CN115197643B - 一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺及角钢塔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺及角钢塔，属于供电或配电的电路装置或系统领域。通过将加工后的角钢进行清洗、金属盐浸渍后可以很好地去掉角钢表面的污渍，漏出原本的金属钢材，同时又不会破坏金属基材结构，利于后期金属镀层的喷涂，加强了镀层的防护性能，而且之后特定组分的防腐涂料的喷涂可以进一步形成致密的保护膜，实现高效防腐、耐磨的作用，与镀层的附着力好，而且具有一定的抗静电、防锈、导热耐热性。本申请中的涂料的固化温度低、速度快，有效简化了角钢的处理工艺，增加了产能。

Description

一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺及角钢塔
技术领域
本发明涉及的是供电或配电的电路装置或系统领域，尤其涉及一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺及角钢塔。
背景技术
电为人们的生活带来了方便的同时，改善了人们的生活环境，丰富了人们的生活，而输电线路的搭建则形成了完整的输电网和配电网，便于满足更多用户的用电需求。目前，输电线路为经过处理后的角钢搭建形成。角钢的外层多为镀锌层，其在中性介质中呈现钝态，能够达到很好的耐大气腐蚀效果。但是在潮湿环境中，存在的高浓度二氧化硫、氯化物等会使镀层发生化学反应，破坏其防腐效果。而且角钢需要通过焊接作用进行搭建，高温也会破坏其防腐结构，进而破坏角钢的基本结构和性能，使其使用期限缩短。
中国专利申请CN201510693103.5公开了一种输变电角钢塔的角钢表面喷涂工艺，通过除油、浸助镀溶剂、烘干预热、喷涂、钝化处理，使加工行表面镀层不易脱落，同时具有良好的耐磨性和抗腐蚀性，但是该镀层在潮湿环境中极易发生破坏，降低其防腐性能。中国专利申请CN201410461697.2公开了一种热镀锌角钢塔用防腐蚀涂料，包括氟碳改性丙烯酸酯面漆、通用型环氧底漆、环氧云铁中间漆、去离子水，能够显著提高设置在重污染工业区和沿海地区的热镀锌角钢塔的防腐蚀性、耐盐雾性和耐候性，但是该镀层在高温环境中的稳定性差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，其包括如下步骤：
S1.将角钢进行自动切断、钻孔后进行切角、折弯、焊接处理；
S2.将角钢在清洗溶液中进行处理2~5次，随后用流水冲洗干净；
在一些优选的实施方式中，所述S2中清洗溶液选自丙酮、三氯乙烯、盐酸水溶液、焦磷酸钾混合溶液、硫酸水溶液、氢氧化钠水溶液、磷酸三钠水溶液、硅酸钠水溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠水溶液中的至少一种；优选地，所述S2中清洗溶液为盐酸水溶液和/或氢氧化钠水溶液。
在一些优选的实施方式中，所述盐酸水溶液的浓度为80~140g/L；优选地，所述盐酸水溶液的浓度为110g/L。
在一些优选的实施方式中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为15~30g/L；优选地，所述氢氧化钠水溶液的浓度为20g/L。
在一些优选的实施方式中，所述处理温度为30~60℃，处理时间为1~10min；优选地，所述处理温度为35~55℃，处理时间为1~6min。
S3.将S2处理后的角钢在50~75℃的金属盐溶液中浸渍10~20分钟；
在一些优选的实施方式中，所述S3中金属盐溶液选自氯化锌水溶液、氯化铵水溶液、氯化镁水溶液、氯化钙水溶液、氯化亚锡水溶液、油酸水溶液、硬脂酸水溶液、软脂酸水溶液、氟化钠水溶液、氯化铈水溶液中的至少一种；优选地，所述S3中金属盐溶液为氯化锌水溶液、氯化铵水溶液、氯化亚锡水溶液和氟化钠水溶液。
在一些优选的实施方式中，所述金属盐溶液的质量百分比浓度为21~26%；优选地，所述金属盐溶液的质量百分比浓度为24.7%。
在一些优选的实施方式中，所述氯化锌水溶液、氯化铵水溶液、氯化亚锡水溶液和氟化钠水溶液的质量浓度比为（7~10）：（12~20）：（0.2~0.7）：（0.05~1）；优选地，所述氯化锌水溶液、氯化铵水溶液、氯化亚锡水溶液和氟化钠水溶液的质量浓度比为7.5：16：0.5：0.7。
S4.将S3处理后的角钢在130~150℃的高温下干燥；
S5.将S4得到的角钢的表面喷涂防护镀层；
在一些优选的实施方式中，所述S5中防护镀层选自锌镀层、镍-磷合金镀层、锌-镍镀层、镍-锌-磷合金镀层、锌-铁-锡镀层中的至少一种；优选地，所述S5中防护镀层为锌镀层。
S6.将S5得到的角钢进入钝化剂中30~60s，随后清洗、干燥；
在一些优选的实施方式中，所述钝化剂选自铬酸盐溶液、钨酸盐溶液、钼酸盐溶液中的至少一种；优选地，所述钝化剂为铬酸盐。
S7.将S6得到的角钢继续喷涂防腐涂料，室温固化即得。
在一些优选的实施方式中，所述防腐涂料的制备原料，按重量份计，包括：40~70份树脂乳液、5~20份无机化合物、1~4份界面活性剂。
在一些优选的实施方式中，所述树脂乳液选自环氧树脂、丙烯酸树脂、改性环氧树脂、有机硅树脂、聚四氟乙烯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种；优选地，所述树脂乳液为环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂。
在一些优选的实施方式中，所述丙烯酸树脂25℃时的粘度为1000~3000cPs，固含量为40~50wt%；优选地，所述丙烯酸树脂25℃时的粘度为1500~2500cPs，固含量为46~48wt%。
在一些优选的实施方式中，所述有机硅树脂选自聚甲基硅氧烷树脂、聚醚改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂、氨基改性有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂中的至少一种；优选地，所述有机硅树脂为氨基改性有机硅树脂。
