大型钢管防腐涂层自动涂装工艺及其生产线.pdf

本发明涉及到一种大型钢管防腐涂层自动涂装工艺及其生产线，该涂装工艺为钢管在钢管传送机构的传送下依次进入去湿除污机、自动抛丸机、预热烘房、喷漆房、漆膜固化房和冷却房各机构内，经过去污除湿、表面处理、预加热后进入喷漆、漆膜固化、和冷却工序；该生产线包括钢管传送机构、去湿除污机、自动抛丸机和预热烘房，所述自动抛丸机放置在所述去湿除污机和预热烘房之间，其特征在于：在所述的预热烘房之后还设置有喷漆固化单元，该喷漆固化单元由依次前后成直线分布的喷漆房、漆膜固化房和冷却房组成，其中喷漆房内设置有向钢管表面喷装防腐涂层的喷涂机，而所述的漆膜固化房内设有热风循环系统。本发明是在一条生产线上连续自动化作业，生产效率高，涂装质量好，且避免了环境的污染。

1、  一种大型钢管防腐涂层自动涂装工艺，其特征在于包括下述步骤：
①将钢管放置到钢管传送机构上，开启钢管传送机构，钢管首先经过去湿除污机，去除钢管表面的油污及水分；
②去湿除污后的钢管进入自动抛丸机，去除钢管表面的锈层及氧化层，使钢管表面满足喷漆前的清洁度和粗糙度的要求；
③接着钢管进入预热烘房内，将待喷漆的钢管加热到第一温度值，该第一温度值的取值范围在所使用涂料的固化温度减去40℃至所使用涂料的固化温度减去20℃之间；
④经加热后的钢管进入喷漆房，喷涂机将具有第二温度值的涂料喷涂到钢管表面，该第二温度值的取值范围在所使用涂料的固化温度减去40℃至所使用涂料的固化温度减去20℃之间；
⑤喷装了涂料的钢管进入漆膜固化房内，设置在漆膜固化房内的热风循环系统送出热风，将钢管加热到所使用涂料的固化温度范围内；
⑥钢管进入冷却房内进行快速冷却；
⑦若冷却后的钢管需要喷装多道漆层，则再依次进入下一个由喷漆房、漆膜固化房和冷却房组成的喷漆固化单元进行第④、第⑤、第⑥步骤的操作；直至完成全部的涂装作业。

2、  根据权利要求1所述的大型钢管防腐涂层自动涂装工艺，其特征在于：所述的涂料中溶剂含量小于10％。

3、  根据权利要求1所述的大型钢管防腐涂层自动涂装工艺，其特征在于：所述的漆膜固化房内采用热空气循环加热。

4、  根据权利要求1所述的大型钢管防腐涂层自动涂装工艺，其特征在于：所述的喷涂机为高压无气喷涂机，所述涂料从进入该高压无气喷涂机到喷出所用的时间控制在3分钟内。

5、  一种大型钢管防腐涂层自动涂装生产线，包括带动钢管旋转并沿钢管中心水平移动前行的钢管传送机构、用于去除钢管表面油污及水分的去湿除污机、用来去除钢管表面锈层及氧化层的自动抛丸机和将待喷漆钢管进行预加热的预热烘房，所述自动抛丸机放置在所述去湿除污机和预热烘房之间，其特征在于：在所述的预热烘房之后还设置有喷漆固化单元，该喷漆固化单元由依次前后成直线分布的喷漆房、漆膜固化房和冷却房组成，其中喷漆房内设置有向钢管表面喷装防腐涂层的喷涂机，而所述的漆膜固化房内设有热风循环系统。

6、  根据权利要求5所述的大型钢管防腐涂层自动涂装生产线，其特征在于：所述的钢管传送机构包括有间隔、等高设置的多个滚轮组，每个滚轮组又由并列分布且同向转动的两个滚轮组成，并且相邻的两个滚轮组之间的距离满足钢管在输送时至少同时位于两个滚轮组之上。

