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                涂塑鋼管廠05

                來源:http://www.xddwd.com/changfang/71.html

                1、以往我國給排水大口徑輸水管道多采用水泥管和鑄鐵管道,近十多年來,隨著環境保護意識的增強,隨著我國焊接鋼管工業生產和粉末涂料及涂裝技術的發展,逐漸采用粉末涂層復合鋼管,簡稱涂塑鋼管。涂塑鋼管與水泥管道和鑄鐵管道相比,一是強度高,涂塑鋼管的強度和韌性比水泥和鑄鐵管道好,承受壓力時不易碎裂泄露;二是防腐性能強,耐酸堿鹽溶劑侵蝕和氧化,使用壽命可達50年以上;三是衛生性好,不混生細菌,粉末涂層幾乎不吸水,也不溶解出有害雜質,可以確保輸送水的純凈度,達到飲用水的衛生標準;四是輸送液體的阻力系數小,有較好的防脂和防結垢能力,比相同直徑的水泥管或鍍鋅管的輸送流量大10-20%,輸送動力耗能降低15%左右。在美國3M公司,70年代就用環氧粉末涂敷自來水供水鋼管。十多年前,已建成大型螺旋焊管生產線,包括焊管、涂層及檢驗系統,能夠生產直徑達3658mm,長度至25m的涂塑鋼管,主要于供水和廢水處理工程。在歐洲,荷蘭的Kromer 工廠,法國的Anton Biome 工廠,英國的Leith工廠,用環氧粉末除涂裝輸油、輸氣管道外,也涂裝輸水管道。涂覆鋼管直徑可達60in。日本新日鐵80年代就開發環氧粉末涂塑鋼管。日本鋼管公司福山株式會社,1981年就建成熔結環氧粉末涂覆UO管、螺旋管和電焊管生產線,可生產管徑Φ400-1600mm,管長9.5~18.5m 壁厚6.4~44.0mm的涂塑鋼管。新日鐵、第一高周波、川崎制鐵、住友金屬70年代就以生產熱塑性粉末涂層鋼管著稱,主要用于輸水管道。十多年來,我國螺旋焊管生產空前發展,已經可以生產直徑至2450mm,壁厚達35mm,最大可焊直徑3000mm,壁厚至25.4mm,長度達35m的焊管,這為防腐涂裝提供了豐富的基材。我國的熱固性環氧粉末、熱塑性聚乙烯粉末在質量和品種方面也獲得了長足進展。2001年我曾寫過一篇《自來水用螺旋焊管的粉末涂塑》宣傳介紹國外鋼管涂塑經驗,F在我國涂塑鋼管生產廠家已經遍地開花,本文在于進一步總結涂塑鋼管的生產經驗,以利提高鋼管涂塑的質量。

                2、給排水鋼管的選擇用作民用或工業的輸水鋼管有無縫鋼管、直縫焊接鋼管和螺旋焊接鋼管。無縫管沒有焊縫,用實心圓鋼加熱——穿孔——軋制——定(減)徑——精整制成。輸水用無縫管按GB/T8163-2008 標準生產,采用優質碳素鋼或低合金鋼,目前我國成都、天津、衡陽等無縫鋼管廠可以生產直徑達Φ630mm,壁厚8~15mm的無縫管。無縫管強度高,精度好,但造價較高,只有在重要工程中采用。生產直徑大于Φ600mm的無縫鋼管較困難。直縫焊接鋼管是將鋼帶沿縱向UO成型,對于中小直徑的薄壁管(Φ5~660×0.5~15mm)一般采用高頻電阻焊接,高頻焊管多用于水煤氣和結構管。對于中等直徑和壁厚的鋼管(Φ406~1625×44.5mm)多采用埋弧焊接,長度可達18m,直縫管的焊縫短、強度高,可用作油氣輸水管道。直縫焊管由于受到板寬的限制,最大板寬為5200mm,不易焊接更大口徑的鋼管。螺旋焊管的焊縫呈螺旋形,采用螺旋成型是生產大口徑鋼管的主要方法?梢杂幂^窄的鋼帶生產較大直徑的焊管,還可以用統一規格的鋼帶生產不同規格的鋼管,也可以用一種寬度的鋼帶生產不同直徑的鋼管。螺旋管的焊縫一般采用雙面埋弧焊,焊縫往往有突出的焊縫,螺旋管的焊縫比直縫鋼管的焊縫約長1.5~2 倍。就焊縫高度和外觀形狀而言,螺旋焊管不如直縫焊管好,但螺旋焊可以焊制大口徑鋼管,且直徑尺度準確,偏差不越過0.12%,直度好,長度也不受限制,所以螺旋焊管廣泛用于水、石油、天然氣的中低壓輸送管道。螺旋焊管的主要工序為:開卷——矯平——接頭對焊——剪邊——三輥成型——內外雙面埋弧焊——在線探傷——修縫——檢測(包括水壓試驗)——入庫。輸水螺旋焊管一般采用碳素鋼或低合金鋼熱軋鋼帶或鋼板為坯料,化學成分要求:磷含量0.04%以下,硫含量0.04%以下,碳含量0.25%以下。目前螺旋焊可以生產直徑89~2450mm,壁厚0.5~25.4mm,長度6~35m 焊管。鋼管的機械性能要求抗拉強度400N/mm2以,屈服極限225N/ mm2以上,伸長率18%以上(橫向)。對于直徑小于800mm 的鋼管采用法蘭連接,對于直徑800mm 以上的鋼管采用焊接連接。

