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1、熔结环氧粉末防腐技术在大口径输水管道上的应用熔结环氧粉末防腐技术在大口径输水管道上的应用张长华李春香上海建冶科技摘要:国内首次采用将熔结环氧粉末用于大口径DN3600埋地钢管外防腐技术。经双中频技术递增加热，使大口径厚34mm钢管均匀受热，上升至工艺所需温度;通过一定的旋转速度，调整好喷枪的喷涂参数、喷距，经静电喷射，充分流化后的环氧粉末颗粒，均匀的粘附在加热钢管表面，使涂层与钢管紧密接结合，保证干膜总厚度达到400?m-520?m。钢管喷涂表面均匀、光亮，达到高附着力、高耐磨，符合各项标准的加强级涂层。:大口径钢管熔结环氧粉末外防腐1概述腐蚀是一种严重的消损现象，具有普遍性、隐蔽性、渐进性、
2、突发性的特点，2008年我国腐蚀损失达1.2万亿元，约占国民生产总值的4%以上，目前仍有加大的趋势。防腐保护的基本功能是节约资源，合理利用资源，提高资源利用率。通过正确科学先进的防腐蚀技术加以控制和减缓，可以数倍延长各种设施、设备、建筑、构筑物的使用寿命，至少可以减少25%-45%的腐蚀损失，每年为我国挽回三五千亿元的损失。环氧粉末防腐技术，是将环氧树脂添加助剂和固化剂干燥固化，然后粉碎成粉末，再经200度以上温度喷涂、固化在抛丸除锈后的钢管上，结成350至400微米的防腐层，由于它与钢铁表面具有牢固的结合力，高机械强度和耐冲出性，良好的耐蚀、耐磨性能、耐化学腐蚀等优点，世界上许多长距离跨国界
3、输液管道即是采用此种方法防腐。随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，大直径钢管管道，特别是DN2000mm以上的钢管，正越来越多地被用于引水工程的建设中。2熔结环氧粉末涂层生产工艺流程熔结环氧粉末防腐是一种防腐性能优良，且与钢管表面有极佳粘结力、耐土壤应力、抗阴极剥离、良好的阻止氧气渗透性能，并且是价格较便宜的防腐层，目前已成为国内各城市管网输水、输气、输油等管线的经济优质产品的最佳选择。上海青草沙源水工程输水管线DN3600大口径钢管，壁厚为34mm，每根钢管长6.6米，每根钢管重20吨。这是国内首次采用熔结环氧粉末用于大口径DN3600埋地钢管外防腐施工，我公司根据自己多年的设计施工
4、经验及大客户的要求，我们在设计本项2800-3600超大直径管道防腐工艺生产线时，对整体工艺流程进行多项重要技术创新，包括特种管道轴向滑动旋转技术、线圈环绕闭合技术、生产线中央自动控制系统、循环水的环保处理工艺等等，使得整个生产线达到国内外先进水平。工艺流程如下:前处理预热中频钢管上线抛丸除锈除锈后检测加热中频环氧粉末喷涂冷却在线检测钢管下线1)钢管表面处理第一步基层处理，使用有机溶剂除去钢管表面表面油污，海运来的钢管，经测定氯化盐含量超过20千克/立方米的，需采用用高压淡水冲洗。钢管通过传送带传输至中频加热装置，进行中频预热(预热温度60左右)，去除油水湿气等。第二步喷砂处理，用离心抛丸机将
5、钢砂高速喷射钢管表面，清除锈层，并清除干净表面浮尘。达到Sa2.5级除锈标准，粗糙度40100m。第三步除锈后检测，先目测对有疵点的钢管进行修整或剔除，再按照标准规定的检测频率使用粗糙度测量仪等检测除锈等级。2)钢管加热经过表面处理的钢管采用无污染的电感应加热热源(钢管通过载有交变大电流的线圈所形成的交变磁场而产生涡流加热)均匀加热。加热的温度可根据生产速度、管壁的厚薄以及涂层胶化、固化时间进行调整，一般为230-260左右。用测温仪进行连续测量，以准确控制钢管表面温度。3)粉末涂装喷涂设备包括流化床，含静电喷枪的喷粉室以及回收系统。环氧粉末先在流化床内充分流化，然后通过静电喷枪，使粉末颗粒带
6、负电，均匀的粘附在接地的经预热的钢管表面。对于少量扩散的粉末，可通过回收系统回收，不会造成粉尘污染。涂层的厚度根据要求，由上粉量、生产速度等调节，设计厚度3001200m。4)粉末熔化、流动、粘合、固化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，特别在钢管表面的凹馅处，以及焊道两侧，熔融的涂料流入填平，使涂层与钢管紧密结合，最大限度减少空隙。流平后的涂层进一步胶化、固化。根据不同的生产速度，以及对胶化、固化温度、时间的要求，采用不同类型的粉末与之相对应。5)涂层冷却涂层可进行自然冷却，也可以在固化后进行强制冷却(水冷却)以达到加大生产速度，节约生产场地的目的。6)
