大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝及其生產線的製作方法

2023-05-05 13:13:31

專利名稱：大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝及其生產線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種管材的防腐處理工藝及其生產線，更具體地說是指一種大型鋼管防 腐塗層自動塗裝工藝及其生產線。
背景技術：
大型鋼管通常是指直徑在0.5-2.4米、長度為12 90米的鋼質管道。近年來，隨著 我國國民經濟的快速發展，越來越多的大型鋼管應用於港口碼頭、海洋工程和市政工程。 為了有效地控制大型鋼管的腐蝕，延長大型鋼管的使用壽命，保證基礎設施的安全運行， 需要對鋼管進行表面防腐處理。最常使用的防腐處理方法是在鋼管的表面塗裝防腐塗 料。目前國內外大型鋼管的防腐塗裝主要採用人工塗裝、熔融環氧粉末自動塗裝和三層 PE塗裝等三種方式。
其中，人工塗裝的方式主要使用溶劑型塗料對大型鋼管塗裝，先將鋼管表面經人工 噴砂或機械拋丸處理後，然後採用人工輥塗或噴塗方式，將塗料塗裝在鋼管表面。採用 上述人工塗裝方式，雖然能實現鋼管的防腐處理，但存在著以下缺陷(1)由於塗料中 有機溶劑的含量較高，塗層在千燥過程中有機溶劑會大量揮發，這樣不僅會汙染環境， 而且工作環境差，作業強度大，對操作人員的健康存在隱患；(2)同時由於大型鋼管在 人工塗裝時無法原地滾動，再加上施工所需塗料的粘度不能太高，通常塗料中有機溶劑 的含量有時高達15%以上，這會造成塗裝後漆膜流掛，產生上薄下厚的不均勻現象，大 大降低了鋼管塗層的整體防腐性能。(3)大型鋼管的人工塗裝一般在室內敞開的環境或 露天進行，由於施工環境和天氣等自然條件的限制，可進行塗裝作業的時間依賴於天氣 情況，無法保證大型鋼管的塗裝作業質量、進度和效率；同時在塗料塗裝完成後，塗層 的固化是在自然環境下完成，所以還具有固化時間長，佔用的施工場地大的特點。
熔融環氧粉末自動塗裝過程是在機械流水線上自動完成的。大型鋼管在傳動系統上 當螺旋滾動前進時，鋼管表面經拋丸機除鏽處理後，接著經中頻感應將鋼管加熱到一定 的高溫後，然後迅速將環氧樹脂粉末用靜電噴塗方式塗裝到鋼管表面，環氧粉末接觸到 高溫鋼管後立即熔化成膜並附著在鋼管表面，最後再經快速水冷使塗層迅速冷卻固化。 與人工塗裝相比較，其自動化程度明顯提高，並且塗層的施工、固化均不受周圍環境及 天氣的影響，工人勞動強度低，作業效率高。但作為單一的塗層體系，在國外鮮見其應
4用實例，這主要是因為在塗層的施工過程中，其溫度變化太大，而鋼管和塗層的膨脹系 數又不同，使得其塗層存在很高的內應力，在外力作用下容易被破壞；而破損後的塗層 則很難在施工現場採用相同的施工工藝進行修復。
而三層PE塗層自動塗裝生產線主要應用於埋地鋼管的防腐塗裝，其加工的鋼管長 度大多只能在十幾米左右，對於更長的鋼管則不能加工。因此三層PE不能適用大型鋼 管的防腐塗層的施工，而且三層PE塗層使用鮮見用於港口碼頭及海洋工程中。
目前已經公開的大型鋼管自動塗裝生產線，例如中國專利公開號為CN1673604A、 CN1672809A和中國專利授權公告號為CN1122772C的專利文獻中，披露的是採用底漆 加膠帶纏繞或PE作為塗覆料，而對於採用高固體含量塗料的自動塗裝生產線則鮮有報 道。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種使用高固體含量塗料 且塗裝生產效率高、環境汙染小、塗層抗衝擊強度好的大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝。
