钢管100％固体含量刚性聚氨酯防腐涂料涂装方法

摘要

本发明涉及一种钢管100％固体含量刚性聚氨酯防腐涂料涂装方法，包括外壁除锈、外壁喷涂和质量检测三个步骤。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)采用带循环加热装置的前端混合无气喷涂设备喷涂，并易于实现流水线作业，提高涂装效率；2)成品满足国际标准要求；3)适用于其他无溶剂涂料涂装，并可同时喷涂不同防腐性能的涂料；4)采用了多级加热液位控制供料电子配比系统，全程涂料始终保持适宜的黏度，使涂料雾化均匀，涂层厚度一致，并适用涂装各种粘度涂料；5)喷涂结束后自动切换到涂料循环状态，并自动清洗前端混合装置；通过变频调速实现涂层厚度可控；6)适用范围广，适用于管径长度6～18m钢管喷涂。

说明书

技术领域

本发明涉及钢管防腐技术领域，涉及一种钢管100％固体含量刚性聚氨酯防腐涂料涂装方法。

背景技术

目前防腐钢管多使用在比较重要的场合，尤其是在石油、化工、天然气、热能、水利、道路、桥梁和水利等方面，传统溶剂型涂料存在以下缺点：一是配方成分不环保，对环境有污染；溶剂型涂料在涂装过程中需要加入二甲苯等溶剂进行稀释后喷涂，二甲苯具有气味大、易燃、对人体容易造成伤害等特质，在喷涂工程中对施工人员和周围环境容易造成极大危害；二是液体涂料在钢管外壁多层喷涂施工受环境温度及场地影响，不能实现流水线作业，施工效率低。

100％固体含量刚性聚氨酯防腐涂层技术代表了二十一世纪涂料工业的发展方向，它的喷涂技术先进，质量稳定，涂层固化快，施工方便快捷，效率极高，可广泛应用于钢材、铸铁、水泥等多种基体的防腐蚀。100％固体含量聚氨酯涂料通常包含两种组分：一种是多异氰酸酯溶液，另一种是多元醇溶液，当两种组分混合时，反应形成聚氨酯涂层，其反应过程是快速、放热的化学聚合反应过程。所谓“100％固体含量”意思是涂料不用任何溶剂溶解、携走或减少任何涂料树脂，也就是说，这些树脂正常情况下仍为液体状态，涂敷后100％转换成固体涂层。

发明内容

本发明提供了一种钢管100％固体含量刚性聚氨酯防腐涂料涂装方法，采用带循环加热装置的前端混合无气喷涂设备喷涂，并易于实现流水线作业，提高涂装效率；成品具有喷涂厚度均匀，涂层光滑、平整、颜色均匀、无橘皮和针孔，无流挂等优点，能够满足国际标准要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

钢管100％固体含量刚性聚氨酯防腐涂料涂装方法，包括外壁除锈、外壁喷涂和质量检测三个步骤，具体操作步骤如下：

1)对钢管表面进行除锈处理，锚纹深度30-100μm，使清洁度达到2级以上；

2)除锈合格后钢管安装封堵式支撑环，使管体隔离悬空，将管端对齐后推入喷涂线使之旋转，钢管转速39～65转/分钟；

3)100％固含量刚性聚氨酯防腐涂料的A、B组分分别进行预热，A组分预热到65～75℃，B组分预热到35～50℃，保温1小时，预热好的涂料分别加入到恒温供料桶中继续保温搅拌；

4)采用带循环加热装置的前端混合无气喷涂设备喷涂，双组分分别循环恒温供料，A组分和B组分的混合体积比为(2～3):1；喷涂枪喷嘴处压力300～420bar，喷嘴距离钢管表面400～450mm，喷幅宽350～400mm；喷涂后湿膜厚度在350～1000μm，喷涂结束后将钢管运至固化平台静置1～2小时使涂层硬干固化；

