3 PE防腐钢管喷涂工艺成型技术研究
摘要：本文对钢制管道3PE外防腐涂覆的新方法即3PE喷涂法与传统的方法进行分析对比，分析得出了此新方法不仅解决了传统的一次成膜法中存在的钢管焊缝上与管体涂层不一致等问题，而且也大大降低了生产作业线的能耗和运转精度，指明了3PE喷涂法在3PE外防腐涂覆的应用中的优越性。
关键词：3PE；防腐钢管；喷涂工艺
0前言
埋地钢制管道所采用的3PE（三层聚乙烯）防腐层特指底层为环氧防腐层、中间为黏结剂层、外层为聚乙烯的防腐层所构成的钢管外防腐层。目前，我国普遍采用的生产工艺是环氧粉末静电喷涂，胶粘剂和聚乙烯由挤出机挤出沿钢管轴线缠绕并由辊压轮滚压成型。此方法存在一个普遍的问题，即由于辊压，螺旋焊缝钢管或直缝钢管在焊缝处的涂层厚度一般只有管体涂层厚度的80%左右。为了增加焊缝处的厚度，只能增加管体的涂层厚度，非常浪费材料。而且我国所生产的∮219以上的钢管大多是螺旋焊缝钢管。
"3PE喷涂法"就是3种涂料都采用粉末状及静电热喷涂。此方法不存在辊压，即解决了螺旋焊缝钢管焊缝上涂层厚度薄的问题，而且在生产作业线上省去了塑料挤出机等设备，从而降低了能耗和运转精度。
13PE侧向挤出缠绕法
目前，我国国内3PE防腐钢管的生产厂家大多采用"环氧粉末喷涂、胶粘剂及聚乙烯侧向挤出，缠绕滚辊压"的生产工艺（图1-1）。即将抛丸除锈后的钢管用中频加热到210～220℃，把最底层的环氧粉末喷涂在钢管外表面上，待环氧粉末还处于熔融状态，由挤出机将胶粘剂和PE挤成片状，将其缠绕到螺旋前进的钢管上，再由辊压轮压平，水冷却。
图1-1
采用这种方法主要是由于所用涂料本身的形态所决定的：环氧粉末是粉末状，胶粘剂和PE是颗粒状。所以只能采用静电喷涂和塑化挤出缠绕的方法。
由于钢管螺旋前进，在生产作业中要求钢管运动速度相对平稳均匀，而且每根管与管之间要相对同心，以防止两根管端面有太大的跳动，就需要采用目前常用的内外定心方式。即内定心用管接头（图1-2），外定心采用不可移动的下置托辊（图1-3）。
图1-2图1-3
虽然考虑到螺旋焊接钢管存在焊缝高度，辊压轮会把焊缝顶端的PE层压薄，在辊压轮外部都采用了橡胶来降低辊压轮外表硬度。但其焊缝上防腐层厚度仍就很难保证，一般焊缝顶端的涂层厚度只达到管体的80%左右。
采用侧向缠绕还需要较高的运转精度，要根据聚乙烯膜片的宽度，设定合理的钢管轴向送进与转动的速比，使聚乙烯膜片搭缠到钢管上时的宽度正好是螺距（钢管转动1周轴向行进的距离）的整数倍，达到厚度的均匀。
在其它方面，胶粘剂及聚乙烯挤出机的功率都在300～550kW，生产作业线的用电量很大。挤出机的长度在5～7m左右，占地面积较大，且设备成本高，维修量大。在生产过程中收回的已成型的涂料不能够重复利用，浪费比较严重。
23PE喷涂法
随着近几年涂料工业的不断发展，现在胶粘剂和PE都已经能够制成粉末状，使3PE防腐钢管可以全部采用静电喷涂的方法来施工作业。
在3PE喷涂法的作业线（图2-1）中，根据涂层厚度的要求，FBE层喷涂需用6把枪，胶粘剂层喷涂需用12把枪，PE层需用24至32把枪。在生产过程中回收的粉末，由于是3种涂料的混合物，可以重新利用，再用3把枪将回收的混合料与其它3种涂料同时喷涂到胶粘剂层和PE层中间，从而大大提高了原材料的利用率，降低了成本。虽然3PE喷涂法所应用的喷枪数量较多，但若喷枪布置合理并不需要占用很大的空间（见图2-2）。
图2-1
图2-2
由于生产过程中热量不断损失，PE层喷涂到被加热的钢管上，表面已经达不到完全塑化，所以需要增加一套红外（或火焰）加热装置来补充热量，使PE表层得到充分的塑化并使涂层平整并具有一定的光泽度。
采用3种涂料同时喷涂的方法，就省去了挤出机和下置辊压轮，使螺旋焊缝钢管外表面涂层保持均匀，解决了螺旋钢管焊缝上涂层的厚度减薄的问题。而且应用该方法对管与管之间的定心和端面错位及相对同步的要求也不高。同时也降低了对设备运转精度的要求。
3结论
3PE喷涂法与传统的侧向挤出缠绕法相比，不光解决了传统方法中螺旋焊接钢管焊缝处防腐层减薄的问题，提升了产品质量，而且将作业线设备减化，降低了运转精度。尤其省去了两台挤出机，即节省了空间又降低了生产线的耗电量。随着近几年国家对非居民用电价格的提高，3PE喷涂法在耗电量上的优势将更加明显。总之，3PE喷涂法与传统的侧向挤出缠绕法相比，不光质量更容易控制，其生产成本也大大降低。在3PE防腐被广泛应用于我国油气管道建设中的今天，3PE喷涂法势必会以其优势在市场中得到规模运用。
参考文献:
[1]许传新.钢质管道3LPE外防腐涂覆的新方法.管道技术与设备，2008（3）：54-56.
[2]乔军平.钢质管道三层PE防护涂层常见缺陷分析.腐蚀与防护，2007（11）：590-594.
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