                3 鋼管的表面處理3.1 表面處理的重要性如前所述,給排水鋼管一般用熱軋帶鋼焊接而成,焊縫過程也會產生氧化鐵皮,生產過程表面會有油污、銹蝕、灰塵。為了確保涂層質量,在粉末涂裝前必須進行前處理,以便消除涂層缺陷,提高涂層與鋼基的結合力。鋼管表面處理通常采用內噴外拋除銹方法。3.2 預處理標準鋼管表面處理通常參照標準SISO55900Sa2½標準,噴丸后的鋼管表面顯銀灰色光澤,外觀呈凹凸狀,粗造度應達到R40~60μm 。3.3 鋼管外表面拋丸鋼管外拋丸在拋丸機上進行,當鋼管通過拋丸機時,一邊旋轉,一邊前進,鋼砂由壓縮空氣循環供給,依靠電機帶動的葉輪旋轉產生的離心力使鋼砂以很高的速度拋向鋼管表面,可以徹底清除鋼管表面上的氧化鐵皮和銹蝕,表面達到拋丸標準的要求。3.4 鋼管的內表面噴砂鋼管的內噴砂也在專用設備上進行。將鋼管傾斜地放在滾架上旋轉,噴頭以一定傾斜角伸入管內,一邊噴砂,一邊移動,鋼砂呈螺旋噴射到鋼管的內表面,噴出的鋼砂從鋼管較低的一端回收,由壓縮空氣循環供給噴頭重復使用,以便連續地將鋼管內部清除干凈。3.5 彎頭和管件噴砂彎頭和管件噴砂在噴砂室內手工操作。將彎頭和管件放置在專用車上推入噴砂室,操作人員戴好防護工作服和供氧面罩,逐漸進行內外表面噴砂。3.6 拋丸噴砂工藝要求①鋼砂的選擇。為了保證拋丸后鋼管表面達到SISO55900Sa2½標準和粗糙度40~60μm 的要求,一般選用a-120號鋼砂。②被拋的鋼管應干燥,不帶水分。③壓縮空氣壓力達到0.6~1Mpa,使噴丸機噴出的鋼砂霧化。④拋丸處理后,應用干凈的壓縮空氣吹去塵土和鋼管表面殘留的砂粒。⑤用200W 以上的安全燈照明,檢查拋丸后鋼管表面狀態看是否殘存有氧化皮、銹跡臟物及油污等,同時檢查鋼管及管件是否有裂紋、夾層或過拋產生的缺陷。⑥拋丸處理后的鋼管不能用手摸,以免沾染油污。在吊運過程中,也應防止二次污染,發現污染應清除,如嚴重污染,應重新拋丸處理。⑦拋丸檢查后,10h內應完成涂裝加工。若拋丸后12h內還不能進行涂裝,則應重新拋丸。⑧拋丸后的鋼管轉運、裝卸應使用金屬繩、尼龍帶或吊鉤,繩上不能黏附油污,吊運過程不能碰傷,存放時應加干凈墊鐵。

                4 給排水管用粉末涂料4.1 線型低密度聚乙烯粉末涂料(LLDPE)(1)樹脂性能。鋼管涂塑最早是采用熱塑性粉末中的聚烯烴樹脂,作為襯里或涂層,聚烯烴中又以聚乙烯為主,在應用聚乙烯樹脂粉末涂料中經過反復試驗,證明使用線型低密度聚乙烯最佳。為什么采用線型低密度聚乙烯(LLDPE)樹脂制作管道用粉末涂料呢?這是由其線型結構和性能決定的。線型低密度聚乙烯的結構、結晶度、密度介于高密度和低密度聚乙烯兩者之間,雖然也是線型結構,但支鏈規則與HDPE相比,短支鏈多;與LDPE相比,長支鏈少。LLDPE的結構通式為:

                LLDPE與LDPE相比,軟化和熔融溫度都提高了5~15℃,耐脆折溫度也提高20~30℃,因而熱變形溫度高,具有較高的耐熱性和耐低溫性。拉伸強度和沖擊強度增加近3 倍,耐環境應力開裂性也提高許多倍,還具有優良的彎曲強度、剛性和電絕緣性能。由于LLDPE 的分子量分布可以很寬,所以還具有很好的柔韌性,是一種耐熱、耐穿刺、耐撕裂和阻隔良好的成膜材料,因此也被用作鋼管涂塑材料。各種低密度線型聚乙烯性能如表4—1。

                (2)線型聚乙烯粉末涂料的配制。首先選擇合適熔體指數的LLDPE,熔體指數一般在3~10/min,熔體指數反映出聚乙烯的分子量大小及其熔體黏度,熔體指數越小,分子量越大,熔體黏度也越大。熔體指數關系到粉末熔融時是否產生流掛現象,邊角覆蓋好壞及涂層的均勻性。其次應添加合適的助劑,以改善LLDPE 的性能,適合于鋼管涂層的助劑和顏料品種很多,列舉如下:①抗氧劑。鋼管涂裝過程需要預熱到粉末熔融溫度以上,即需要一個過熱度,這個溫度恰好是聚乙烯的熱老化溫度。若不加抗氧劑,將會降低鋼管的涂膜性能?寡鮿┤鏒LTP、CA、1010、330、215 、168、2921 等,少量加入,一般占LLDPE 總量的0.1%~1.0%。②光穩定劑。鋼管安裝和使用中難免日光照射,需要加入適量的光穩定劑。如UV—327、BAD、788、944、622,還有炭黑和氧化鋅,實際加入量都小于0.5%。③流平劑。聚乙烯鋼管涂層較厚,經常在1~3mm,為了使粉末涂料熔融后得到光滑涂層,應加入一定量的流平劑,常用的流平劑為高熔點石蠟,石蠟可以增加流平性,但它又是潤滑劑,會降低涂膜與鋼管的結合力,所以應控制加入量,一般小于2%。④改性劑。為了改善聚乙烯涂層與鋼管基體的結合力和力學性能,在配制LLDPE粉末涂料中也加入適量改性劑。由于聚乙烯為非極性材料,與之相溶的樹脂不多,可供選用的改性樹脂見表4—2。

                ⑤顏料。鋼管粉末涂裝后,不僅要求防腐性能好,而且要求美觀,因此需要加入合適的顏料調色。顏料選擇應注意與聚乙烯的相溶性、耐溫性、耐候性和衛生性?晒┻x擇的顏料有鈦白、氧化鋅、炭黑、石墨、鐵黃、鉻綠、鐵紅、鉬鉻紅等。為了將顏料均勻混入主料和助劑中,需要事先作色母粒,即將顏料與少量的聚乙烯主料混煉擠出多次,獲得顏料含量高的色母粒,在擠出造粒時與主料混煉。(3)LLDPE粉末的生產LLDPE粉末涂料的生產工藝如下:

                線性低密度聚乙烯粉末曾用來涂覆鋼管內、外表面及鋼件,但是由于聚乙烯的線膨脹系數與鋼管基材的線膨脹系數差別較大,所以涂覆鋼管內壁結合力往往不能令人滿意。目前聚乙烯粉末主要用來涂覆鋼管外表面,這是由于聚乙烯本身具有較好的柔韌性且涂層較厚,有利于抵抗沖擊載體,保護涂膜的完整性,因此防腐效果也好。

                4.2 熔結環氧粉末涂料(FBE)
                (1)熔結環氧粉末的種類
                在熱固性粉末中,目前鋼管涂塑用的最多、效果最好的是熔結環氧粉末,也叫重防腐環氧粉末,簡稱FBE。熔結環氧粉末按用途分:管道內涂用粉、管道外涂用粉和石油鉆管用粉。管道外涂用粉又分為:單涂層粉、雙涂層粉、三層結構防腐用粉。
                熔結環氧粉末按固化條件分為:快速固化和普通固化兩類?焖俟袒勰┑墓袒瘲l件為230℃/0.5~2min,主要用于管道外涂或三層防腐結構,固化時間短、生產效率高,適合流水線作業。普通固化粉末的固化條件一般為230℃/5min 以上,固化時間長、涂層流平好,適合管道內涂。給排水大口徑管一般采用熔結環氧粉末進行內涂,希望固化時間在3min以內,生產粉末時需適當調整。
                (2)熔結環氧粉末的防腐特點
                ①熔結環氧粉末的基料是環氧樹脂,結構中含有高極性和活性的環氧基,能與金屬表面形成化學鍵,提高與金屬的結合力。這就是鋼管內涂為什么逐漸不用聚乙烯粉末而用熔結環氧粉末的主要原因。
                ②熔結環氧粉末使用的環氧樹脂是酚醛改性環氧樹脂,即在雙酚A 環氧樹脂基礎上引入部分苯酚甲醛或甲酚甲醛環氧樹脂,這兩種樹脂都是多官能度熱塑性酚醛環氧樹脂,反應強,涂膜具有較好的耐熱性、耐化學性。
                ③熔結環氧粉末采用表面處理鈦白粉、綠、鐵紅等無機顏料填料,采用超細石英粉、云母、三聚磷酸鋁等惰性填料。這些顏填料有利消除成膜氣泡,增加涂層的致密性和附著力。
                ④熔結環氧粉末需要加入不同助劑,以便調整熔化時間和流變性能及膠化時間,消除膜內及界面氣泡,提高耐水性能。
                ⑤ 熔結環氧粉末多用于給排水管內壁涂裝,所以在選擇原料、固化劑及各種助劑時應注意衛生性。
                (3)熔結環氧粉末的性能,見表4—5。