7、  根据权利要求6所述的大型钢管防腐涂层自动涂装生产线，其特征在于：所述的喷漆固化单元中仅设置两个滚轮组，且两个滚轮组分别位于喷漆房之前和冷却房之后。

8、  根据权利要求5所述的大型钢管防腐涂层自动涂装生产线，其特征在于：所述预热烘房内设有位于所述钢管的下方两侧且斜向钢管设置的喷嘴，所述喷嘴与热空气源相连。

9、  根据权利要求5所述的大型钢管防腐涂层自动涂装生产线，其特征在于：所述的喷涂机为高压无气喷涂机，所述高压无气喷涂机连接涂料自动加热装置。

10、  根据权利要求5至9任一权利要求所述的大型钢管防腐涂层自动涂装生产线，其特征在于：所述的喷漆固化单元有三个，分别依次呈直线分布。

大型钢管防腐涂层自动涂装工艺及其生产线
技术领域
本发明涉及一种管材的防腐处理工艺及其生产线，更具体地说是指一种大型钢管防腐涂层自动涂装工艺及其生产线。
背景技术
大型钢管通常是指直径在0.5～2.4米、长度为12～90米的钢质管道。近年来，随着我国国民经济的快速发展，越来越多的大型钢管应用于港口码头、海洋工程和市政工程。为了有效地控制大型钢管的腐蚀，延长大型钢管的使用寿命，保证基础设施的安全运行，需要对钢管进行表面防腐处理。最常使用的防腐处理方法是在钢管的表面涂装防腐涂料。目前国内外大型钢管的防腐涂装主要采用人工涂装、熔融环氧粉末自动涂装和三层PE涂装等三种方式。
其中，人工涂装的方式主要使用溶剂型涂料对大型钢管涂装，先将钢管表面经人工喷砂或机械抛丸处理后，然后采用人工辊涂或喷涂方式，将涂料涂装在钢管表面。采用上述人工涂装方式，虽然能实现钢管的防腐处理，但存在着以下缺陷：(1)由于涂料中有机溶剂的含量较高，涂层在干燥过程中有机溶剂会大量挥发，这样不仅会污染环境，而且工作环境差，作业强度大，对操作人员的健康存在隐患；(2)同时由于大型钢管在人工涂装时无法原地滚动，再加上施工所需涂料的粘度不能太高，通常涂料中有机溶剂的含量有时高达15％以上，这会造成涂装后漆膜流挂，产生上薄下厚的不均匀现象，大大降低了钢管涂层的整体防腐性能。(3)大型钢管的人工涂装一般在室内敞开的环境或露天进行，由于施工环境和天气等自然条件的限制，可进行涂装作业的时间依赖于天气情况，无法保证大型钢管的涂装作业质量、进度和效率；同时在涂料涂装完成后，涂层的固化是在自然环境下完成，所以还具有固化时间长，占用的施工场地大的特点。
熔融环氧粉末自动涂装过程是在机械流水线上自动完成的。大型钢管在传动系统上当螺旋滚动前进时，钢管表面经抛丸机除锈处理后，接着经中频感应将钢管加热到一定的高温后，然后迅速将环氧树脂粉末用静电喷涂方式涂装到钢管表面，环氧粉末接触到高温钢管后立即熔化成膜并附着在钢管表面，最后再经快速水冷使涂层迅速冷却固化。与人工涂装相比较，其自动化程度明显提高，并且涂层的施工、固化均不受周围环境及天气的影响，工人劳动强度低，作业效率高。但作为单一的涂层体系，在国外鲜见其应用实例，这主要是因为在涂层的施工过程中，其温度变化太大，而钢管和涂层的膨胀系数又不同，使得其涂层存在很高的内应力，在外力作用下容易被破坏；而破损后的涂层则很难在施工现场采用相同的施工工艺进行修复。
而三层PE涂层自动涂装生产线主要应用于埋地钢管的防腐涂装，其加工的钢管长度大多只能在十几米左右，对于更长的钢管则不能加工。因此三层PE不能适用大型钢管的防腐涂层的施工，而且三层PE涂层使用鲜见用于港口码头及海洋工程中。
