钢管防腐涂层工艺

钢管防腐涂装工艺

1、油套管防腐涂装工艺现状

近期国内外常用的石油套管等无缝钢管的工厂化自动涂装工艺主要有以下四种：

——工艺一：采用淋涂法，涂敷前、后及中间辊道直线输送，以形成涂膜。然后拨叉转移，勾状链条滚动输送，钢管横向进入蒸汽烘箱，

加热干燥。

——工艺二：采用静电涂装法，涂敷前、后及中间应用斜置辊道螺旋输送，以形成涂膜。然后螺旋升降机转移提升至料架凉置，进行自然

干燥。

——工艺三：钢管直线输送，采用UV涂料体系，真空涂装法，加之气流冲刷，以形成涂膜。涂敷后马上进行UV辐射固化涂膜。特点是涂膜

的形成和固化都在两个辊轮之间完成。

——工艺四：涂装采用加热无气喷涂法，涂敷前应用辊道输送，涂敷后应用分段同步“V形齿”链条输送，以形成涂膜。涂敷后钢管由步进

机转移至横向“V形齿”链条输送机进入蒸汽烘干箱，加热干燥。2、各种涂装工艺的比较

——工艺一：由于采用淋涂法，涂膜流挂严重。又由于辊道及链条设计不合理，涂膜存在两道纵向和多处环状擦伤。这种工艺正在被淘汰。

此工艺的唯一可取之处是涂敷后进行了加热干燥。

——工艺二：涂膜存在流挂、通体螺旋擦伤和泛白的质量缺陷。尤其严重的是螺旋擦伤处的涂层厚度只有规定厚度的五分之一，而且外观

感觉很差。同时该工艺存在静电打火的工艺火灾隐患，近几年已经

发生了几起着火事故，对安全生产构成威胁。没有烘干工序也是该

工艺的重要缺陷。由于这种工艺存在许多难以克服和相互制约的矛

盾，使其日趋显得陈旧，已不能适应现代工厂化自动涂装的要求，

将逐步退出钢管涂装领域。

——工艺三：是一种技术先进但又不很成熟的工艺。在两个辊子之间瞬间完成喷涂及固化，其优点不言而喻。但也存在难以克服的弱点，

如：钢管表面的前处理要求极为严格，稍有不慎，附着力明显下降；

UV涂料和设备价格昂贵，技术管理要求高；涂层脆，传输过程中如

受磕碰，容易局部脱落，且难以补涂。由于存在如此诸多问题使这

种工艺的推广受到制约。

——工艺四：是一种近些年发展起来的技术上比较先进且相对成熟的工艺。它克服其它工艺存在的涂膜严重流挂、擦伤、泛白、脆弱等弊

病。其产生的涂膜附着力强、柔韧、防锈效果好、极少流挂、美观

完整。该工艺还具有操作简便，配套齐全、技术管理要求低和安全

的特点。由于技术完善称之为“钢管加热无气喷涂成套技术”。

3、“钢管无气加热喷涂成套技术”的先进性

“工艺一”至“工艺三”体现了传统工艺普遍存在的涂装缺陷，即涂膜严重“流挂”、擦伤、“泛白”等。而最新“工艺四”综合地解决了这一系列问题，并形成了完善的“钢管加热无气喷涂成套技术”。该技术具有下列技术优势。

(1)避免涂膜条状或螺旋状擦伤

九十年代后期，在国内最早由北京波罗努斯涂装设备有限公司会同北京钢铁设计研究总院的有关专家分析了钢管涂装的擦伤问题。当时的擦伤主要表现为钢管表面宽40毫米两条纵向全长的擦伤。针对当时引进国外的钢管涂装生产线采用涂装前后辊道输送，而且淋涂箱中部也安装辊道的设计，双方提出涂装前部辊道后部采用同步链条输送的传输方式进行无气喷涂的技术方案。这一方案在二十一世纪初，由北京波罗努斯涂装设备有限公司在大庆总机械厂油管分厂实现，并投入生产应用。通过实际应用证明，此工艺可有效防止钢管的纵向擦伤，涂装后只存在间隔600毫米分布的两小点齿印，加上涂料本身的自愈性，所以形成的涂膜宏观完整，用户反映很好。进一步改进后的工艺（采取了喷涂前后段同步带齿链条的分段输送的工艺），使钢管始终与链条的“V”形齿局部接触，而且前后链条同步运动，保证了喷涂表面与支点之间的最小接触，避免了辊道输送条状擦伤的弊病，涂膜美观完整。目前

