤100喷砂预处理：采用自动旋转喷砂机，选用钢丸硬度为40～50HRC，粒径选用0.6～1.0mm；钢砂硬度为50～60HRC，粒径0.4～1.0mm，按照质量比4：6的比例进行混合，然后对金属端的金属管表面进行喷砂处理，处理的清洁度为Sa2.5级，锚纹深度为60～90微米，以对金属端进行除锈处理。
步骤200金属端在线喷淋脱脂处理：首先对上挂的金属端的金属管表面进行喷淋预脱脂，喷淋预脱脂中的脱脂剂和水按照0.03～0.08：1的质量比混合，脱脂溶液PH值在9～11，喷淋约3～6分钟。然后进行主脱脂，主脱脂中的脱脂剂和水按照0.05～0.07：1的质量比混合，脱脂溶液PH值在9～13，喷淋约9～10分钟。喷淋预脱脂和主脱脂中的脱脂剂均采用无磷助剂使用浓度低、污染少，同时将油脂和灰尘清理干净，灰尘等级可以达到1级。
步骤300.金属端脱脂剂残留冲洗：采用喷淋方式，将进行喷淋预清理，喷淋时间约为3～5min，PH值调节至9～10为止，然后进行喷淋主清理，将PH值调节为7～8。
步骤400.硅烷化预处理：将硅烷和水按照0.01～0.03：1的质量比混合，PH值调节至3～5，持续喷淋5～10分钟，然后进行烘干，以在金属端的金属管表面形成硅烷保护膜，硅烷保护膜的厚度为为3～5微米。硅烷保护膜防止了高温烘干水份时的返锈现象。
步骤500.双层熔结环氧粉末喷涂：经过步骤400处理的金属端随流水生产线运送到180℃～240℃的空间内，加热10～15分钟，然后在第一喷室内进行环氧粉末第一层(底层)静电喷涂，喷涂厚度为120～200微米之间，然后在第一层环氧粉末完全胶化前(未固化前)转至第二喷室喷涂进行第二层(面层)的喷涂，第二层环氧粉末中添加0.05％～0.1％的纹理助剂，使表面涂层的粗糙度增加，喷涂厚度为30～100微米，并进行加热固化。经过处理后获得的环氧粉末涂层，其厚度为150～300微米。其中，表面涂层的粗糙度增加可以提高后续其他防腐层的结合强度。
本申请的用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法，是一种在线脱脂、封闭防锈和烘烤的预处理工艺，经过脱脂剂和硅烷化预处理后的双层熔结环氧粉末涂层，经实验测试，其90°弯曲后附着力保持1级，48天阴极剥离为小于5mm，30天后阴极剥离测试小于15mm，测试方法参照SY/T0315-2013附录C。故通过本申请能够明显提高环氧粉末的90°弯曲后的附着力和阴极剥离能力。
性能测试：取金属端为直管及90°弯曲后的金属管为试验品。对上述试验品分别按照对比例1喷砂+单层环氧涂层工艺得到试验品涂层，按照对比例2硅烷化+单层环氧涂层涂层工艺得到试验品涂层，按照本申请实施例的硅烷化双层环氧涂层得到试验品涂层，再进行附着力及阴极剥离试验。性能测试结果如表1所示：
表1、实施例与对比例的性能测试结果
Figure BDA0003037942840000051
注：表1中第1、3项的测试法参照SY/T0315-2013，第2、4项为根据生产工艺增加的对比项。
经对比，本申请能够明显提高环氧粉末的90°弯曲后的附着力和阴极剥离能力。
图2a和图2b分别是经过纯钢丸喷砂、钢丸加钢砂的混合砂喷砂后锚纹放大图像。图2a和图2b对比发现，纯钢丸形成的锚纹更加均匀一致，而采用一定配比形成的锚纹大小不一，尖棱明显。
图2c、图2d、图2e分别是无喷砂、喷钢丸、喷混合砂后进行喷涂环氧粉末涂层后的附着力试验图。经图2c、图2d、图2e对比后，可知未经喷砂的环氧涂层附着力等级为5级不合格，喷钢丸砂的环氧涂层附着力等级由3-4级，喷混合砂可以将喷钢丸砂的环氧涂层附着力等级由3-4级提高到2-3级。
图3a、图3b、图3c分别是喷砂+单层环氧涂层、硅烷化+单层环氧涂层及硅烷化+双层环氧涂层后的附着力试验图。经图3a、图3b、图3c对比发现，图3c通过硅烷化处理的双层环氧涂层的附着力等级，由图3a的3级提高到图3c的1级。
图4a、图4b、图4c分别是90°弯曲后的金属端经喷砂+单层环氧涂层、硅烷化+单层环氧涂层及硅烷化+双层环氧涂层后的附着力试验图。经图4a、图4b、图4c对比发现，图4c通过硅烷化处理的双层环氧涂层的附着力等级，由图4a的5级提高到图4c的1-2级。
图5a、图5b、图5c分别是喷砂+单层环氧涂层、硅烷化+单层环氧涂层及硅烷化+双层环氧涂层后的阴极剥离试验图。经图5a、图5b、图5c对比发现，图5c通过硅烷化处理的双层环氧涂层的阴极剥离，由图5a阴极剥离距离由6mm提升至图5c的2.2mm。
