鋼管涂裝用粉末涂料

1、鋼管涂裝用粉末涂料11 . 7. 1涂層鋼管對粉末涂料的要求涂層鋼管主要用于防腐蝕方面，當然，用于輸水管還要求衛(wèi)生性， 有些輸送液體中含有泥砂，則還要求耐磨性，用于輸送高溫液體的， 應要求具有耐溫性等。但作為管道粉末涂料，主要要求具備以下性能。(1)抗腐蝕能力強涂膜具有良好的抗化學藥品性、 抗溶劑性，能夠 抵御輸送介質中的H2S、CO2、。2、CH2、H2及酸、堿、鹽等有機 物質的化學腐蝕，并能長期接觸含鹽地下水、海水、土壤中微生物產(chǎn) 生的各種有機酸等腐蝕物質。(2)附著力好粉末涂料成膜后應與鋼管基體牢固地結合起來，不起 層。一般說來，熱固性粉末涂塑比熱塑性粉末涂膜的結合力好。熱塑 性粉末的涂

2、層厚，線膨脹系數(shù)與鋼不同，隨著使用時間的增長和管道 中的抽吸，涂膜容易脫落。因此，除了對鋼管表面認真的預處理，例 如拋丸噴砂，增加麻面提高結合力外，王要應改善粉末涂料的黏結性 能。(3)涂膜應堅韌耐磨、抗沖擊、抗彎曲性優(yōu)良熱固性粉末，如環(huán)氧 樹脂粉末涂料的附著力雖好，但涂膜薄，韌性較差，用作管道粉，應 承受輸送流體的摩擦沖擊。(4)涂膜的吸水性小特別是輸送液體的管道，粉末涂層形成涂膜后 的吸水率低，聚乙烯的吸水率較低，其他樹脂涂料的吸水率不如聚乙 烯低，需要改善性能。(5)耐應力開裂開裂性能要好(6)衛(wèi)生性良好雜質。許多涂膜都是因應力開裂而壽命較短， 所以 涂料的耐應力輸水管道涂膜必須符合衛(wèi)生

3、標準， 不能析出有害人體的(7)粉末的粒度合適，流動性好粉末涂裝施工過程，無論是流化床 法、吸涂法、靜電噴涂等方法，都要求粉末具有良好的流動性，因此, 粉末涂料的粒度 及其分布要合理，顆粒應圓滑，流動性良好。(8)耐候性良好用于結構管道，特別是戶外工程的，粉末涂料應耐 紫外線照射，需要進行加速老化實驗。(9)耐溫性適宜使用溫度范圍較寬。一般涂膜的耐溫性能應達到一 3080 C ,特殊情況下應滿足高溫度條件下使用。(10)使用壽命長 因為管道工程的施工難度大、工程造價高，所以 鋼管粉末涂裝后應經(jīng)久耐用，在滿足上述各項要求的同時，綜合使用 壽命較長，般應達到30年以上。適用鋼管粉末涂裝的粉末很多，

4、但 從經(jīng)濟實用的角度，僅介紹以下幾種粉末涂料。11.7.2熔結環(huán)氧粉末涂料(1)熔結環(huán)氧粉末分類 熔結環(huán)氧粉末屬熱固t't94V ,也叫重防 腐環(huán)氧粉末，英文簡稱FBE。熔結環(huán)氧粉末按用途分：管道內噴涂用 粉、管道外噴涂用粉、石油鉆管用粉。管道外噴涂用粉又分為 單涂 層粉、雙涂層粉、三層結構防腐用粉。熔結環(huán)氧粉末按固化條件分為：快速固化和普通固化兩種類型?？焖俟袒勰┑墓袒瘲l件為230 C/0.52mi n ,主要用于管道外 噴涂或三層防腐結構，由于固化時間短、生產(chǎn)效率高，適合于流水線作業(yè).普通固化粉末的固化條件為 230 C/5min_以上，因為固化時間長，涂層流平好，適合于管道內表

