CN1818232A - 熔结环氧粉末外防腐涂层钢管及涂敷工艺 - Google Patents

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Abstract

一种熔结环氧粉末外防腐涂层钢管及涂敷工艺，将制作钢管桩的钢管分成4个工作段，钢管经预热、除锈、除尘，再大功率加热，除裸段L0外，在整个钢管长度L上用粉末喷枪喷涂厚度300～600μm的环氧粉末底层，在第一涂层胶化时间内对L1+L2段喷涂厚度600～1000μm的中间层，在第二涂层胶化时间内对浪溅段L1喷涂厚度在800～1000μm的环氧粉末面层，各层间有良好的相容性，经胶化、固化成连续复合的外防腐涂层钢管，经水冷却对涂层钢管降温，降温至室温后进行质量检测，在各种不同使用部位喷涂不同功能和厚度的环氧粉末涂料，充分发挥不同涂层的作用，此涂敷工艺是在同一生产线上进行的，不受人为和气候条件影响，适用于工程量大的工厂化生产。

Description

熔结环氧粉末外防腐涂层钢管及涂敷工艺
技术领域
本发明涉及一种表面经外防腐涂层处理的钢管和钢管表面外防腐涂层的涂敷工艺，特别是一种熔结环氧粉末外防腐涂层钢管及涂敷工艺。
背景技术
随着国民经济的发展，我国交通、水运事业也蓬勃发展，尤其沿海各省都纷纷在建大型桥梁，这些桥梁很多都采用钢管桩作为沉桩或平台基础，这些大工程的设计寿命要求很高，要求达到100年，但海域处环境腐蚀条件非常恶劣，地下水和海水对钢管桩具有化学性侵蚀，台风、寒流袭击海面产生的大浪急流以巨大波浪力和水流携带高沙量的水体对钢管桩表面产生强大外力的冲击、摩擦和划伤，对钢管桩表面具有灾害性的侵蚀，所以钢管桩加工工程中，首先必需对钢管进行外防腐处理，且防腐涂料和涂敷工艺的选择必须针对保护对象的使用环境，只有这样才能起到事半功倍的效果。
专利号03264214.8“改性双层环氧粉末防腐管”提供了一种其使用寿命仅在50年的防腐管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种熔结环氧粉末外防腐涂层钢管及涂敷工艺，采用不同组份的熔结环氧粉末涂敷在用于制作钢管桩钢管的不同使用部位，充分发挥涂层的不同功能和作用，以保护钢管桩使其达到并延长钢管桩的使用寿命的涂敷工艺和用此涂敷工艺加工成有外防腐涂层的钢管。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：熔结环氧粉末外防腐涂层钢管由外表面覆盖有涂层的钢管构成，所述钢管分成三段或三段以上的工作区段，在整个钢管长度L上喷涂环氧粉末作底层，然后在除泥土区段L3外的钢管上喷涂改性环氧粉末的中间层，在除泥土区段L3、水中区段L2外的浪溅区段L1钢管上喷涂高强度防紫外线的环氧粉末作面层，各层间有良好的相容性经胶化、固化成连续、复合的外防腐涂层。
涂敷工艺1、上料：将焊接好作为钢管桩使用的钢管吊放在专用平移小车上，平稳向前在生产线上输送；
2、钢管外表面预热：用燃烧器经风机热循环对钢管加热、除湿，钢管加热到40～60℃；
3、抛丸除锈：去除钢管表面的氧化皮，除锈效率1米/分，除锈等级达到Sa2.5级，锚纹深度40～100μm；
4、除尘：用工业除尘器按1200米3/小时除去钢管表面灰尘；
5、大功率中频加热：采用中频线圈涡流感应加热，钢管温度控制在160～240℃，加热效率1米/分；
6、粉末喷涂：先在钢管除裸桩外的全长范围内，用粉末喷枪喷涂环氧粉末SEBF-6-1作底层，涂层厚度300～600μm，在第一层涂层胶化时间内用粉末喷枪对水中区段喷涂改性环氧粉末SEBF-6-2作中间层，涂层厚度在600～1000μm，在第二层涂层胶化时间内用粉末喷枪对浪溅区段喷涂SEBF-6-3环氧粉末作面层，涂层厚度在800～1000μm，粘附在预热钢管表面的环氧粉末受热熔化并流动，进一步流平覆盖整个钢管表面，使涂层与钢管紧密结合，流平后的涂层进一步胶化、固化；
7、水冷：用冷却水对钢管降温，带涂层钢管进来时温度在140～160℃，送出冷却区的温度在80～100℃；
8、涂层质量检测：在生产线上安装线针孔检漏仪，出冷却区后降至常温后进行质量检测，包括对涂层外观、厚度、针孔检漏、管端长度进行检测。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、针对保护对象钢管桩的使用环境，选择适宜于使用环境条件的涂料，才能起到良好的防腐效果，首先将用于制作钢管桩的钢管划分成四个不同的使用环境；2、在各个不同使用部位喷涂不同功能的环氧粉末涂料，充分发挥涂层的不同作用，且喷涂层厚度也不一样，但这些涂敷工艺又都是在同一生产线上进行的，一次性完成预热、喷涂、胶化、固化、冷却的全过程，各层间具有良好的相容性附着力强，胶化、固化时间短，在钢管表面构成连续复合结构的整体性防腐层；3、此涂敷工艺适用于工程量大的工厂化连续生产，作业效率高，涂装费用低，而涂敷质量不受人为和天气等自然环境因素的干扰，此涂敷工艺明显优于其它施工工艺；4、从涂敷过程中的质量检测和试验室的型式性能检验，验证了防腐工艺质量稳定，符合设计和规范要求，涂料的抗老化性能提高了2倍，对已完成防腐涂敷的5565根钢管的质量检测，涂敷质量一次合格率100％，处于国内领先水平，涂敷技术在我国重大交通工程杭州湾大桥基础钢桩管上的首次应用，并填补了国内空白，能保护并延长钢管100年的使用寿命且取得最佳的经济效益。
