專利名稱：一種高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，更具體地說，本發(fā)明的防腐方法采用環(huán)氧粉末、PE熱熔膠粉末兩層材料作為防腐層材料。
背景技術(shù)：
鋼質(zhì)管道在國內(nèi)外油田修路、輸氣線路、煤礦建設(shè)、城市建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。 鋼管防腐涂層歷經(jīng)多年的發(fā)展演變形成了多種多樣的格局，主要包括2/3PE防腐、2/3PP防腐、浙青玻璃絲布防腐、玻璃鋼防腐、環(huán)氧煤浙青漆防腐、環(huán)氧粉末涂料防腐、聚乙烯粉末涂料防腐等等。其中應(yīng)用較多的是3PE防腐。所謂的3PE防腐是以厚度不低于IOOum的環(huán)氧粉末涂層為底漆層，以厚度不低于IOOum的熱熔膠粘劑作為中間層，以厚度不低于2. 5mm的 PE夾克料作為最外層制成的三層防腐材料。
長輸鋼質(zhì)管道三層PE涂層的優(yōu)越性是將底層環(huán)氧粉末、中間粘結(jié)劑層和外層聚乙烯結(jié)合成了一個(gè)有機(jī)的整體，使該涂層具有熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)涂層和聚乙烯(PE)涂層的雙重優(yōu)點(diǎn)。
但是，3PE防腐層也有其自身的缺陷。首先，傳統(tǒng)上國內(nèi)外鋼質(zhì)管道三層PE涂層成型全部采用擠出機(jī)分別擠出中間粘結(jié)劑和外層聚乙烯，使其包覆在環(huán)氧底膠外面，對(duì)于每一套生產(chǎn)成型裝置，需要兩大擠塑裝置，能耗偏大。其次，傳統(tǒng)工藝由于熱熔膠粘劑層和夾克料層擠出的都是膜片，無論采用纏繞成型或是擠壓包覆成型，對(duì)于螺旋焊鋼管或直縫焊鋼管，焊縫防腐層的厚度總會(huì)減薄，并且由于負(fù)壓過小或碾壓滾輪碾壓不密實(shí)，焊縫側(cè)總存在缺陷。另外，在低溫狀態(tài)下，由于中間粘結(jié)劑層與環(huán)氧粉末底膠不存在物理滲透，防腐層受到外界沖擊時(shí)，防腐層沖擊區(qū)可能發(fā)生破損。在-30°C左右對(duì)防腐層進(jìn)行尖利物沖擊試驗(yàn)，容易造成防腐層沖擊部位整體破碎。這就是因?yàn)樵诃h(huán)氧粉末膠化狀態(tài)下進(jìn)行熱熔膠粘劑層熱帶纏繞時(shí)，兩種材料分子間沒有滲透，只進(jìn)行了化學(xué)鍵結(jié)合的結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
—種高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，采用噴涂設(shè)備涂裝所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件表面，在所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件表面形成防腐層，防腐層底層為環(huán)氧粉末，外層為具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末。所涉及防腐層材料衛(wèi)生性能好，安全環(huán)保， 無溶劑滯留，粘結(jié)力強(qiáng)，粘接持久性好。底層環(huán)氧粉末能夠與金屬發(fā)生化學(xué)作用，使防腐層與受保護(hù)本體材料緊密結(jié)合。外層PE熱熔膠粉末與環(huán)氧粉末粘結(jié)效果好且具備夾克料的性能，力學(xué)性能優(yōu)異，耐應(yīng)力開裂性、耐腐蝕性好，同時(shí)具備良好的流平性能，防腐層外觀平整美觀。
進(jìn)一步，所述環(huán)氧粉末密度1. 3-1. 5g/cm3、軟化點(diǎn)80-100 °C、環(huán)氧值0. 10-0. 25eq/100g、數(shù)均分子量1400-3400、200°C時(shí)膠化時(shí)間彡12s、固化時(shí)間彡3. Omin, 粒徑分布上150 μ m篩上粉末< 3.0%、25(^111篩上粉末< 0. 2 %，所述環(huán)氧粉末涂層厚度 8-20絲。所述具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末的軟化點(diǎn)100-120°C、熔點(diǎn)110_135°C、伸長率600-900%、拉伸強(qiáng)度13-25MPa、熔融指數(shù)5-8g/min、60目濾網(wǎng)通過率80_100%、與所述環(huán)氧粉末復(fù)合后23°C剝離強(qiáng)度100-150N/cm。
環(huán)氧粉末與PE熱熔膠粉末本身的特性以及粒度形狀、粒徑大小及分布決定了涂裝方式，所述環(huán)氧粉末采用靜電噴涂工藝完成，該靜電噴涂工藝可采用高壓靜電噴涂或摩擦靜電噴涂，優(yōu)選高壓靜電噴涂。所述具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末可采用流化床浸涂、幕簾式撒粉上涂或火焰噴涂集中方式完成涂裝，優(yōu)選幕簾式撒粉工藝涂裝。