目前已经公开的大型钢管自动涂装生产线，例如中国专利公开号为CN1673604A、CN1672809A和中国专利授权公告号为CN1122772C的专利文献中，披露的是采用底漆加胶带缠绕或PE作为涂覆料，而对于采用高固体含量涂料的自动涂装生产线则鲜有报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种使用高固体含量涂料且涂装生产效率高、环境污染小、涂层抗冲击强度好的大型钢管防腐涂层自动涂装工艺。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种使用高固体含量涂料且涂装生产效率高、环境污染小、涂层冲击强度好的大型钢管防腐涂层自动涂装生产线。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该大型钢管防腐涂层自动涂装工艺，其特征在于包括下述步骤：
①将钢管放置到钢管传送机构上，开启钢管传送机构，钢管首先经过去湿除污机，去除钢管表面的油污及水分；
②去湿除污后的钢管进入自动抛丸机，去除钢管表面的锈层及氧化层，使钢管表面满足喷漆前的清洁度和粗糙度的要求；
③接着钢管进入预热烘房内，将待喷漆的钢管加热到第一温度值，该第一温度值的取值范围在所使用涂料的固化温度减去40℃至所使用涂料的固化温度减去20℃之间；
④经加热后的钢管进入喷漆房，喷涂机将具有第二温度值的涂料喷涂到钢管表面，该第二温度值的取值范围在所使用涂料的固化温度减去40℃至所使用涂料的固化温度减去20℃之间；
⑤喷装了涂料的钢管进入漆膜固化房内，设置在漆膜固化房内的热风循环系统送出热风，将钢管加热到所使用涂料的固化温度范围内；
⑥钢管进入冷却房内进行快速冷却；冷却房内可以使用风冷、水冷及其它冷却方式冷却钢管；其中风冷可以使用自然风冷却也可以使用冷空气冷却；
⑦若冷却后的钢管需要喷装多道漆层，则再依次进入下一个由喷漆房、漆膜固化房和冷却房组成的喷漆固化单元进行第④、第⑤、第⑥步骤的操作；直至完成全部的涂装作业。
本方法根据所使用涂料的固化温度设置预热烘房内的第一温度值即钢管的预热温度和涂料喷出的温度即第二温度值，这样钢管和涂层同步加热，大大加快漆膜的固化速度，减少涂层的固化时间。
为了进一步降低涂料中溶剂的挥发对环境造成的污染，并减少漆膜的针孔，所述的涂料中溶剂含量可以小于10％。
较好的，所述的漆膜固化房内采用热空气循环加热工艺，这样成本低，安全且改善涂层的固化环境。
所述的喷涂机可以采用高压无气喷涂机，涂料经自动加热机构涂料加热后进入所述高压无气喷涂机的涂料入口，涂料加热后进入高压无气喷涂机到喷出所用的时间控制在3分钟内。采用高压无气喷涂机可以方便的控制涂料的喷出温度、固化剂与涂料的混合时机以及从涂料加热到喷出的时间。
大型钢管防腐涂层自动涂装生产线包括带动钢管旋转并沿钢管中心水平移动前行的钢管传送机构、用于去除钢管表面油污及水分的去湿除污机、用来去除钢管表面锈层及氧化层的自动抛丸机和将待喷漆钢管进行预加热的预热烘房，所述自动抛丸机放置在所述去湿除污机和预热烘房之间，其特征在于：在所述的预热烘房之后还设置有喷漆固化单元，该喷漆固化单元由依次前后成直线分布的喷漆房、漆膜固化房和冷却房组成，其中喷漆房内设置有向钢管表面喷装防腐涂层的喷涂机，而所述的漆膜固化房内设有热风循环系统。