附图说明
附图、本发明外防腐涂层钢管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。
现以杭州湾大桥钢管桩所用钢管的外防腐处理为例：
因大桥基础钢管桩使用环境恶劣、气象、水文、地质条件复杂，地下水和海水对钢管桩有化学性侵蚀、台风、寒流袭击产生大浪急流，以巨大的波浪力和水流携带高含沙量的水体对钢管表面产生强大的冲击摩擦和划伤，对钢管表面具有灾害性的侵蚀，为确保大桥工程使用寿命100年，必须采取措施保护或延长制作钢管桩所用钢管的使用寿命，大桥基础钢管桩具体长度由各工程所在地海域深度决定，并根据钢管桩的工作环境使用部位，将整个超长、超重螺旋形焊接的钢管L分成四段，泥下区段长度L3、水下区段L2、浪溅区段L1、裸桩区段L0在0～1.5米范围内，因桩顶要连接异形钢管或埋入施工承台内，所以除裸桩外其余桩长全部都要进行外防腐处理。
在L-L0长度范围内喷涂环氧粉末作底层设置一层防腐涂层，采用改性SEBF-6-1防滑型环氧粉末或3M886N型重防腐性环氧粉末涂料，以单组份形式出现具有抗冲击划伤外，层面还具有一定的粗糙度，表面粗糙度接近钢管除锈后的锚纹深度，此为桩尖部分需增加摩擦便于打桩入土。
在L-L0-L3长度水中区段L2范围内，设置覆盖于单层面上形成整体的二层复合结构的中间防腐层，采用SEBF-6-2耐划伤型环氧粉末或3M8352N型涂层具有高强度机械性能，抵抗大浪急流和高含沙量对钢管的冲击。
在L-L0-L2-L3长度的浪溅区段L1上有双层面层的三层防腐层，采用SEBF-6-3防紫外线型环氧粉末或3M9352型具有高强机械性能、抗紫外线功能，减少外涂层粉化和失色现象，具有耐海生物附着和根系穿透性腐蚀的功能。
各层间有良好的相容性，经胶化、固化成连续、复合的外防腐涂层。
涂敷工艺1、上料：将焊接好作为钢管桩使用的钢管吊放在专用平移小车上，平稳向前在生产线上输送；
2、钢管外表面预热：用燃烧器对气体加热经风机热循环对钢管加热、除湿，钢管加热到40～60℃，管体温度大于露点3℃；
3、抛丸除锈：去除钢管表面的氧化皮，并具有一定粗糙度提高涂层与基体的结合，除锈效率1米/分，除锈等级达到Sa2.5级，锚纹深度40～100μm；
4、除尘：用工业除尘器按1200米3/小时除去钢管表面灰尘，用强力风机加电动尼龙毛刷吸尘；
5、大功率中频加热：采用中频线圈涡流感应加热，钢管温度控制在160～240℃，加热效率1米/分；
6、粉末喷涂：先在钢管除裸桩外的全长范围内，用粉末喷枪喷涂环氧粉末SEBF-6-1作底层具有较高的机械强度，涂层厚度300～600μm，涂层固化时间≤3分钟，胶化时间≥12秒，在第一层涂层胶化时间内用粉末喷枪对水中区段喷涂改性环氧粉末SEBF-6-2作中间层，具有高强度耐划伤性能，涂层厚度在600～1000μm，在第二层涂层胶化时间内用粉末喷枪对浪溅区段喷涂SEBF-6-3环氧粉末作面层具有抗紫外线性能，涂层厚度在800～1000μm，粘附在预热钢管表面的环氧粉末受热熔化并流动，进一步流平覆盖整个钢管表面，使涂层与钢管紧密结合，流平后的涂层进一步胶化、固化，钢管螺旋焊缝外，为防止焊缝上的漏点发生，增加喷枪从焊缝的不同方向进行喷粉，对整桩焊缝加密喷涂一层，从而保证了整桩涂敷质量无漏点；
7、水冷：采用冷却水量为80米3/小时的大流量冷却系统，对带涂层的钢管进行降温，涂层钢管进来时温度在140～160℃，送出冷却区的时温度在80～100℃；
8、涂层质量检测：在生产线上安装线针孔检漏仪，在钢管移动状态下检测漏点，出冷却区后在室外的传输带上降温至常温后，进行涂敷后的质量检测，包括对涂层外观、厚度、管端长度进行检测。
我国在水运、交通工程建设项目中，近年来工程设计中采取了不同涂料及相应涂敷工艺实施对钢管桩保护，其防腐工程涂料及工艺对比如表所示。
                    防腐工程涂料及工艺比对表
工程项目 上海洋山港码头一期   巴基斯坦瓜达尔港码头工程 杭州湾大桥
  防腐长度   23-30m/根   13-24m/根   69.7-88.7m/根
防腐涂料 聚氨酯涂料(粘稠状)   ZF101重防腐涂料(粘稠状) 熔结环氧粉末(固态)
施工工艺   (人工+机械)无气喷涂 人工抹涂   (自动化生产线)静电喷涂
  附着力   ≥12Mpa   ≥8Mpa   ≥40Mpa
外观质量   平整，偶见起鼓、流挂、气泡   外观差，时见流挂、气泡   平整光滑、无流挂、气泡
  防腐费用   150-170元/m2(二层)   120-138元/m2(二层)   55-77元/m2(三层)
  作业条件   受天气影响较小   受天气影响较大   24小时/天作业
  基建投入   费有低   基本无投入   费用较高
从表中看出此工艺及防腐涂料性能好，涂层附着力强，外观质量好，自动化程度高，劳动强度低，每天24小时作业，虽环氧粉末涂敷生产线一次性投入基建费用较大，但作业效率高、自动化程度高、涂装费用低，适用于工程量大的工厂化生产，涂敷质量不受人为和天气等因素干扰，明显优于其它施工工艺。