在一些优选的实施方式中，所述氨基改性有机硅树脂25℃时粘度为70~500mPa•s，胺值为2.4~3.5mmol/g；优选地，所述氨基改性有机硅树脂25℃时粘度为100~400mPa•s，胺值为2.6~2.9mmol/g。
丙烯酸树脂涂料具有优良好的光泽度、耐候性和稳定性，而在涂料中加入含氟组分，则可以明显改善涂料的耐水性。本申请人发现，当选用25℃时的粘度为1500~2500cPs，固含量为46~48wt%的丙烯酸树脂时，其具体为水性含氟丙烯酸树脂，与体系中的填料等组分相容性好，而且涂膜流动性好、丰满有光泽，而且硬度较高，但是其耐化性相对较差。意外地，在上述体系中加入有机硅树脂，特别是氨基改性有机硅树脂，则可以明显提高其耐化性能、与镀锌层附着力。推测可能原因为氨基树脂与体系中的环氧树脂能够发生一定的化学键合反应，同时与丙烯酸树脂协同作用，在自由基聚合过程中形成网络互穿结构，最终形成致密的涂层保护膜，进而增加涂层的耐化性，显著降低其粉化速率，起到优异的防腐蚀效果，同时进一步改善其耐候性和硬度、耐磨性。
在一些优选的实施方式中，所述环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为1：（0.5~1.5）：（0.7~2）；优选地，所述环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为1：0.8：1.2。
在一些优选的实施方式中，所述无机化合物选自碳化硅、氮化硼、氟化钙、碳化钨、二氧化钛、氧化铝、石墨烯、氧化锆、二氧化锗、二硫化钼、二硫化钨、铁钛粉、二氧化硅中的一种或多种；优选地，所述无机化合物为氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅。
树脂涂料的固化一般需要加热温度或者固化时间较长。本申请人发现，在上述体系中加入无极化合物，特别是当无机化合物为氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅的混合物时，可以实现防腐涂料在常温下的固化。推测可能原因是，无机化合物中的二氧化锗能够促进体系中环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂的交联反应的进行和树脂乳液的流平时间，有效降低涂料的固化温度和缩短涂料的固化时间。同时二氧化锗与氧化铝、铁钛粉、二氧化硅协同作用，进一步改善涂料的流变性能，能够很好地控制边缘得到完整覆盖，不会发生流挂、滴落的情况，同时能够进一步改善材料的防腐性能，增加其硬度、抗静电、导热和防锈性能。
在一些优选的实施方式中，所述氧化铝的粒径范围为0.3~3μm，硬度＞8；优选地，所述氧化铝的粒径范围为0.5~1.5μm，硬度＞9。
在一些优选的实施方式中，所述铁钛粉的粒度为600~1000目，铁含量≥40wt%；优选地，所述铁钛粉的粒度为800目，铁含量≥49wt%。
在一些优选的实施方式中，所述二氧化硅的平均粒径为10~50nm；优选地，所述二氧化硅的平均粒径为20nm。
在一些优选的实施方式中，所述氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅的重量比为1：（0.1~0.8）：（0.5~1.5）：（1.8~3）；优选地，所述氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅的重量比为1：0.3：0.8：2.7。
本申请人意外发现，当氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅的重量比为1：（0.1~0.8）：（0.5~1.5）：（1.8~3）时，在界面活性剂的协同作用下，其组成的无机化合物与体系中的环氧树脂、含氟丙烯酸树脂、氨基改性有机硅树脂得到进一步改善，而且可以有效防止其发生沉降现象，使无机化合物填料定向排列，增强其防腐蚀、耐潮的作用。此外，该比例下的无机化合物能够更进一步形成脱氧体系，改善钢铁工件表面的结构和性能，增加其耐火极限、耐盐雾性能，有效保护在角钢焊接、加工过程中的高温对其保护层的破坏作用，实现了更好地防护效果，广泛用于城际之间的高压输电线路的架设。
在一些优选的实施方式中，所述界面活性剂选自聚丙烯酸钠、聚马来酸钠、高分子量嵌段共聚物、硅氧烷、改性聚硅氧烷、高分子量聚羧酸、聚乙烯醇中的一种或多种；优选地，所述界面活性剂为改性聚硅氧烷和聚乙烯醇。
在一些优选的实施方式中，所述改性聚硅氧烷的酸值为160~240mg KOH/g，不挥发份含量为45~55wt%；优选地，所述改性聚硅氧烷的酸值为180~220mg KOH/g，不挥发份含量为49~51wt%。
在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯醇的平均聚合物为2300~2500，醇解度为85~92%；优选地，所述聚乙烯醇的平均聚合物为2400，醇解度为88%。
在一些优选的实施方式中，所述改性聚硅氧烷和聚乙烯醇的重量比为1：（0.4~1）；优选地，改性聚硅氧烷和聚乙烯醇的重量比为1：0.5。
本发明第二方面提供一种输电线路角钢塔，其由上述工艺制备得到的角钢焊接、搭建得到。
所述输电线路角钢塔包括塔头、塔身、塔腿。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本申请中通过将加工后的角钢进行清洗、金属盐浸渍后可以很好地去掉角钢表面的污渍，漏出原本的金属钢材，同时又不会破坏金属基材结构，利于后期金属镀层的喷涂，加强了镀层的防护性能，而且之后特定组分的防腐涂料的喷涂可以进一步形成致密的保护膜，实现高效防腐、耐磨的作用，与镀层的附着力好，而且其耐火极限、耐盐雾性能良好，此外还具有一定的抗静电、防锈、导热耐热性。
（2）本申请中的涂料的固化温度低、速度快，有效简化了角钢的处理工艺，增加了产能。
附图说明
图1 角钢塔的结构图
具体实施方式
实施例1：
