埋地钢制管道双层熔结环氧粉末外涂层生产通用工艺.docx
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埋地钢制管道双层熔结环氧粉末外涂层生产通用工艺
埋地钢质管道双层熔结环氧粉末
外涂层涂敷生产通用工艺
*************公司
2012年4月
双层环氧粉末外涂层管生产通用工艺目录
1、依据规范标准
2、工艺结构说明（工艺结构及优点说明）
3、工艺材料
4、生产工艺要求
5、外涂层预生产试验
6、外涂层的修补
7、外涂层的补口
8、工艺流程图
9、作业指导书
1、依据规范标准
GB/T1034塑料吸水性的测定
GB/T1408.1绝缘材料电气强度试验方法第一部分：
工频下的试验
GB/T9711.1-1997石油、天然气工业输送钢管交货技术条件1A级钢管
SY/T5037-2000低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管
GB/T1410固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法
GB/T1768色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法
GB/T1771色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定
GB/T4472化工产品密度、相对密度测定通则
GB/T6329胶粘剂对接接头拉伸强度的测定
GB/T6554电气绝缘用树脂基反应复合物第2部分:
试验方法电气用涂敷粉末方法
GB/T8923-1988涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
JB/T6570普通磨料磁性物含量测定方法
SY/T0315-2005钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准
GB/T18593-2010熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装
GB/T8163-2008输送流体用无缝钢管
JB/T3022-1993城市供热用螺旋埋弧焊钢管
SY/T4113防腐涂层的耐划伤试验方法
SY/T1038塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法
2、工艺结构说明及优点
2.1双层熔结环氧粉末体系是由两种不同的熔结环氧粉末在喷涂过程中一次喷涂成膜完成的（底层、面层使用的粉末应为同一生产厂家提供的配套产品。
）底层为普通单层环氧粉末层，提供防腐性及附着力，外层为增强型，提供抗机械损伤性能，两层中间是混合层。
因为两层的基材具有相同的分子结构，所以具有较好的相容性，可形成一个有机的整体，不会产生层间分离现象。
整个涂层整体厚度在620~1000um，使用温度可达115℃，可适用于各种管径的钢管防腐涂装。
2.2双层熔结环氧粉末防腐体系具有以下优点：
与基材粘接强度大，抗阴极剥离性能好，吸水率小，使用温度范围大，综合性能与三层PE防腐涂层相当，耐划伤性优异，覆盖层表面光滑，可避免阴极屏蔽问题，与阴极保护体系的匹配性比三层PE结构更好。
这是一种国际上新研制出的覆盖层，最适用于穿越地段和腐蚀性比较强的地段使用。
2.3静电粉末喷涂作为一种涂敷工艺，以其极高的生产效率，优异的涂膜性能，良好的生态环保性和突出的经济性，征服了整个涂料领域，根据客户要求和最终用途在采用先进的生产工艺和自动化的生产和检测设备，加之科学规划，周密选材，对影响质量的每一个环节都充分考证，对确保产品质量的每道工序层层把关，认真检测，使产品质量得到保证，产品运行万无一失。
3、工艺材料
3.1钢管
钢管类型
DN150及以下管径一般采用无缝钢管，DN200及以上一般采用无缝钢管或双面埋弧焊螺旋缝焊接钢管
材质
20#钢，Q235B或其他材质
执行标准