進(jìn)一步，采用所述靜電噴涂工藝涂裝環(huán)氧粉末底膠時(shí)，噴涂電壓60-80KV，噴槍頭至所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件本體之間的距離100-300mm，供粉氣壓0. 05-0. 20MPa,噴粉量100-200g/min，環(huán)氧粉末沉積效率80-98 % ；采用幕簾式撒粉工藝涂裝具有夾克料性能的 PE熱熔膠粉末時(shí)，噴出的具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末表面溫度200-250°C，自然流平， 供粉量100-1800g/min，具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末沉積效率70-95%。
進(jìn)一步，涂裝前需對(duì)所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件進(jìn)行除油、除銹以及噴砂拋丸或酸洗磷化處理。所述噴砂拋丸處理時(shí)，打磨介質(zhì)可選擇粒徑1-1. 5mm的石英砂、金剛砂、黃砂或鋼丸，可選擇動(dòng)力為40KW、0. 9MPa的空氣壓縮機(jī)進(jìn)行。所述酸洗磷化處理是通過化學(xué)方法在金屬表面生成不溶于水的金屬鹽涂層的方法，分為磷酸鋅系、磷酸鋅鈣系、磷酸錳系、磷酸鐵系磷化膜，單位面積上膜重l-60g/m2。
所述大口徑鋼管直徑為660-2200mm，所述防腐方法適用于直縫焊、螺旋焊、無縫焊鋼管，優(yōu)選螺旋焊鋼管；還適用于鍍鋅鋼管、鍍銅鋼管、表面無鍍層的黑鋼管，優(yōu)選鍍鋅鋼管。
防腐涂裝時(shí)鋼管本體溫度200-250°C，優(yōu)選220°C。鋼管通過加熱爐或中頻解熱進(jìn)行預(yù)熱，優(yōu)選中頻加熱。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用環(huán)氧粉末、具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末作為防腐材料，底層環(huán)氧粉末能夠與金屬發(fā)生化學(xué)作用，使防腐層與受保護(hù)本體材料緊密結(jié)合，外層PE熱熔膠粉末與環(huán)氧粉末均為粉末，在涂裝過程中能夠發(fā)生物理滲透，增加了防腐層材料之間的相互作用，與傳統(tǒng)3PE防腐層相比有明顯優(yōu)勢；本發(fā)明所涉及涂裝設(shè)備包括靜電噴涂設(shè)備、幕簾式撒粉設(shè)備及火焰噴涂設(shè)備，所涉及涂裝設(shè)備能耗低、用料省。
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其功效，能有更進(jìn)一步地了解和認(rèn)識(shí)，現(xiàn)舉一較佳實(shí)施例，詳細(xì)說明如下
首先，選擇直徑為2200mm的鍍鋅鋼管，經(jīng)過300°C高溫除油處理和噴砂拋丸處理； 然后，鋼管通過中頻加熱預(yù)熱至220°C，通過靜電噴涂設(shè)備內(nèi)外噴涂環(huán)氧粉末，涂層厚度為 15絲，噴涂電壓70KV，噴槍頭至鍍鋅鋼管本體之間的距離200mm，供粉氣壓0. IOMPa,噴粉量 150g/min，環(huán)氧粉末沉積效率90% ；
環(huán)氧粉末噴涂IOS以后通過幕簾式撒粉工藝涂裝PE熱熔膠粉末，涂層厚度2. Omm, 自然流平3min，采用幕簾式撒粉工藝涂裝具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末時(shí)，撒出的具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末吸附在表面溫度200-220°C的鋼管上，自然流平，供粉量 1500g/min,具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末沉積效率80% ；
最后，噴水冷卻鋼管，完成防腐涂裝。
過程可分為六個(gè)環(huán)節(jié)表面處理一中頻加熱一環(huán)氧粉末靜電噴涂一PE熱熔膠粉末幕簾式撒粉一自然流平一水冷定型。
本發(fā)明適用于所有類型大口徑鋼管的防腐，并可解決傳統(tǒng)纏繞或包覆工藝對(duì)螺旋焊和直縫焊鋼管防腐時(shí)防護(hù)層厚薄不均的問題。
本發(fā)明同時(shí)適用于各種構(gòu)造金屬構(gòu)件的防腐，可解決復(fù)雜金屬構(gòu)件防腐難及防腐層易脫落的問題。
本發(fā)明所涉及涂裝設(shè)備包括靜電噴涂設(shè)備、幕簾式撒粉設(shè)備及火焰噴涂設(shè)備，所涉及涂裝設(shè)備能耗低、用料省。
本發(fā)明所涉及的施工工藝控制包括被防腐材料的表面處理及上粉溫度控制、靜電噴涂電壓控制、供粉氣壓控制、供粉量控制等等，操作簡單，可控性強(qiáng)。
涂裝形成的防腐層軸向、徑向延伸率及強(qiáng)度完全一致，不開裂，無露底、漏涂現(xiàn)象， 特別適合大口徑螺旋焊、直縫焊鋼管及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬構(gòu)件的防腐。