1、一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，其包括如下步骤：
S1.将角钢进行自动切断、钻孔后进行切角、折弯、焊接处理；
S2.将角钢在清洗溶液中进行处理3次，随后用流水冲洗干净；
所述S2中清洗溶液为盐酸水溶液和氢氧化钠水溶液。
所述盐酸水溶液的浓度为110g/L。
所述氢氧化钠水溶液的浓度为20g/L。
所述处理温度为45℃，处理时间为3min。
所述处理的操作操作为：在盐酸水溶液中清洗，用去离子水清洗，随后放入到氢氧化钠水溶液中进行清洗，用去离子水清洗，然后在盐酸水溶液中清洗，用去离子水清洗后结束。
S3.将S2处理后的角钢在60℃的金属盐溶液中浸渍15分钟；
所述S3中金属盐溶液为氯化锌水溶液、氯化铵水溶液、氯化亚锡水溶液和氟化钠水溶液。
所述金属盐溶液的质量百分比浓度为24.7%。
所述氯化锌水溶液、氯化铵水溶液、氯化亚锡水溶液和氟化钠水溶液的质量浓度比为7.5：16：0.5：0.7。
S4.将S3处理后的角钢在140℃的高温下干燥；
S5.将S4得到的角钢的表面喷涂防护镀层；
所述S5中防护镀层为锌镀层。
所述镀锌喷涂液购自东莞市佳丹润滑油有限公司实力工厂，货号JD-1101。
所述锌镀层的厚度为100μm。
S6.将S5得到的角钢进入钝化剂中50s，随后清洗、干燥；
所述钝化剂为铬酸盐（上海熠望新材料科技有限公司，型号BONDERITE M-CR5928）。
S7.将S6得到的角钢继续喷涂防腐涂料，室温固化即得。
所述防腐涂料的厚度为100μm。
所述防腐涂料的制备原料，按重量份计，包括：55份树脂乳液、10份无机化合物、2份界面活性剂。
所述树脂乳液为环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂。
所述环氧树脂购自南通星辰，E51。
所述丙烯酸树脂25℃时的粘度为1500~2500cPs，固含量为46~48wt%（购自安徽中恩化工有限公司，型号SA-305）。
所诉有机硅树脂为氨基改性有机硅树脂。
所述氨基改性有机硅树脂25℃时粘度为100~400mPa·s，胺值为2.6~2.9mmol/g（瓦克，WACKER SILRES HP 2000）。
所述环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为1：0.8：1.2。
所述无机化合物为氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅。
所述氧化铝的粒径范围为0.5~1.5μm，硬度＞9（河南四成研磨科技有限公司，型号W1.5/8000#）。
所述铁钛粉的粒度为800目，铁含量≥49wt%（常州市乐环商贸有限公司，牌号802）。
所述二氧化硅的平均粒径为20nm（清河县安迪金属材料有限公司）。
所述氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅的重量比为1：0.3：0.8：2.7。
所述界面活性剂为改性聚硅氧烷和聚乙烯醇。
所述改性聚硅氧烷的酸值为180~220mg KOH/g，不挥发份含量为49~51wt%（德谦，904S）。
所述聚乙烯醇的平均聚合物为2400，醇解度为88%（大城县腾鑫建材有限公司）。
改性聚硅氧烷和聚乙烯醇的重量比为1：0.5。
2、一种输电线路角钢塔，其由上述工艺制备得到的角钢焊接、搭建得到。
所述输电线路角钢塔包括塔头、塔身、塔腿，具体结构如图1所示。
实施例2
1、一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，与实施例1的不同之处在于：
S2.将角钢在清洗溶液中进行处理4次，随后用流水冲洗干净；
所述处理的操作操作为：在盐酸水溶液中清洗，用去离子水清洗，随后放入到氢氧化钠水溶液中进行清洗，用去离子水清洗，然后在盐酸水溶液中清洗，用去离子水清洗，最后放入到氢氧化钠水溶液中进行清洗，用去离子水清洗后结束。
2、一种输电线路角钢塔，同实施例1。
实施例3
1、一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，与实施例1的不同之处在于：
S2.将角钢在清洗溶液中进行处理1次，随后用流水冲洗干净；
所述S2中清洗溶液为盐酸水溶液。
2、一种输电线路角钢塔，同实施例1。
实施例4
1、一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，与实施例1的不同之处在于：
所述环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为1：2：1.2。
2、一种输电线路角钢塔，同实施例1。
实施例5
1、一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，与实施例1的不同之处在于：
所述无机化合物为氧化铝、二氧化锗、二氧化硅。
2、一种输电线路角钢塔，同实施例1。
实施例6
1、一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，与实施例1的不同之处在于：
所述氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅的重量比为1：0.3：0.8：1.5。
2、一种输电线路角钢塔，同实施例1。
性能测试
1、耐高温性：在温度为950℃的烘箱内放置30min，观察涂料膜的外观是否发生变化。
2、附着力：根据国家标准GB∕T 2694-2018《输电线路铁塔制造技术条件》中的落锤实验方法对其进行附着力测试；并在40℃，95%相对湿度的环境中放置240h后测其二次附着力。无变化为0级，有裂纹为1级，有碎屑脱落为2级。
3、防腐蚀性：在35℃的环境下对实施例所得角钢进行盐水喷雾48h，目测判定涂膜外观，无变化为0级，有变化为1级。
表1 实施例及对比例性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001