Claims (6)

1、一种熔结环氧粉末外防腐涂层钢管，由外表面覆盖有涂层的钢管构成，其特征在于所述钢管分成三段或三段以上的工作区段，在整个钢管长度L上喷涂环氧粉末作底层，然后在除泥土区段L3外的钢管上喷涂改性环氧粉末作中间层，在除泥土区段L3、水中区段L2外的浪溅区段L1钢管上喷涂高强度防紫外线的环氧粉末作面层，各层间有良好的相容性经胶化、固化成连续、复合的外防腐涂层。
2、根据权利要求1所述的熔结环氧粉末外防腐涂层钢管，其特征在于将超长、超重螺旋形焊接的钢管L分成四个工作区段，泥下区段L3、水下区段L2、浪溅区段L1、裸桩区段L0在0～1.5米范围内。
3、一种熔结环氧粉末外防腐涂层钢管涂敷工艺，其特征在于(1)、上料：将焊接好作为钢管桩使用的钢管吊放在专用平移小车上，平稳向前在生产线上输送；
(2)、钢管外表面预热：用燃烧器经风机热循环对钢管加热、除湿，钢管加热到40～60℃；
(3)、抛丸除锈：去除钢管表面的氧化皮，除锈效率1米/分，除锈等级达到Sa 2.5级，锚纹深度40～100μm；
(4)、除尘：用工业除尘器按1200米3/小时除去钢管表面灰尘；
(5)、大功率中频加热：采用中频线圈涡流感应加热，钢管温度控制在160～240℃，加热效率1米/分；
(6)、粉末喷涂：先在钢管除裸桩外的全长范围内，用粉末喷枪喷涂环氧粉末SEBF-6-1作底层，涂层厚度300～600μm，在第一层涂层胶化时间内用粉末喷枪对水中区段喷涂改性环氧粉末SEBF-6-2作中间层，涂层厚度在600～1000μm，在第二层涂层胶化时间内用粉末喷枪对浪溅区段喷涂SEBF-6-3环氧粉末作面层，涂层厚度在800～1000μm，粘附在预热钢管表面的环氧粉末受热熔化并流动，进一步流平覆盖整个钢管表面，使涂层与钢管紧密结合，流平后的涂层进一步胶化、固化；
(7)、水冷：用冷却水对钢管降温，带涂层钢管进来时温度在140～160℃，送出冷却区的温度在80～100℃；
(8)、涂层质量检测：在生产线上安装线针孔检漏仪，出冷却区后降至常温后进行质量检测，包括对涂层外观、厚度、针孔检漏、管端长度进行检测。
4、根据权利要求3所述的涂敷工艺，其特征在于各涂层固化时间≤3分钟，胶化时间≥12秒，钢管外表面预热、管体温度＞露点3℃。
5、根据权利要求3所述的涂敷工艺，其特征在于在钢管螺旋焊缝处，为防止焊缝上的漏点发生，增加喷枪对焊缝从不同方向进行喷涂环氧粉末，对整桩焊缝加密再喷涂一层。
6、根据权利要求3所述的涂敷工艺，其特征在于采用冷却水量为80米3/小时的大流量冷却系统，对带涂层的钢管进行降温。
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