                給排水鋼管的粉末涂裝方法5.1 方法選擇雖然鋼管的粉末涂裝方法很多,如流化床浸涂,靜電或空氣噴涂、滾涂等方法,但對于大口徑給排水鋼管來說,比較適合的是滾涂和噴涂法。5.2 涂裝工藝鋼管表面預處理—加熱—滾涂或噴涂—冷卻—檢查—包裝。大口徑管的壁厚也較厚,熱容量大,所以預熱溫度的熱量一般能保證粉末涂料的熔敷及固化流平。5.3 鋼管的預熱大口徑鋼管的滾涂或噴涂主要是依靠鋼管本身所帶的熱量使粉末涂料熔敷于表面形成均勻的涂膜并進行固化和流平,所以鋼管的預熱至關重要。鋼管的加熱可以用氣加熱,也可以用電或油加熱,還可以用電感應及遠紅外線加熱,大口徑管多采用燃氣熱風循環步進式加熱或天然氣直接下加熱,還可以用感應加熱。加熱溫度以涂層粉末能夠熔融并固化流平成膜為目的,溫度過高會使涂層老化;溫度過低,則難以獲得均勻的涂層厚度。對于內涂熔結環氧粉末,外涂聚乙烯粉末的鋼管來說,預熱溫度應兼顧,且隨著鋼管的壁厚增加,預熱溫度有所降低。鋼管加熱后用測溫筆測定溫度,對于使用不同粉末,涂敷不同規格的鋼管來說均有一個理想的涂塑溫度。根據經驗,經過測試,若鋼管溫度過高,應空冷,控制好溫度,再進行涂覆。5.4 鋼管的粉末涂覆鋼管涂覆采用滾涂或噴涂。滾涂時將預熱好的鋼管置于旋轉腳輪架上,一般用幕簾法外撒粉,先外涂聚乙烯粉末,然后用送料槽將環氧粉末送入鋼管內部,涂覆過程,鋼管以一定速度旋轉?刂迫龇燮魉头蹠r間及送粉量,可以獲得要求的涂層厚度。噴涂多采用感應加熱,從鋼管中段向兩頭涂覆,一邊加熱,一邊噴涂。鋼管以一定速度旋轉并移動。5.5 鋼管的冷卻鋼管涂覆后,粉末涂料很快就熔融流平,由于給排水管直徑大、壁厚也較厚,熱容量也大,涂層后又降低了其散熱速度。因此需較長時間才能冷卻,為提高生產效率,可采用風冷。

                給排水管的質量檢驗及技術發展建議
                6.1 質量檢驗
                給排水涂塑鋼管可以按建設部修訂的CJ/T120-2008《給水涂塑復合鋼管》進行質檢。因為這個標準的修訂參照了日本JWWA-132-2004《給水用聚乙烯粉末襯里鋼管》和WSP039-2005《帶法蘭聚乙烯粉末襯里鋼管》和國內相關標準,比較全面準確地反應了涂塑鋼管目前的國際水平,并且綜合了熱塑聚乙烯粉末和熱固性環氧粉末的性能,對于鋼管涂層的各項性能及檢驗方法均作了詳細的規定,這對鋼管涂塑生產來說是一個很好的法律依據。
                6.2 發展建議
                (1)提高質量 我國城鎮化建設剛剛起步,工業經濟穩定發展,居民和工業用水為給排水管道提供了廣闊的市場,F在涂塑鋼管生產廠家遍地開花,有些手工涂裝的鋼管不光性能差,就連均勻的壁厚和外觀也達不到標準要求。所以行業在這方面應加強技術培訓。
                (2)連續規;a 給排水管的直徑、壁厚、長度、體積、重量均較大,這對運輸和周轉場地都提出要求。所以在國外,給排水涂塑鋼管大部分在鋼管生產廠連續化生產。我國目前小規模生產廠較多,為了節省成本,提高質量,應鼓勵大型鋼管生產廠家增加粉末涂裝工序或聯營生產,獲得更好的經濟效益。

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