本發明所要解決的另一個技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種使用高固體含 量塗料且塗裝生產效率高、環境汙染小、塗層衝擊強度好的大型鋼管防腐塗層自動塗裝 生產線。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為該大型鋼管防腐塗層自動塗裝工 藝，其特徵在於包括下述步驟
① 將鋼管放置到鋼管傳送機構上，開啟鋼管傳送機構，鋼管首先經過去溼除汙機， 去除鋼管表面的油汙及水分；
② 去溼除汙後的鋼管進入自動拋丸機，去除鋼管表面的鏽層及氧化層，使鋼管表 面滿足噴漆前的清潔度和粗糙度的要求；
③ 接著鋼管進入預熱烘房內，將待噴漆的鋼管加熱到第一溫度值，該第一溫度值 的取值範圍在所使用塗料的固化溫度減去4(rC至所使用塗料的固化溫度減去2(TC之間；
經加熱後的鋼管進入噴漆房，噴塗機將具有第二溫度值的塗料噴塗到鋼管表面， 該第二溫度值的取值範圍在所使用塗料的固化溫度減去4(TC至所使用塗料的固化溫度
減去2crc之間；
◎噴裝了塗料的鋼管進入漆膜固化房內，設置在漆膜固化房內的熱風循環系統送
出熱風，將鋼管加熱到所使用塗料的固化溫度範圍內；
⑥ 鋼管進入冷卻房內進行快速冷卻；冷卻房內可以使用風冷、水冷及其它冷卻方式 冷卻鋼管；其中風冷可以使用自然風冷卻也可以使用冷空氣冷卻；
⑦ 若冷卻後的鋼管需要噴裝多道漆層，則再依次進入下一個由噴漆房、漆膜固化房 和冷卻房組成的噴漆固化單元進行第④、第⑤、第⑥步驟的操作；直至完成全部的塗裝作業。
本方法根據所使用塗料的固化溫度設置預熱烘房內的第一溫度值即鋼管的預熱溫 度和塗料噴出的溫度即第二溫度值，這樣鋼管和塗層同步加熱，大大加快漆膜的固化速 度，減少塗層的固化時間。
為了進一步降低塗料中溶劑的揮發對環境造成的汙染，並減少漆膜的針孔，所述的 塗料中溶劑含量可以小於io%。
較好的，所述的漆膜固化房內採用熱空氣循環加熱工藝，這樣成本低，安全且改善 塗層的固化環境。
所述的噴塗機可以採用高壓無氣噴塗機，塗料經自動加熱機構塗料加熱後進入所述 高壓無氣噴塗機的塗料入口，塗料加熱後進入高壓無氣噴塗機到噴出所用的時間控制在 3分鐘內。採用高壓無氣噴塗機可以方便的控制塗料的噴出溫度、固化劑與塗料的混合 時機以及從塗料加熱到噴出的時間。
大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線包括帶動鋼管旋轉並沿鋼管中心水平移動前行 的鋼管傳送機構、用於去除鋼管表面油汙及水分的去溼除汙機、用來去除鋼管表面鏽層 及氧化層的自動拋丸機和將待噴漆鋼管進行預加熱的預熱烘房，所述自動拋丸機放置在 所述去溼除汙機和預熱烘房之間，其特徵在於在所述的預熱烘房之後還設置有噴漆固 化單元，該噴漆固化單元由依次前後成直線分布的噴漆房、漆膜固化房和冷卻房組成， 其中噴漆房內設置有向鋼管表面噴裝防腐塗層的噴塗機，而所述的漆膜固化房內設有熱 風循環系統。
本發明中噴漆固化單元的設置，漆層的塗裝、固化和冷卻均採用機械自動化操作代 替了傳統工藝中的手工塗刷、自然環境中依靠自然條件固化和冷卻，塗裝作業效率高，
尤其是漆膜的固化時間大大縮短，由傳統方法的24小時縮短到本專利方法的20分鐘之 內，塗裝作業效率提高IO倍以上；而且避免了自然環境因素對漆膜固化和冷卻的不利 影響，塗層的耐衝擊強度大幅度提高；同時還避免了溶劑的揮發對環境和操作人員造成 的汙染。
所述的鋼管傳送機構可以包括有間隔、等高設置的多個滾輪組，每個滾輪組又由並 列分布且同向轉動的兩個滾輪組成，並且相鄰的兩個滾輪組之間的距離滿足鋼管在輸送 時至少同時位於兩個滾輪組之上，當然，也可以採用現有技術中的其它傳送機構。