无缝管为GB/T8163-2008，GB/3087-2008螺旋缝焊管为GB/T9711.1-1997，SY/T5037-2000，JB/T3022-1993或符合业主对钢管要求的规定。
3.2环氧粉末
3.2.1内，外层环氧粉末应使用同一生产商的配套产品，并应有明显色差，内外层环氧粉末材料应是匹配的，并提供具有检验资质的第三方出具的检测报告，其各项性能指标应符合表1及表2的要求
表1环氧粉末涂料的性能
序号
试验项目
质量指标
试验方法
1
外观
色泽均匀、无结块
目测
2
固化时间
（230℃）min
内层
≤3
SY/T0315-2005
附录A
外层
≤2.5
3
胶化时间（230℃）S
内层
12~30
GB/T6554
外层
10~20
4
热特性△HJ/g
≥45
SY/T0315-2005附录B
5
不挥发物含量%
≥99.4
GB/T6554
6
粒度分布%
150um筛上粉末
≤3.0
GB/T6554
250um筛上粉末
≤0.2
7
密度g/cm³
内层
1.3~1.5
GB/T4472
外层
1.5~1.8
8
磁性物含量%
内层
≤0.002
JB/T6570
外层
≤0.003
表2实验室双层环氧粉末涂敷试件的涂层质量指标
序号
试验项目
质量指标
试验方法
1
外观
平整、色泽均匀、无气泡、无开裂及缩孔，允许有轻度桔皮状花纹
目测
2
热特性△HJ/g
≥45
SY/T0315-2005附录B
3
1.5V，65℃，30d耐阴极剥离mm
≤15
SY/T0315-2005附录C
4
24h或48h耐阴极剥离mm
≤6
SY/T0315-2005附录C
5
粘结面孔隙率（级）
1~4
SY/T0315-2005附录D
6
断面孔隙率（级）
1~4
SY/T0315-2005附录D
7
抗2°玩弯曲（-30℃±3℃）
无裂纹
SY/T1038附录D
8
抗10J冲击
无漏点
SY/T1038附录E
9
24h附着力（级）
1—2
SY/T0315-2005附录G
10
30kg耐划伤（划伤深度）um
≤350，无漏点
SY/T4113
11
电气强度MV/m
≥30
GB/T1408.1
12
体积电阻率Ω·m
≥1×101³
GB/T1410
13
耐化学腐蚀
合格
SY/T0315-2005附录I
14
耐磨性（落砂法）L/um
≥3
SY/T0315-2005附录J
3.3生产适用性试验
3.3.1涂层的生产适用性必须通过具有国家计量认证资料的实验室测试，实验室测试的试件和试验结果应达到表2的要求。
如粉末型号、涂层结构，生产厂家中有一项发生变化时，应重新测试，
3.3.2实验室涂敷试件的设备及测试应符合下列规定：
A.试件基板应为低碳钢
B.试件表面应进行喷射清理，其除锈质量应达到GB/T8923要求的Sa2.5级，表面的锚纹深度应在40um~100um范围内。
C.涂层涂敷的固化温度应按照环氧粉末生产厂的推荐值且不超过260℃。
D.试件上涂层总质量应为普通级厚度要求≥620um、底层≥250um、面层≥370um
E.对实验室涂敷试件进行的测试应符合表2的规定
4、生产工艺要求
4.1生产工艺要求
4.1.1.在涂敷之前，必须将钢管外表面的油、油脂及任何污物杂质清除干净。
4.1.2钢管外表面抛（喷）射除锈应达到GB/T8923—1988《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中规定的Sa21/2级，钢管表面锚纹深度应在40-100μm范围内。
4.1.3抛（喷）射除锈后，应将钢管表面附着的灰尘及磨料清扫干净，钢管外表面不允许有灰尘等污物存在。
钢管表面处理后应在4小时内进行涂敷，当钢管表面出现返锈或表面污染时，应重亲进行表面处理。
4.1.4钢管预热温度控制在180-250℃之间，但温度不得超过260℃。
预热温度应用红外线测温仪IR进行连续测量，并应使用测温笔或接触式高温计进行温度控制。
对钢管进行加热的热源不允许对钢管表面产生污染。
4.1.5涂敷外涂层时，固化温度、固化时间和延迟时间应符合工艺要求或粉末产品的技术规定。