Claims (3)

1.一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将角钢进行自动切断、钻孔后进行切角、折弯、焊接处理；
S2.将角钢在清洗溶液中进行处理2～5次，随后用流水冲洗干净；
S3.将S2处理后的角钢在50～75℃的金属盐溶液中浸渍10～20分钟；
S4.将S3处理后的角钢在130～150℃的高温下干燥；
S5.将S4得到的角钢的表面喷涂防护镀层；
S6.将S5得到的角钢进入钝化剂中30～60s，随后清洗、干燥；
S7.将S6得到的角钢继续喷涂防腐涂料，室温固化即得；
所述S2中清洗溶液为盐酸水溶液和氢氧化钠水溶液；
所述防腐涂料的制备原料，按重量份计，包括：40～70份树脂乳液、5～20份无机化合物、1～4份界面活性剂；
所述树脂乳液为环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂；
所述环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为1：(0.5～1.5)：(0.7～2)；
所述无机化合物为氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅；所述氧化铝、二氧化锗、铁钛粉、二氧化硅的重量比为1：(0.1～0.8)：(0.5～1.5)：(1.8～3)。
2.如权利要求1所述的一种输电线路角钢塔中角钢的加工工艺，其特征在于，所述S3中金属盐溶液选自氯化锌水溶液、氯化铵水溶液、氯化镁水溶液、氯化钙水溶液、氯化亚锡水溶液、油酸水溶液、硬脂酸水溶液、软脂酸水溶液、氟化钠水溶液、氯化铈水溶液中的至少一种。
3.一种输电线路角钢塔，其特征在于，其是由权利要求1-2任一项所述的输电线路角钢塔中角钢的加工工艺得到的角钢焊接、搭建得到。
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Denomination of invention: Processing Technology and Angle Steel Tower of a Transmission Line Angle Steel Tower

Effective date of registration: 20230720

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Pledgee: Nanjing Bank Co.,Ltd. Nanjing North Branch

Pledgor: Jiangsu Yucheng Huitong Power Equipment Co.,Ltd.

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