所述的噴漆固化單元中僅設置兩個滾輪組，且兩個滾輪組分別位於噴漆房之前和冷 卻房之後；這樣從塗層噴裝到鋼管上至漆膜固化、冷卻的過程中，噴裝的段落不會接觸 到滾輪，避免了漆層與鋼管傳送機構之間因為粘連而造成的漆膜破壞。
所述預熱烘房內可以設有位於所述鋼管的下方兩側且斜向鋼管設置的噴嘴，所述噴 嘴與熱空氣源相連。該加熱方式加熱速度快，所需設備和加熱源易得。
較好的，所述的噴塗機可以釆用高壓無氣噴塗機，所述高壓無氣噴塗機連接塗料自
6動加熱裝置；所述的塗料自動加熱裝置可以連接在高壓無氣噴塗機的入口，也可以連接 在高壓無氣噴塗機的中部即高壓無氣噴塗機的泵和塗料噴出通道之間；利用高壓無氣噴 塗機的特點，可以將塗料加熱後以霧狀噴出，從而可以大幅度降低塗料中溶劑的含量， 進而加快漆膜的固化。
上述方案中，較好的，所述的噴漆固化單元可以按漆層設置多個，當漆層需要三層 時，該噴漆固單元可以有三個，分別依次呈直線分布；這是因為考慮到大型鋼管的塗裝 通常需要進行底漆、中間漆和面漆三層塗裝而特別設計的。
與現有技術相比較，由於本發明所提供的大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝及其生產 線是在一條生產線上實現鋼管的去溼除汙、表面處理、預加熱、噴漆等工序的連續自動 化作業，且結合鋼管預熱及高壓無氣自動加熱噴塗技術，實現了大型鋼管的自動塗裝連 續作業，故本發明與傳統的手工塗裝作業方式相比較，極大地降低了工人的勞動強度， 提高了生產效率(它的塗裝作業效率可提高10倍以上)；塗料中的溶劑含量可以從傳統 的40~60%降低到10%以下，有機溶劑的揮發量減少了4 6倍，因而減少了有機溶劑的 揮發對環境所造成的汙染，節約了能源消耗，最大限度地避免了塗裝作業環境對塗裝質 量的不利影響。與熔融環氧粉末塗層相比較，塗層的耐衝擊強度大幅度提高，將穩定達 到或超過國標要求(50kg*cm);因此本發明大大縮短了作業時間，降低了生產成本，並 能確保大型鋼管塗層的防腐施工質量及防腐性能，這在實際試製中，取得了意想不到的 技術效果，所以值得在現有大型鋼管中推廣應用。


圖1為本發明中生產線的流程框圖； 圖2為圖1中A-A向的剖面結構示意圖； 圖3為圖1中B-B向的剖面結構示意圖； 圖4為圖1中C-C向的剖面結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
如圖1所示，該大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線包括鋼管傳送機構l、去溼除
汙機2、自動拋丸機3、預熱烘房4和由噴漆房5、漆膜固化房6和冷卻房7組成的噴漆 固化單元，本實施例中需要塗裝底漆、中間漆和面漆三道漆，因此前後依次呈直線分布 設置有三個固化單元，即第一噴漆固化單元、第二噴漆固化單元和第三噴漆固化單元。 其中所述的鋼管傳送機構1包括有間隔、等高設置的多個滾輪組，每個滾輪組又由 並列分布且同向轉動的兩個滾輪組成，每組滾輪組中的滾輪的軸心連線傾斜於水平面， 以使鋼管在其上能夠螺旋前進;並且鋼管8在輸送時至少同時位於二組相鄰的滾輪組上，每個噴漆固化單元中僅設置兩個滾輪組，且該兩個滾輪組分別位於噴漆房5之前和冷卻 房7之後。
所述的去溼除汙機2採用燃氣鍋爐用柴油燃燒器，也可以採用現有的其它設備；自 動拋丸機3則採用常規的設備；預熱烘房4內在鋼管8的下方兩側、斜向鋼管8設置有 二個噴嘴，請參見圖2，各噴嘴與熱空氣源相連，從鋼管8的下方兩側斜向鋼管噴出熱 空氣以加熱鋼管8。
各噴漆房5內均設置有高壓無氣噴塗機9，高壓無氣噴塗機的噴嘴位於鋼管8的上 方並斜向鋼管8，請參見圖3，該高壓無氣噴塗機中塗料的入口與塗料自動加熱裝置的 出口相連，其中塗料自動加熱裝置採用常規的塗料加熱裝置即可；每個漆膜固化房6內 均設置有熱風循環系統，該熱風循環系統也採用常規技術；本實施例中的冷卻房7均採 用自然風冷卻(若需要也可以採用空調冷風)。