4.1.6涂层总厚度和各层最小厚度应符合如下要求：
1）.普通级涂层厚度要求：
涂层总厚度大于或等于620μm，适用于一般敷设环境条件，其中底层最小厚度250μm，面层最小最度为370μm。
2）.加强级涂层厚度要求：
涂层总厚度大于或等于800μm，适用于较恶劣敷设环境条件，其中底层最小厚度300μm。
面层最小厚度为500μm。
3）.如业主对涂层最度有特殊要求，则底层与表面的厚度比例控制在1：
2-1：
1.5之间。
4.1.7钢管两端预留段的长度宜在85±5mm，预留不得有涂层。
或业主有要求时，应符合业主的有关规定。
4.1.8预热后的钢管先用第一组静电喷枪喷涂底层粉末，然后用第二组静电喷枪直接喷涂面层粉末。
面层粉末应在底层粉末胶化前用第二组静电喷枪喷涂在底层上。
涂层充分固化后，用水使钢管及时冷却。
4.1.9喷涂时，如两种粉末使用同一回装置，则回收的粉末经过严格的除磁性物和筛选，达到磁性物含量要求后可进入面层粉末喷枪，与面层混合的回收粉末量不得超过新加面层粉末总量的10%。
如时业有特殊要求，应按特殊要求执行。
5、外涂层材料预生产试验
5.1预生产准备工作
a）开启传动系统、抛丸除锈机、中频加热、端口处理机，喷粉系统的主电源，检查是否正常。
b）开启喷淋系统，中频加热水电缆的给水系统是否正常。
c）开启空气压缩机，检查压力是否正常。
在确保水电气正常的情况下。
按《传动系统操作规范》调节好传动系统，使传动系统的主动轮和被动轮的间距和角度满足预生产钢管规格的要求。
5.2选用预处理的三根钢管，并对钢管端口80mm～90mm范围内用浆糊缠纸掩蔽，用管接连接好三根钢管放在调节好的传动系统上待用。
5.3开启空气压缩机和喷粉装置总电源，根据管径配置喷枪支数。
并按照《环氧粉末喷涂操作规程》的要求，调试喷粉控制器，观察静电效果；开启流化器，观察粉箱粉位和流化效果；启动回收装置；启动总进气开关，调试喷粉效果；观察气动仪表是否正常。
5.4开启传动系统，使钢管向前平稳行进。
5.5开启中频加热水电缆的给水系统，当预处理的一支或两支钢管在传动3上向前行走到与中频加热圈相距两米左右时，开启中频加热装置主控柜电流开关，紧接着按顺时针方向旋转中频功率旋钮，缓慢提升中频功率（逆时针旋转为降低中频功率）当钢管前端出中频加热圈时，应立即用温度传感器连续检测钢管的表面温度，确保符合环氧粉末和涂敷工艺所需要的温度范围，并注意观察中频装置的连续稳定性，防止发生“偷停”现象，造成环氧粉末不能熔融粘结，预热温度应控制在200～240℃之间。
5.6预生产阶段
a）根据钢管直径配置两组喷枪，第一组喷枪为喷涂环氧粉末底层，第二组喷枪为喷涂环氧粉末面层，每组喷枪数量视管径大小而设置，设置数量为4～10把不等。
b）当钢管进入喷粉室时，当开启第一组喷粉枪，进行环氧粉末底层的喷涂，待钢管行进一米并已出喷粉室时应测试钢管表面温度，要保持在230℃左右，再开启第二组喷粉枪进行环氧粉末面层的喷涂，面层粉末应在粉末厂家要求的延迟时间内，在底层胶化完成前进行，且应保证面层环氧粉末所要求的固化温度。
c）当钢管进入喷粉室时，开启所设置的喷枪数量，喷涂电压应控制在60-90KV之间，喷枪至钢管表面的距离应控制在15-20cm之内。
d）在整个喷涂过程中应及时调整环氧粉末的出管口径使喷粉量满足需要，通过调整喷枪数目和分布角度达到所需厚度。
5.7按以上要求将三支试验管段在涂敷生产线上分别依次调节钢管预热温度及钢管外涂层底层和面层的厚度，使各项参数达到规定要求，并记录各项参数，按此参数正常生产。
5.8外涂层涂敷完成后，应采用均匀喷淋方式开始对防腐层进行冷却，冷却前应确保熔结环氧涂层已完全固化，并注意避免冷却水过于集中和进入正在涂敷的钢管内，以免降低钢管温度造成环氧粉末不能正常胶化和熔融固化，冷却后要使涂层温度和钢管温度不高于60℃。
5.9管端处理时应注意调整端口清理速度与生产速度匹配，处理机的位置应确保留端长度满足标准要求，并及时更换钢刷和调整钢刷压力，使外涂层端面符合要求，避免牙状端面，最后将留端部位的残留物清楚干净，套上管端保护器。