5)涂层硬干固化后的钢管加热到28～42℃，涂层无分层、起泡现象；

6)按英国标准BS EN 10290-2002标准检验并验收。

除锈处理前，钢管表面如有油污，采用碱洗设备进行钢管表面清洗，清洗完毕按照SSPC-SP1标准检验。

除锈前将钢管加热，使管体温度不低于28℃。

采用两台打砂机除锈，第一台打砂机填装钢丸，第二台打砂机填装钢丸和钢砂的混合物。

采用多级加热液位控制供料电子配比系统，涂料经多级加热，可自动补充料位及自动恒温循环供料。

采用自动控制系统控制喷涂过程，通过变频调速使涂层厚度可控，喷涂结束后自动切换到涂料循环状态，并自动清洗前端混合装置。

质量检验步骤包括对同时喷涂的试片进行防腐层固化度、附着力和浸泡实验检验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用带循环加热装置的前端混合无气喷涂设备喷涂，并易于实现流水线作业，提高涂装效率；

2)成品具有喷涂厚度均匀，涂层光滑、平整、颜色均匀、无橘皮和针孔，无流挂等优点，能够满足国际标准要求；

3)本发明适用于其他无溶剂涂料涂装，兼顾3PE流水线，特别适合不同防腐材料换型喷涂，并可同时喷涂不同防腐性能的涂料，如喷涂具有防腐性能的底漆，干膜700um,同时喷涂具有抗粉化及紫外线的面漆200um；

4)采用了多级加热液位控制供料电子配比系统，全程涂料始终保持适宜的黏度，使涂料雾化均匀，涂层厚度一致，并适用涂装各种粘度涂料，包括最大粘度30000厘泊以上的涂料；

5)喷涂结束后自动切换到涂料循环状态，保证了管路中涂料始终保持在设定温度；并自动清洗前端混合装置；通过变频调速实现涂层厚度可控，涂膜可控制在40-3000um任意厚度；

6)适用范围广，适用于管径长度6～18m钢管喷涂。

附图说明

图1是本发明的工艺流程框图一。

图2是本发明的工艺流程框图二。

图3是本发明所述带循环加热装置的前端混合无气喷涂设备结构示意图。

图中：1.预热箱 2.自动供料泵 3.恒温供料桶 4.电子配比无气喷涂泵 5.稀释剂供料泵 6.单向阀 7.混合模块 8.螺旋混合器 9.喷涂枪

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1-图2，是本发明的工艺流程框图，本发明钢管100％固体含量刚性聚氨酯防腐涂料涂装方法，主要包括外壁除锈、外壁喷涂和质量检测三个步骤，具体操作步骤如下：

1)对钢管表面进行除锈处理，锚纹深度30-100μm，使清洁度达到2级以上。

除锈处理前，钢管表面如有油污，采用碱洗设备进行钢管表面清洗，清洗完毕按照SSPC-SP1标准检验。除锈前根据需要将钢管加热，使管体温度不低于28℃。

采用两台打砂机除锈，第一台打砂机填装钢丸，第二台打砂机填装钢丸和钢砂的混合物，混合比例参照磨料厂家推荐比例或者防腐厂内部规定。

钢管表面处理参照如下标准：SSPC-SP1、ISO 8503-1、ISO 8501-1：2007、ISO 8502-3：1992。

2)除锈合格后钢管安装封堵式支撑环，使管体隔离悬空，将管端对齐后推入喷涂线使之旋转，钢管转速39～65转/分钟。

普通液体涂料涂装结束后，需要一定的化学反应时间才能完成表干、硬干及完全固化过程，而100％固含量刚性聚氨酯防腐涂料表干时间<20s,实干时间1～2h,固化时间>7day,在实干过程中涂层不能碰触任何物体，只有达到硬干，且硬度>58D后才能碰触和移动。本发明所述涂装方法可满足流水线作业需要，大大提高作业效率；除锈合格后钢管管端贴纸 保护焊接区域，然后安装封堵式支撑环，使钢管管体在喷涂过程中不与任何物体接触，涂料也不会进入钢管内，保证了涂层的光滑、均匀及一致性。

3)100％固含量刚性聚氨酯防腐涂料的A、B组分分别在预热箱1中进行预热，A组分预热到65～75℃，B组分预热到35～50℃，保温1小时，预热好的涂料分别由自动供料泵2加入到恒温供料桶3中继续保温搅拌；可获得较低的粘度以适合涂料的输送和雾化。