本實施例中的鋼管8需要噴裝三道漆層，即底漆為環氧樹脂，其溶劑含量約為8%、 固化溫度為90士10。C，中間漆採用環氧樹脂，其溶劑含量約為6%、固化溫度為90士10 °C，面漆採用環氧樹脂，其溶劑含量為1%、固化溫度為90土1(TC。
使用上述防腐塗層自動塗裝生產線的大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝如下
① 將待噴裝的直徑為1.8米、長度為60米的大型鋼管8用合適的起重機構吊放到 鋼管傳送機構l上，開啟鋼管傳送機構，每組滾輪組的兩個滾輪同向轉動，使鋼管8在 滾輪組之間螺旋前進；當鋼管8經過去溼除汙機2時，柴油燃燒器產生的燃燒火焰噴向 鋼管表面，清除掉鋼管8表面的水分和油汙；
② 去溼除汙後的鋼管8進入自動拋丸機3，去除鋼管表面的鏽層及氧化層，使鋼 管表面滿足噴漆前的清潔度和粗糙度的要求；
③ 接著鋼管8進入預熱烘房4內，如圖2所示，二個噴嘴將熱空氣流從鋼管8的 斜下方吹向鋼管8，將鋼管8加熱到第一溫度值50-7(TC，然後輸送到噴漆房5;
自動加熱機構將油漆加熱到第二溫度值50-70'C後送入高壓無氣噴塗機，與固 化劑混合均勻以霧狀、從鋼管8的斜上方噴塗到鋼管8表面；如圖3所示；控制油漆從
進入高壓無氣噴塗機到噴出的時間為3分鐘內；
⑤ 底漆噴裝完成後，鋼管進入漆膜固化房6內，設置在漆膜固化房內的熱風循環 系統送出熱風，如圖4所示，熱風從鋼管8的兩側對向吹向噴裝了底漆的鋼管，將鋼管 8加熱到90土10。C，以使底漆的漆膜快速固化，並且熱風循環帶走底漆中揮發出的溶劑；
⑥ 然後，鋼管8進入冷卻房7內，自然風從鋼管8的兩側吹向鋼管8，以使其快 速冷卻；
由於噴漆固化單元中僅在噴漆房5之前和冷卻房7之後設置兩個滾輪組，因此底漆 噴裝開始到漆膜固化、冷卻的整個過程中，已噴塗的段落不會接觸到滾輪，因此沒有冷 卻的漆層不會與滾輪接觸破壞漆膜。⑦底漆冷卻後的鋼管8依次進入第二噴漆固化單元和第三噴漆固化單元，重複步 驟④、⑤、⑥；其中第二噴漆固化單元中的噴漆房中自動加熱機構將中間漆加熱到 50-70'C後進入高壓無氣噴塗機，漆膜固化房內的溫度為卯士10。C;第三噴漆固化單元 中的噴漆房內的進入高壓無氣噴塗機的面漆的溫度為50-70°C，漆膜固化房內的溫度為 90±10°C。
至此該大型鋼管8的噴裝作業完成。
本實施例中未涉及部分均與現有技術相同。
採用上述自動化生產線在大型鋼管上噴裝三層防腐塗層，每道漆從噴裝到固化後冷 卻完成只要20分鐘的時間，因此三道漆全部完成僅需1個小時，大大縮短了作業時間， 提高了生產效率，並且因為全程自動化操作，漆層的塗裝質量也大大提高。
權利要求
1、一種大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝，其特徵在於包括下述步驟①將鋼管放置到鋼管傳送機構上，開啟鋼管傳送機構，鋼管首先經過去溼除汙機，去除鋼管表面的油汙及水分；②去溼除汙後的鋼管進入自動拋丸機，去除鋼管表面的鏽層及氧化層，使鋼管表面滿足噴漆前的清潔度和粗糙度的要求；③接著鋼管進入預熱烘房內，將待噴漆的鋼管加熱到第一溫度值，該第一溫度值的取值範圍在所使用塗料的固化溫度減去40℃至所使用塗料的固化溫度減去20℃之間；④經加熱後的鋼管進入噴漆房，噴塗機將具有第二溫度值的塗料噴塗到鋼管表面，該第二溫度值的取值範圍在所使用塗料的固化溫度減去40℃至所使用塗料的固化溫度減去20℃之間；⑤噴裝了塗料的鋼管進入漆膜固化房內，設置在漆膜固化房內的熱風循環系統送出熱風，將鋼管加熱到所使用塗料的固化溫度範圍內；⑥鋼管進入冷卻房內進行快速冷卻；⑦若冷卻後的鋼管需要噴裝多道漆層，則再依次進入下一個由噴漆房、漆膜固化房和冷卻房組成的噴漆固化單元進行第④、第⑤、第⑥步驟的操作；直至完成全部的塗裝作業。