5.10经质量检验合格的防腐管在距离管端900mm处做出标记，注明钢管规格、材质、生产厂名称、涂层类型、等级、防腐管编号、生产日期、执行标准。
吊装时应采用尼龙吊带进行挤压聚乙烯防腐管的吊装。
堆放时，防腐管底部应采用两道支垫支起，支垫间距4m～8m，支垫最小宽度为100mm，防腐管离地面不得少于100mm，支垫与防腐管及防腐管相互之间应垫上柔性隔离物。
运输时，宜使用尼龙带捆绑牢固，装车过程中应避免硬物混入管垛，防腐管堆放层数应符合下表要求。
成品管堆放层数
公称直径DN
（mm）
D﹤200
200≤D﹤300
300≤D﹤400
400≤D﹤600
600≤D﹤800
D≥800
堆放层数
10
8
6
5
4
3
5.11从涂敷试验管段上截取试件对外涂层的性能进行检测，应符合下表1的规定，方可正式生产。
表1外涂层钢管的形式检验项目及验收标准
试验项目
质量指标
试验方法
24h或48h阴极剥离
≤6mm
SY/T0315-97附录C
底层断面孔隙率
1级~4级
SY/T0315-97附录E
底层粘结面孔隙率
1级~4级
24h或48h附着力
1级~2级
SY/T0315-97附录H
0℃或-30℃，抗2℃弯曲（普通级涂层厚度，根据工程要求选定试验温度）
无裂纹
Q/CNPC38-2002附录D
0℃或-30℃，抗1.5℃弯曲（加强级涂层厚度，根据工程要求选定试验温度）
无裂纹
抗10J冲击（普通级涂层厚度）
无针孔
Q/CNPC38-2002附录E
抗15J冲击（加强级涂层厚度）
无针孔
30kg耐划伤性
（普通级涂层厚度）
划伤深度≤350um无漏点
Q/CNPC38-2002附录F
50kg掩耐划伤性
（加强级涂层厚度）
划伤深度≤500um无漏点
6、外涂层的修补
采用局部修补的方法来修补涂层缺陷时，应符合下列要求：
a）缺陷部位的所有锈斑、鳞屑、污垢和其他杂质及松脱的涂层必须清除掉。
b）将缺陷部位打磨成粗糙面。
c）用干燥的布、干燥的压缩空气和刷子将灰尘清除干净。
d）在管道下沟前发现的受机械损伤厚度减薄的涂层，应根据受损处保留涂层的厚度决定是否修补。
如保留涂层的厚度达到原涂层厚度的70%以上，则可以不修补。
e）直径小于或等于25mm的缺陷部位，应用环氧粉末生产商推荐的热熔修补棒、双组分环氧树脂涂料或业主同意使用的同等物料进行局部修补。
f）直径大于25mm且面积小于250cm²的缺陷部位，可用环氧粉末生产厂推荐的双组分环氧树脂涂料或业主同意使用的同等物料进行局部修补。
7、外涂层的补口
7.1现场补口宜采用与管体相同的环氧粉末进行热喷涂。
喷涂必须在水压试验前进行，以免因钢管内存水而无法加热到环氧粉末要求的固化温度。
如业主有要求，可以采用无溶剂液体环氧涂料和三层热收缩套（带）补口。
7.2钢管表面的补口区域在喷涂之前必须进行喷射除锈处理，其表面质量应达到GB/T8923要求的Sa2.5级。
处理后的表面不应有油污。
7.3喷射除锈后必须清除补口处的灰尘和水分，同时将焊接时飞溅形成的尖点修平，并将管端补口搭接处15mm宽度范围内的涂层打磨粗糙。
7.4双层环氧粉末涂层补口喷涂的工艺参数及质量检验按以下要求确定：
a）在补口施工开始前应以拟定的喷涂工艺，在试验管段上进行补口试喷，直至涂层质量符合要求。
b）对每天补口施工的头一道口，喷涂后应进行现场附着力检验和厚度检验。
附着力检验的方法是:
喷涂后待管体温度降至环境温度，用刀尖沿钢管轴线方向在涂层上刻划两条相距10mm的平行线，再刻划两条相距10mm并与前两条线相交成30º的平行线，形成一个平行四边形。
要求各条刻线应划透涂层。
然后，把刀尖插人平行四边形各内角的涂层下，施加水平推力。
如果涂层呈片状剥离或两层之间剥离，应调整喷涂参数，直至涂层呈碎末状剥离为止。
c）采用感应式加热器将补口处管体加热到规定温度，允许偏差为±5°，然后按照双层环氧粉末涂层喷涂工艺要求进行喷涂。
要求喷涂厚度与管体涂层要求厚度相同，并与管体涂层搭边不小于25mm。
d）补口后，应对每道口的外观、厚度及漏点进行检测，并做出记录。
1）外观质量:
目测，涂层表面应平整光滑，不得有明显流淌现象。
2）厚度检测:
用涂层测厚仪绕焊口两侧补口区上、下、左、右位置共8点进行总厚度测量，其最小值不得小于管体涂层的最小厚度。
若有小面积厚度不够，可打毛后用双组分环氧涂料进行修补;若厚度不够处的面积超过钢管补口区表面积1/3，则应重新喷涂。
每班应对补口涂层进行一次底层、面层厚度检查，如底层厚度达不到厚度要求，再随机抽查一处;如底层厚度达到最小要求，则该班喷涂厚度合格;如底层厚度达不到最小要求，则该班补口施工不合格，按规定处理，或与业主协商解决。
3）漏点检测:
用电火花检漏仪以5V/um的直流电压对补口区涂层进行检测，如有漏点，应按要求进行处理。
e）不允许使用回收粉末。
7.5如采用双组分无溶剂液体环氧涂料补口，补口施工工艺应满足厂家和业主的技术要求，补口涂层的厚度应同主体涂层的总厚度相同，性能应达到表1要求的阴极剥离、附着力、抗弯曲和抗冲击共四项检验项目的验收指标。
7.6如采用三层热收缩套（带）补口，补口施工工艺应满足厂家和业主的技术要求，底漆涂敷最小厚度为100Km，热收缩套（带）对底漆钢和主体粉末的剥离强度最小为60N/cm，剥离方式应为内聚剥离。
8、工艺流程图
9、作业指导书
9.1钢管表面预处理作业指导书
9.1.1钢管外观检查
a）钢管进厂后，首先要查核钢管材质是否符合用户的要求，其质量是否符合指定技术标准的规定，然后要检查钢管的外观质量和储存条件在吊装和储存过程中应避免钢管损伤和腐蚀，蚀坑深度超标的应降级处理，对有问题的钢管应及时修复和报废，避免因钢管质量问题造成不必要的防腐浪费。
b）逐根对钢管进行目测，发现标志不清的予以剔除。
9.1.2坡口
用自动切割机对钢管两端口进行30°～50°V型坡口，钝边厚度2～2.5mm。
9.1.3除锈
a）按照《抛丸除锈机的操作规程》对钢管表面进行Sa2.5级除锈，钢管表面锚纹深度的大小可改变钢丸级配或抛头角度来调整，保证钢管表面锚纹深度达到工艺要求，定期更换钢丸和抛丸机护板，清扫抛丸机风机，轴瓦，防止钢丸或灰尘残留在风机或轴瓦中引起抛丸机负荷过大而影响除锈效果。
b）除锈后用压缩空气对钢管内进行吹扫，清除钢管表面的浮灰和管内残留的铁砂。
9.1.4缠纸
为了方便管端清理，在钢管两端端口部位进行掩蔽处理，掩蔽宽度可略小于留端宽度，即对钢管端头用宽度为90m高温纸绕钢管一周进行掩蔽处理并粘贴平整服帖，掩蔽缠绕时应注意浆糊涂抹不能超出缠绕位置，以免造成防腐层翘边。
9.2传动系统调节作业指导书
首先按生产任务中防腐钢管的规格，先对传动1，传动2，传动3组成的整个传动系统进行调节，调节的主要项目为传动系统上两个传动轮（主动轮、被动轮）的间距和角度，从而达到钢管在整个传动系统上平稳、快速、有序向前行进。
a）两轮间距的调节方法：
一般来讲两轮间距的最大值以钢管直径的三分之一来定，反之最小值以钢管直径的四分之一来定。
例如φ219×6的钢管，其间距最大值为219÷3=73mm，最小值为219÷4=54.75mm。
这样就可以在传动1、传动2、传动3两侧的丝杆上，用扳手按顺时针方向扭动丝杆螺栓，拉开两轮，并用钢直尺准确测定底座中心与两轮中心点的距离。
如下图所示
b）两轮角度的调节方法
松开两轮底板与底座的固定螺栓，以及底板角度固定螺栓，根据钢管直径的大小来转动底板与整个传动系统轴线的角度，按逆时针方向转动，角度由小变大，角度范围在7.5º～12.5º以内，具体为管径小于等于DN200时，角度≤7.5º，管径DN600≤φ2DN200时，角度8º≥∠≤10º，管径DN1000≤φ≥DN700角度10.5º≥∠≤12.5º。
C）钢管行走的线速度的大小，主要靠提高动力功率和调节两轮角度的大小来控制，动力过高时造成钢管行走不稳，动力适中，两轮角度合适，线速度既不慢钢管也能平稳行进，所以管径越大。
角度越大，传动1、传动2、传动3之间的线速度递次增加要适当，一般以传动3为X（设定值时）传动2为X+1，传动1为X+2，开启待动3时，接管接头一追上传动2，就应开启待机2为X+1，时钢管向前平稳进行。
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