7、在线检测在管道表面温度降至100摄氏度以下后，用火花检漏仪对涂层做漏点检测，并在漏点部位做出标记，下线后按标准要求进行修补。3熔融结合环氧防腐涂层生产线的主要结构特点该生产线主要包括传输装置、抛丸除锈装置、加热装置及喷涂装置等，主要结构特点:1)传输线传输线传动速度可根据需要进行调节，传动轮和内侧靠轮同时作用，确保平稳运行。2)抛丸除锈装置采用抛丸除锈方式，由多个抛丸器沿管道圆周方向均匀分布，有效保证了表面处理质量。3)加热装置加热器随管道的行走做径向随动，可适应不同角度管道的防腐作业。4)喷涂系统喷粉枪沿管道圆周方向均匀分布，并由电机驱动沿管体圆周方向均匀摆动，保证了涂层的连续性和厚度的均匀
8、性。涂层厚度可根据需要在300微米1200微米范围内任意调节。4熔融结合环氧防腐涂层涂层质量控制1)在线质量控制包括表面预处理质量、预热温度及涂层漏点等的检测。使用相应仪器按标准要求的频率进行。2)出厂检验包括涂层外观、涂层厚度及漏点的检验等。对涂层总厚度进行逐根检测，及时进行修补。漏点的检验使用电火花检漏仪逐根进行。经检验合格的管道按标准要求做出完整、清晰的标记。3)型式检验按标准中规定的抽检频率及检验项目抽取管道或同一生产工艺条件下的管道试验段作为试件，按标准中规定进行附着力、抗冲击等检测项目进行检测。4)不合格品的处理检验不合格的管道在允许修补范围内的，按照标准中的规定进行修补;超过允许
9、修补范围的，则在彻底清除旧涂层后重新进行整个涂敷过程。5熔结环氧防腐涂层性能熔融结合环氧防腐涂料的每个粉末颗粒，都均匀地包含所有组成成分，使涂敷的操作过程以及涂料成膜后的涂层都具有连续稳定的均匀性。其涂装过程无三废污染。熔结环氧防腐涂料经熔融后进行喷涂，充分熔化流动，并且流平覆盖整个钢管表面，与基体间没有空隙，完全紧密结合。更重要的是，在此过程中发生化学反应，环氧粉末树脂受热固化交联而形成连续的热固性聚合物，并且与钢管形成有效的化学结合。熔结环氧防腐涂层的这种热固性交联分子结构特点及其与钢管的某种程度的化学键结合特性，决定了它作为防腐涂层体系的优良性能。成功成为使用广泛的优异防腐技术。1)熔结
10、环氧粉末防腐涂层对环境和运行温度的适应性较好，广泛适用于各类施工环境和条件，对温度的适用范围宽，在耐热老化方面具有明显优势。能满足钢管在各作业环境条件下，堆放、运输、排管过程中对挤压、撞击、磨擦、弯曲等机械性能的需要。2)熔结环氧防腐涂层体系所包含的补口方法，简便可行、性能优良，与管道主体防腐层相容。现场补口施工的工艺成熟，补口施工不会对原涂层造成破坏，补口处防腐层与主体管道防腐层的性能一致，补伤处与主体涂层可融为一体，有效保证了补伤后涂层的完整性和管道的整体防腐质量。3)由于环氧粉末涂层具有一定的吸水率，可以导通阴极保护电流，当环氧粉末涂层失效后，管体依然得到阴保电流的保护，避免了阴极屏蔽的
11、发生，具有多效安全性，是目前唯一能与阴极保护系统完全兼容而无屏蔽的多层防腐系统。同时了满足管线运行时对粘结力、抗阴极剥离、抗阴极保护屏蔽的要求。4)熔结环氧粉末防腐涂层满足管线运行时对致密性、热性能的要求。5)熔结环氧粉末防腐涂层满足管线运行时所处各种环境中对耐物理应力、耐生物侵蚀、耐植物根系穿透的要求。6)熔结环氧防腐涂层满足管线运行时所处各种埋地、架空、水下等环境中对耐腐蚀、耐老化的要求。6熔结环氧防腐涂层性能表测试项目单位性能指标检测结果执行标准外观平整,色泽均匀，无气泡合格目测密度(注)g/m31.3-1.6GB/T18593-2001所提试验方法挥发份%0.6GB/T16592-19
12、96粒度分布，粒径150?m%3GB/T6554-1986粒度分布，粒径150?m%0.2固化时间3min且符合环氧粉末生产厂家给定特性胶化时间12s且符合环氧粉末声场厂家给定值的20%磁性物含量%0.002热特性符合环氧粉末生产厂家给定特性抗冲击性(-30)J1.52.2SY/T0315抗弯曲性(3，-30)无裂纹无裂纹SY/T0315耐磨性(落砂法)L/?m55.4SY/T0315附着力(撬剥法)级121SY/T0315粘结强度MPa6090GB/T6329阴极剥离(7天，65)Mm6.54.0SY/T0315电气强度MV/m3040.24GB/T1410.8体积电阻率?m110132.6