2、 根據權利要求l所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝，其特徵在於所述的 塗料中溶劑含量小於10%。
3、 根據權利要求l所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝，其特徵在於所述的 漆膜固化房內採用熱空氣循環加熱。
4、 根據權利要求l所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝，其特徵在於所述的 噴塗機為高壓無氣噴塗機，所述塗料從進入該高壓無氣噴塗機到噴出所用的時間控制在 3分鐘內。
5、 一種大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線，包括帶動鋼管旋轉並沿鋼管中心水平 移動前行的鋼管傳送機構、用於去除鋼管表面油汙及水分的去溼除汙機、用來去除鋼管 表面鏽層及氧化層的自動拋丸機和將待噴漆鋼管進行預加熱的預熱烘房，所述自動拋丸 機放置在所述去溼除汙機和預熱烘房之間，其特徵在於在所述的預熱烘房之後還設置 有噴漆固化單元，該噴漆固化單元由依次前後成直線分布的噴漆房、漆膜固化房和冷卻 房組成，其中噴漆房內設置有向鋼管表面噴裝防腐塗層的噴塗機，而所述的漆膜固化房 內設有熱風循環系統。
6、 根據權利要求5所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線，其特徵在於所述的鋼管傳送機構包括有間隔、等高設置的多個滾輪組，每個滾輪組又由並列分布且同向 轉動的兩個滾輪組成，並且相鄰的兩個滾輪組之間的距離滿足鋼管在輸送時至少同時位 於兩個滾輪組之上。
7、 根據權利要求6所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線，其特徵在於所述 的噴漆固化單元中僅設置兩個滾輪組，且兩個滾輪組分別位於噴漆房之前和冷卻房之 後。
8、 根據權利要求5所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線，其特徵在於所述 預熱烘房內設有位於所述鋼管的下方兩側且斜向鋼管設置的噴嘴，所述噴嘴與熱空氣源 相連。
9、 根據權利要求5所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線，其特徵在於所述 的噴塗機為高壓無氣噴塗機，所述高壓無氣噴塗機連接塗料自動加熱裝置。
10、 根據權利要求5至9任一權利要求所述的大型鋼管防腐塗層自動塗裝生產線，其特徵在於所述的噴漆固化單元有三個，分別依次呈直線分布。
全文摘要
本發明涉及到一種大型鋼管防腐塗層自動塗裝工藝及其生產線，該塗裝工藝為鋼管在鋼管傳送機構的傳送下依次進入去溼除汙機、自動拋丸機、預熱烘房、噴漆房、漆膜固化房和冷卻房各機構內，經過去汙除溼、表面處理、預加熱後進入噴漆、漆膜固化、和冷卻工序；該生產線包括鋼管傳送機構、去溼除汙機、自動拋丸機和預熱烘房，所述自動拋丸機放置在所述去溼除汙機和預熱烘房之間，其特徵在於在所述的預熱烘房之後還設置有噴漆固化單元，該噴漆固化單元由依次前後成直線分布的噴漆房、漆膜固化房和冷卻房組成，其中噴漆房內設置有向鋼管表面噴裝防腐塗層的噴塗機，而所述的漆膜固化房內設有熱風循環系統。本發明是在一條生產線上連續自動化作業，生產效率高，塗裝質量好，且避免了環境的汙染。
文檔編號B05C21/00GK101607247SQ200910100679
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月15日 優先權日2009年7月15日
發明者史嶽明, 熊信勇 申請人:史嶽明