图6a、图6b、图6c分别是90°弯曲后的金属端经喷砂+单层环氧涂层、硅烷化+单层环氧涂层及硅烷化+双层环氧涂层后的阴极剥离试验图。经图6a、图6b、图6c对比发现，图6c通过硅烷化处理的双层环氧涂层的阴极剥离，由图6a阴极剥离距离由15mm提升至图6c的3.5mm。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于钢塑转换接头的金属端的喷涂方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
步骤100喷砂预处理，采用自动旋转喷砂机，选用混合砂对金属端的金属管表面进行喷砂预处理，处理后的清洁度为Sa2.5级，锚纹深度为60～90微米；
步骤200金属端在线喷淋脱脂处理，对经步骤100处理后的金属端进行上挂，并进行喷淋脱脂，以将油脂和灰尘清理干净，灰尘等级可以达到1级；
步骤300金属端脱脂剂残留冲洗，对经步骤200处理后的金属端，采用喷淋方式对该金属端的金属管表面进行冲洗，使PH值为7～8；
步骤400硅烷化预处理，对经步骤300处理后的金属端，通过喷淋硅烷和水的混合液，在该金属端的金属管表面形成硅烷保护膜；
步骤500双层熔结环氧粉末喷涂，对经过步骤400处理的金属端的金属管表面先后进行两层环氧粉末喷涂，经过处理后获得的环氧粉末涂层的厚度为150～300微米。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤100中的混合砂由钢丸和钢砂按照质量比4：6的比例进行混合而成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤100中选用的钢丸的硬度为40～50HRC，粒径选用0.6～1.0mm；选用钢砂的硬度为50～60HRC,粒径0.4～1.0mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤200包括：喷淋预脱脂和主脱脂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤200中，首先对上挂的钢塑转换的金属端进行喷淋预脱脂，其脱脂剂和水按照0.03～0.08：1的质量比混合，脱脂溶液PH值在9～11，喷淋3～6分钟；然后进行主脱脂，其脱脂剂和水按照0.05～0.07：1的质量比混合，脱脂溶液PH值在9～13，喷淋9～10分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤300包括进行喷淋预清理和进行喷淋主清理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤300中，首先进行喷淋预清理，喷淋时间为3～5min，PH值调节至9～10为止；然后，进行喷淋主清理，将PH值调节为7～8。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤400具体是将硅烷和水按照0.01～0.03：1的质量比混合，PH值调节至3～5，持续喷淋5～10分钟，以形成硅烷保护膜。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述硅烷保护膜的厚度为3～5微米。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤500具体是将经过步骤400处理后的金属端随流水生产线运送到180℃～240℃的空间内，加热10～15分钟，然后在第一喷室内进行环氧粉末第一层静电喷涂，喷涂厚度为120～200微米之间，然后在第一层环氧粉末完全胶化前转至第二喷室喷涂进行第二层的静电喷涂，第二层环氧粉末中添加0.05％～0.1％的纹理助剂，使表面涂层的粗糙度增加，喷涂厚度为30～100微米，经过处理后获得的环氧粉末涂层，其厚度为150～300微米。
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王秀章: "双层环氧粉末防腐硬质聚氨酯泡沫保温管预制工艺", 《石油工程建设》 *

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