本发明中喷漆固化单元的设置，漆层的涂装、固化和冷却均采用机械自动化操作代替了传统工艺中的手工涂刷、自然环境中依靠自然条件固化和冷却，涂装作业效率高，尤其是漆膜的固化时间大大缩短，由传统方法的24小时缩短到本专利方法的20分钟之内，涂装作业效率提高10倍以上；而且避免了自然环境因素对漆膜固化和冷却的不利影响，涂层的耐冲击强度大幅度提高；同时还避免了溶剂的挥发对环境和操作人员造成的污染。
所述的钢管传送机构可以包括有间隔、等高设置的多个滚轮组，每个滚轮组又由并列分布且同向转动的两个滚轮组成，并且相邻的两个滚轮组之间的距离满足钢管在输送时至少同时位于两个滚轮组之上，当然，也可以采用现有技术中的其它传送机构。
所述的喷漆固化单元中仅设置两个滚轮组，且两个滚轮组分别位于喷漆房之前和冷却房之后；这样从涂层喷装到钢管上至漆膜固化、冷却的过程中，喷装的段落不会接触到滚轮，避免了漆层与钢管传送机构之间因为粘连而造成的漆膜破坏。
所述预热烘房内可以设有位于所述钢管的下方两侧且斜向钢管设置的喷嘴，所述喷嘴与热空气源相连。该加热方式加热速度快，所需设备和加热源易得。
较好的，所述的喷涂机可以采用高压无气喷涂机，所述高压无气喷涂机连接涂料自动加热装置；所述的涂料自动加热装置可以连接在高压无气喷涂机的入口，也可以连接在高压无气喷涂机的中部即高压无气喷涂机的泵和涂料喷出通道之间；利用高压无气喷涂机的特点，可以将涂料加热后以雾状喷出，从而可以大幅度降低涂料中溶剂的含量，进而加快漆膜的固化。
上述方案中，较好的，所述的喷漆固化单元可以按漆层设置多个，当漆层需要三层时，该喷漆固单元可以有三个，分别依次呈直线分布；这是因为考虑到大型钢管的涂装通常需要进行底漆、中间漆和面漆三层涂装而特别设计的。
与现有技术相比较，由于本发明所提供的大型钢管防腐涂层自动涂装工艺及其生产线是在一条生产线上实现钢管的去湿除污、表面处理、预加热、喷漆等工序的连续自动化作业，且结合钢管预热及高压无气自动加热喷涂技术，实现了大型钢管的自动涂装连续作业，故本发明与传统的手工涂装作业方式相比较，极大地降低了工人的劳动强度，提高了生产效率(它的涂装作业效率可提高10倍以上)；涂料中的溶剂含量可以从传统的40～60％降低到10％以下，有机溶剂的挥发量减少了4～6倍，因而减少了有机溶剂的挥发对环境所造成的污染，节约了能源消耗，最大限度地避免了涂装作业环境对涂装质量的不利影响。与熔融环氧粉末涂层相比较，涂层的耐冲击强度大幅度提高，将稳定达到或超过国标要求(50kg·cm)；因此本发明大大缩短了作业时间，降低了生产成本，并能确保大型钢管涂层的防腐施工质量及防腐性能，这在实际试制中，取得了意想不到的技术效果，所以值得在现有大型钢管中推广应用。
附图说明
图1为本发明中生产线的流程框图；
图2为图1中A-A向的剖面结构示意图；
图3为图1中B-B向的剖面结构示意图；
图4为图1中C-C向的剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，该大型钢管防腐涂层自动涂装生产线包括：钢管传送机构1、去湿除污机2、自动抛丸机3、预热烘房4和由喷漆房5、漆膜固化房6和冷却房7组成的喷漆固化单元，本实施例中需要涂装底漆、中间漆和面漆三道漆，因此前后依次呈直线分布设置有三个固化单元，即第一喷漆固化单元、第二喷漆固化单元和第三喷漆固化单元。