4)采用带循环加热装置的前端混合无气喷涂设备喷涂，双组分分别循环恒温供料，A组分和B组分的混合体积比为(2～3):1；喷涂枪喷嘴处压力300～420bar，喷嘴距离钢管表面400～450mm，喷幅宽350～400mm；喷涂后湿膜厚度在350～1000μm，喷涂结束后将钢管运至固化平台静置1～2小时使涂层硬干固化。

100％固含量刚性聚氨酯防腐涂料不含任何溶剂或挥发性的有机化合物，温度对粘度的影响较大，常温下涂料粘度达30000厘泊以上，涂层通过化学反应形成100％固体含量聚氨酯涂层，其反应过程较快，混合后100％固含量双组份涂料适用期非常短(<20s)，储存过程中自然固化，因此采用带循环加热装置的前端混合无气喷涂进行施工。

见图3，是本发明所述带循环加热装置的前端混合无气喷涂设备结构示意图。100％固含量刚性聚氨酯防腐双组份涂料分别循环恒温供料，按比例输送至喷涂枪9前端的混合模块7及螺旋混合器8中，并且在混合后立即喷涂出去，解决了各种聚氨酯及环氧涂料预先混合后因操作使用期太短而造成涂装质量不好的施工难题，而且可以施工各种聚氨酯或环氧高固含涂料，可达到10分钟表干，1小时内硬干，单道膜厚甚至可达到3000μm。当需要加入稀释剂时，由稀释剂供料泵供料，各泵出口处的输料管上均设有单向阀6。

喷涂过程由管道喷涂生产线完成，其主要由旋转小车、喷涂小车、预热箱、恒温循环供料、无气喷涂机、自动清洗及控制系统七个部分组成；喷涂小车沿管道轴向往返运行，其最大运行长度为24米，适用长度6-18米钢管喷涂；供料加热系统由预热箱1、自动供料泵2和恒温供料桶3组成，恒温供料桶3内的涂料通过电子配比无气喷涂泵4输送至混合模块7，并经过螺旋混合器8后输送到自动喷枪9，由柱塞及喷嘴产生约300～350bar的高压，在自动喷枪枪嘴处形成一个宽幅为400mm完全雾化的扇形，均匀的喷涂在钢管表面上，形成优良的防腐层。

供料加热系统采用多级加热液位控制供料电子配比系统，涂料经多级加热，可自动补充料位及自动恒温循环供料。

采用自动控制系统控制喷涂过程，通过变频调速使涂层厚度可控，喷涂结束后自动切换到涂料循环状态，并自动清洗前端混合装置。

5)涂层硬干固化后的钢管加热到28～42℃，涂层无分层、起泡现象；加热后的带涂层钢管如有质量缺陷会出现分层、起泡等现象，通过此方法可在生产过程中极早发现涂装的质量问题，避免出现批量废管。

6)按英国标准BS EN 10290-2002标准检验并验收。喷涂后进行涂层表面检查，涂层表面应均匀、无流淌、无滴挂、无鱼眼，质量检验步骤还包括对同时喷涂的试片进行防腐层固化度、附着力和浸泡实验检验。

完全固化后的钢管按照ASTM D4752(溶剂擦拭试验)和EN ISO 868(邵氏硬度试验)规定的试验方法对防腐层的固化度进行检验。

采用BS EN 10290-2002标准中6.4KV检漏对无溶剂涂层进行检漏，对发现的漏点进行修复。

附着力测试：用小刀划出V型切口，用刀尖对防腐层进行撬剥，以不脱落为合格标准。

浸泡实验检测：取一个50mm×150mm×3.2mm(长×宽×厚)的同时喷涂表面的试片，用热石蜡或其他密封材料密封未涂层的一边和所有接缝，在3个合适大小的容器中分别注入100mm深的去离子水、1％重量份硫磺酸溶液和1％重量份氢氧化钠溶液，将试片分别放到3个容器中，浸泡在液体和液体气相中。如果一个容器中放置多个试片，则每个试片之间至少间距25毫米，盖上容器，但不要密封，在24℃±1℃温度下放置30天，保持规定的液体量，然后拿出试片，冲洗干净，放置24小时晾干，如试片表面涂层发生起泡，开裂和剥离现象的都属于涂装不合格。