该技术水平无论在国际还是国内在当前也是比较先进的。该技术不但先进而且成熟，已经在国内13条自动涂油线上得到验证。至于螺旋带状擦伤的防止非常简单，去掉螺旋输送改为此办法即可。

(2)克服“流挂”问题

“流挂”可分为五种类型：比重型、过厚型、低黏度型、特殊形状型、接触型。钢管防锈涂料一般比重比较小，对于“流挂”的影响可忽略。钢管“流挂”的主要类型是过厚型和低黏度型，次要类型是特殊形状和接触型。由于钢管截面是圆型，接近流线形，所以涂料更便于流动，容易“流挂”，这是不可避免的，但是可以克服。只有通过喷涂原始黏度较高的但加热后黏度降低的涂料后，随温度降低恢复较高黏度的办法，减少涂料在钢管表面的流动以克服“流挂”。接触型“流挂”是由于钢管的支撑点接触钢管表面后，形成与钢管表面近乎垂直的接触面，导引涂料离开涂膜形成“流挂”。这是不可避免的。但可以通过膜厚控制减少。所幸数量和面积很小，外观影响甚微。

至于过厚型“流挂”由于形成原因是很多的，所以必须关注的问题也是很多这是需要控制的重点，必须保证以下几点：

——钢管必须保证一定的运行速度，而且能够在一定范围内调整。

——钢管输送必须是匀速运动。

——采用无气加热喷涂法，涂料的工作压力可调整，同时压力必须保持稳定。涂料的加热温度可以调整。

——喷嘴的型号通过实验正确选择，包括流量，喷幅宽度等参数。

——无气自动喷枪对于钢管圆截面的位置分布均匀，对于钢管表面的角度和对钢管表面距离可以调整。

——必须保证喷枪组中心与钢管中心一致。

——排风风量风速与喷涂状态必须匹配。

——喷嘴的工作状态良好。

如果对于每一种规格的钢管都认真调整好以上几点，过厚型“流挂”是完全可以克服的。问题是要建立完整的涂装工艺管理制度，以保证品种更换时，技术调整工作的有序进行。

(3)防止涂膜“泛白”

涂膜出现“泛白”的缺陷的形成机理是由于水分凝结混入涂层内部产生乳化，变成半透明的白色薄膜的结果。其产生原因很多，如施工环境的空气湿度、涂料分散过度、分散过程温度下降、涂膜表面局部温度、涂料中含水、工件的表面温度过低、溶剂沸点或配比选择不当、雾化空气含水等。对于钢管涂装，前三项是主要原因。这些表现为一定条件下的一个形成过程。作为静电涂装，涂膜“泛白”形成的主要原因，可以这样描述：在环境的空气湿度比较大、温度比较低的条件下，涂料自缝隙式静电雾化器出来后，进行分散，然后积聚于钢管表面。在这一过程中由于涂料被过度分散为极多数量并且极其细微的涂料液滴，其比表面积很大，接触湿空气的面积很大，可以大量吸引水分子到达自己的表面，并混入涂料液流最终进入涂层内部，最终造成涂膜“泛白”的缺陷。

由以上论述可以看出，环境的空气湿度只是产生的条件，真正的原因是涂料分散过度。为了防止出现涂膜“泛白”的缺陷，可以在环境空气湿度不变的条件下，通过控制过度分散的办法来实现。采用加热无气喷涂法被认为是控制以上两原因的最好途径。所谓加热无气喷涂，顾名思义，加热就是将涂料加热到某一温度后喷涂。一般温度在40～80℃之间选择。无气喷涂是指雾化涂料时不用压缩空气。其雾化原理是：将液体涂料用加压泵将其加压到一定压力后，通过管道送入喷枪，经喷嘴喷出后形成高速液膜；高速液膜与空气摩擦后失稳分散为小液滴而雾化。其雾化效果适中，不会发生分散过度，适宜管道涂装。无气喷涂可以减少溶剂的用量，喷涂黏度高的涂料，比空气喷涂节约涂料，比静电喷涂涂料用量稍大。但通过回收装置可以弥补这一弱点。由于加热无气喷涂具有温度和雾化方面的优势，作为钢管涂装的最佳选择。而这一选择工艺效果是明显的，多个厂家和多条涂装线使用的结果，始终没有发现“泛白”现象。即使是远渡重洋涂膜也能保证良好的防锈效果。另外无气加热涂装以后的加热干燥对防止发生“泛白”缺陷的效果也不能忽视。