其中所述的钢管传送机构1包括有间隔、等高设置的多个滚轮组，每个滚轮组又由并列分布且同向转动的两个滚轮组成，每组滚轮组中的滚轮的轴心连线倾斜于水平面，以使钢管在其上能够螺旋前进；并且钢管8在输送时至少同时位于二组相邻的滚轮组上，每个喷漆固化单元中仅设置两个滚轮组，且该两个滚轮组分别位于喷漆房5之前和冷却房7之后。
所述的去湿除污机2采用燃气锅炉用柴油燃烧器，也可以采用现有的其它设备；自动抛丸机3则采用常规的设备；预热烘房4内在钢管8的下方两侧、斜向钢管8设置有二个喷嘴，请参见图2，各喷嘴与热空气源相连，从钢管8的下方两侧斜向钢管喷出热空气以加热钢管8。
各喷漆房5内均设置有高压无气喷涂机9，高压无气喷涂机的喷嘴位于钢管8的上方并斜向钢管8，请参见图3，该高压无气喷涂机中涂料的入口与涂料自动加热装置的出口相连，其中涂料自动加热装置采用常规的涂料加热装置即可；每个漆膜固化房6内均设置有热风循环系统，该热风循环系统也采用常规技术；本实施例中的冷却房7均采用自然风冷却(若需要也可以采用空调冷风)。
本实施例中的钢管8需要喷装三道漆层，即底漆为环氧树脂，其溶剂含量约为8％、固化温度为90±10℃，中间漆采用环氧树脂，其溶剂含量约为6％、固化温度为90±10℃，面漆采用环氧树脂，其溶剂含量为1％、固化温度为90±10℃。
使用上述防腐涂层自动涂装生产线的大型钢管防腐涂层自动涂装工艺如下：
①将待喷装的直径为1.8米、长度为60米的大型钢管8用合适的起重机构吊放到钢管传送机构1上，开启钢管传送机构，每组滚轮组的两个滚轮同向转动，使钢管8在滚轮组之间螺旋前进；当钢管8经过去湿除污机2时，柴油燃烧器产生的燃烧火焰喷向钢管表面，清除掉钢管8表面的水分和油污；
②去湿除污后的钢管8进入自动抛丸机3，去除钢管表面的锈层及氧化层，使钢管表面满足喷漆前的清洁度和粗糙度的要求；
③接着钢管8进入预热烘房4内，如图2所示，二个喷嘴将热空气流从钢管8的斜下方吹向钢管8，将钢管8加热到第一温度值50-70℃，然后输送到喷漆房5；
④自动加热机构将油漆加热到第二温度值50-70℃后送入高压无气喷涂机，与固化剂混合均匀以雾状、从钢管8的斜上方喷涂到钢管8表面；如图3所示；控制油漆从进入高压无气喷涂机到喷出的时间为3分钟内；
⑤底漆喷装完成后，钢管进入漆膜固化房6内，设置在漆膜固化房内的热风循环系统送出热风，如图4所示，热风从钢管8的两侧对向吹向喷装了底漆的钢管，将钢管8加热到90±10℃，以使底漆的漆膜快速固化，并且热风循环带走底漆中挥发出的溶剂；
⑥然后，钢管8进入冷却房7内，自然风从钢管8的两侧吹向钢管8，以使其快速冷却；
由于喷漆固化单元中仅在喷漆房5之前和冷却房7之后设置两个滚轮组，因此底漆喷装开始到漆膜固化、冷却的整个过程中，已喷涂的段落不会接触到滚轮，因此没有冷却的漆层不会与滚轮接触破坏漆膜。
⑦底漆冷却后的钢管8依次进入第二喷漆固化单元和第三喷漆固化单元，重复步骤④、⑤、⑥；其中第二喷漆固化单元中的喷漆房中自动加热机构将中间漆加热到50-70℃后进入高压无气喷涂机，漆膜固化房内的温度为90±10℃；第三喷漆固化单元中的喷漆房内的进入高压无气喷涂机的面漆的温度为50-70℃，漆膜固化房内的温度为90±10℃。
至此该大型钢管8的喷装作业完成。
本实施例中未涉及部分均与现有技术相同。
采用上述自动化生产线在大型钢管上喷装三层防腐涂层，每道漆从喷装到固化后冷却完成只要20分钟的时间，因此三道漆全部完成仅需1个小时，大大缩短了作业时间，提高了生产效率，并且因为全程自动化操作，漆层的涂装质量也大大提高。