以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡熟悉此項(xiàng)技術(shù)者，運(yùn)用本發(fā)明的原則及技術(shù)特征，所作的各種變更及裝飾，皆應(yīng)涵蓋于本權(quán)利要求書所界定的保護(hù)范疇之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，采用噴涂設(shè)備涂裝所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件表面，在所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件表面形成防腐層，其特征在于防腐層底層為環(huán)氧粉末，外層為具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于， 所述環(huán)氧粉末密度1. 3-1. 5g/cm3、軟化點(diǎn)80-10(TC、環(huán)氧值0. 10-0. 25eq/100g、數(shù)均分子量1400-3400、200°C時(shí)膠化時(shí)間彡12s、固化時(shí)間；^ 3. Omin、粒徑分布上150 μ m篩上粉末彡3. O %、250 μ m篩上粉末彡0.2%,所述環(huán)氧粉末涂層厚度8-20絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于，所述具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末的軟化點(diǎn)100-120°C、熔點(diǎn)110-135°C、伸長率 600-900%、拉伸強(qiáng)度13-25MPa、熔融指數(shù)5_8g/min、60目濾網(wǎng)通過率80-100%、與所述環(huán)氧粉末復(fù)合后23°C剝離強(qiáng)度100-150N/cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于， 所述環(huán)氧粉末采用靜電噴涂工藝完成，該靜電噴涂工藝可采用高壓靜電噴涂或摩擦靜電噴涂，所述具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末可采用流化床浸涂、幕簾式撒粉上涂或火焰噴涂集中方式完成涂裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于，采用所述靜電噴涂工藝涂裝環(huán)氧粉末底膠時(shí)，噴涂電壓60-80KV，噴槍頭至所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件本體之間的距離100-300mm，供粉氣壓0. 05-0. 20MPa,噴粉量100_200g/ min,環(huán)氧粉末沉積效率80-98 % ；采用幕簾式撒粉工藝涂裝具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末時(shí)，噴出的具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末表面溫度200-250°C，自然流平，供粉量 100-1800g/min,具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末沉積效率70-95%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于， 涂裝前需對(duì)所述大口徑鋼管及金屬構(gòu)件進(jìn)行除油、除銹以及噴砂拋丸或酸洗磷化處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于， 所述噴砂拋丸處理時(shí)，打磨介質(zhì)可選擇粒徑1-1. 5mm的石英砂、金剛砂、黃砂或鋼丸，可選擇動(dòng)力為40KW、0. 9MPa的空氣壓縮機(jī)進(jìn)行，所述酸洗磷化處理是通過化學(xué)方法在金屬表面生成不溶于水的金屬鹽涂層的方法，分為磷酸鋅系、磷酸鋅鈣系、磷酸錳系、磷酸鐵系磷化膜，單位面積上膜重l-60g/m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于， 所述大口徑鋼管直徑為660-2200mm，所述防腐方法適用于直縫焊、螺旋焊、無縫焊鋼管，以及鍍鋅鋼管、鍍銅鋼管、表面無鍍層的黑鋼管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，其特征在于， 防腐涂裝時(shí)，所述大口徑鋼管本體通過加熱爐或中頻解熱進(jìn)行預(yù)熱，溫度為200-250°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效節(jié)能大口徑鋼管及金屬構(gòu)件的防腐方法，采用噴涂設(shè)備涂裝所述大口徑鋼管表面，在所述大口徑鋼管表面形成防腐層，其特征在于防腐層底層為環(huán)氧粉末，外層為具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末。本發(fā)明采用環(huán)氧粉末、具有夾克料性能的PE熱熔膠粉末作為防腐材料，底層環(huán)氧粉末能夠與金屬發(fā)生化學(xué)作用，使防腐層與受保護(hù)本體材料緊密結(jié)合，外層PE熱熔膠粉末與環(huán)氧粉末均為粉末，在涂裝過程中能夠發(fā)生物理滲透，增加了防腐層材料之間的相互作用，與傳統(tǒng)3PE防腐層相比有明顯優(yōu)勢。
文檔編號(hào)F16L58/10GK102518911SQ20111045123
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者唐舫成, 李文革, 杜壯, 汪加勝, 王明輝 申請(qǐng)人:廣州鹿山新材料股份有限公司