13、1014GB/T1410断面孔隙率级122SY/T0315界面孔隙率级122SY/T0315耐化学性能(60，浸泡15天)蒸馏水%增重率3%1.2%ASTMD570-953.5%NaCl%增重率2%0.8%ASTMD570-957焊接和焊缝表面处理在管体防腐涂装过程中，用遮蔽胶带根据要求遮蔽管口，一般为5-6cm，以方便焊接。进行管口焊接，可在焊接部位的上方和两侧用阻燃性毡片或布幅加以遮盖，以防止火花溅散;用喷砂方法进行焊接区域的表面处理。8补口及补口的防腐涂层性能补口、管道焊接处的现场防腐是整个管道防腐中十分重要的一个环节，熔结环氧防腐涂层体系有两种补口方法:热涂敷法和冷涂敷法。热涂敷法就是
14、将经过处理的焊缝区域钢管加热到一定温度，一般加热到230-260，然后立即按照工业规范做法，在焊缝区域涂敷与管体涂层相同的防腐型熔结环氧粉末涂料达到规定厚度，并且与管体涂层重叠，其重叠部分一般大于2.5cm。冷涂敷法，就是在经过处理的焊缝区域表面，直接涂敷上相对应的双组份液体环氧粉末涂层达到规定厚度，并且与管体涂层重叠。熔结环氧防腐涂层体系完全适用与管体涂层相同材料补口，无论是热涂敷法，还是冷涂敷法均能与管体防腐层完全相容，确保补伤后涂层的完整性和整体防腐性能优良性。待添加的隐藏文字内容29双层FBE涂层开发背景双层FBE涂层防腐体系，即以标准的FBE涂层作底涂层，以改性的FBE涂层作外防腐层
15、。这一双层FBE涂层防腐体系，进一步提高了其机械性能，增强了涂层了涂层的抗冲击、耐划伤能力、耐高温能力以及高温时抗渗透性。同时保持了单层FBE涂层与阴极保护的相容性能，同样不会产生阴极保护屏障。整体涂层的厚度在525m-1000m之间，最高使用温度达115，可适用于各种管径的钢管、弯头、异型件及补口等防腐涂层。10双层FBE涂层体系的性能特点经实验室检测和现场应用试验证明，应用于埋地钢质管道的双层FBE防腐体系具有如下特点:(1)比单层环氧粉末涂层优异的防腐性能;(2)性能价格比高，使用寿命长，维护费用低;(3)防腐层类型多，可针对不同的需要选择类型，适用于各种条件的管道建设，特别是穿越和山区
16、施工;(4)抗酸、碱、盐等化学腐蚀较强的各种土壤腐蚀;(5)使用温度范围大;(6)适用管径范围大，适用于各种异型件;(7)现场补口施工、补伤等工艺成熟，质量容易控制;(8)优秀的耐划伤性能;(9)同三层PE防腐结构相比拟的抗冲击性能;(10)唯一能与阴极保护系统完全兼容而无屏障的多层防腐系统，具有失效安全性。11双层FBE涂层的工艺结构(1)双层FBE涂层体系的结构双层FBE涂层体系结构由裸管、FBE底涂层和改性的FBE面涂层组成。裸管FBE底涂层改性的FBE面涂层(2)双层FBE的涂敷工艺与标准的熔涂工艺相同，不需要增加复杂的设备。双层FBE涂层性能测试结果:项目试验条件检测结果试验方法阴极
17、剥离常温28d1.5V802d1.5V652d1.5V3-5mm3-5mm2-3mmCSA标准附着力7548h9524h7528d1级1级1级CSA标准耐划性50Kg25950m通过TISI抗弯曲性能-302/PD750m通过CSA标准抗冲击性能-305JASTM标准12结语(1)熔结环氧粉末防腐技术在上海青草沙源水工程上的成功应用，开创了我国大口径DN3600埋地钢管外防腐熔结环氧粉末涂敷技术应用的先例。其涂敷工艺填补了大口径DN3600埋地钢管外防腐熔结环氧粉末涂敷生产技术的空白,处于国内领先水平。(2)大口径DN3600埋地钢管熔结环氧粉末涂敷,实现了工厂化和自动化,避免了人为、天气等因素,涂敷质量一次合格率达100%,明显优于其他工艺的涂敷质量。(3)通过大口径DN3600埋地钢管的熔结环氧粉末涂敷技术的应用,确保了防腐成本的经济性,并积累了管理和涂敷技术经验,具备了在我国桥梁、水运工程基础钢管桩中进一步推广与应用的条件。4720351