5、面噴涂。(2)熔結環(huán)氧粉末的防腐特點熔結環(huán)氧粉末的基料是環(huán)氧樹脂，在其結構中含有高極性和活 性的環(huán)氧基，能與金屬表面形成化學鍵，提高與金屬的結合力。固化 劑采用胺類和酚類材料，屬于加成固化反應，沒有小分子揮發(fā)物放出， 不會形成針孔，這對涂膜的防腐性至關重要。在普通環(huán)氧樹脂結構中，環(huán)氧基只在端基上，因此涂膜交聯(lián)密 度低，雖然柔韌性好，但防腐性和耐高溫性差。熔結環(huán)氧粉末使用的 環(huán)氧樹脂是酚醛改性環(huán)氧樹脂，即在雙酚 A環(huán)氧樹脂的基礎上引入 部分苯酚甲醛或甲酚甲醛環(huán)氧樹脂，這兩種樹脂都是多官能度熱塑性 酚醛環(huán)氧樹脂，反應性很強，涂膜具有優(yōu)異的耐熱性、耐化學品性及 很高的玻璃化溫度和硬度，但交聯(lián)密度大，

6、屈撓性差，須與雙酚A環(huán)氧樹脂摻混，才能生產(chǎn)出既有屈撓性，又有很好防腐性的粉末。 酚 類固化劑是帶有酚羥基的線型酚醛樹脂或多官能鄰甲酚甲醛樹脂，線型酚醛固化劑的結構和玻璃化溫度與雙酚 A環(huán)氧樹脂相似，能與環(huán) 氧樹脂很好融合，并有很好的顏填料潤濕性。此固化劑高溫下與環(huán)氧 樹脂反應性極強，能形成柔韌致密的涂膜，具有良好的物理化學性能， 適合于長輸管線的防腐。而鄰甲酚甲醛樹脂是種多官能度的固化劑， 與酚醛改性環(huán)氧樹脂結合可得到抗高溫、 抗化學品性的涂膜，適合于 石油鉆管的防腐。熔結環(huán)氧粉末選擇表面處理的鈦白粉、銘綠、鐵紅等無機顏料, 這些顏料除具有很好的耐腐性外，可以消除涂膜與鋼管之間的氣泡。另外考慮

7、到陰極保護，顏料應避免磁性及導電性物質。填料主要有超 細石英粉、云母、三聚磷酸鋁等惰性填料，加入這些有利于降低涂膜 的收縮和膨脹系數(shù)，填料一般要用偶聯(lián)劑處理，偶聯(lián)劑分子端與無機 料連成整體，提高了涂膜的致密性和附著力，降低了吸水性，增強了 耐鹽霧、耐海水及耐陰極剝離的能力。熔結環(huán)氧粉末還加不同種類的助劑，用以調整加熱熔化時的流 變性能和膠化時司，消除膜內及界面氣泡，并提高耐水性能。熔結環(huán)氧粉末比普通裝飾環(huán)氧粉末的加工工藝復雜，而且涂料 要經(jīng)過表面處理，因此流動性好，很少出現(xiàn)堵槍、結塊現(xiàn)象。(3)熔結環(huán)氧粉末的涂裝方法單層熔結環(huán)氧粉末施工(簡稱FBE)a先將鋼管預熱，去除水分、去除表面雜物和疏松

8、的氧化皮。b拋丸噴砂，使鋼管露出金屬銀白色，徹底云除氧化皮及雜物，一般拋丸后錨紋深度達到50100Um ,并用風吹除灰塵。c用中頻感圈加熱鋼管，加熱溫度根據(jù)鋼管壁厚和生產(chǎn)速度定， 一般使鋼管溫度達到230 C左右。d噴粉用摩擦噴槍，控制好噴粉距離和噴粉量，均勻地將熔結粉 末噴涂鋼管表面，特別是焊縫處耍噴涂好。根據(jù)不同的生產(chǎn)速度以及 對膠化、固化的溫度和時間要求，選擇合適的粉末。固化時間 一般 11.5min_ ,涂膜普通級300 500um ,加強級可達700um。e冷卻。應水冷、噴水快冷，終止反應，以防過熱。f檢測。當溫度降到90 c以下時，進行涂膜性能檢測。三層防腐結構與施工（三層PE）三

9、層PE結構的第一層為熔結環(huán)氧粉末涂層（FBE）,使鋼管與以 后的涂層牢固地結合在起，并具有很好的耐化學品性和抗陰極剝離能 力，F(xiàn)BE層厚度約50130um ,第二層為擠出涂覆的膠黏劑薄膜 纏繞在第一層上，中間層約200um。第三層是聚乙烯薄膜，同樣用 擠出機擠出，纏繞在膠黏劑外，形成約 3mm厚的涂層。三層PE將 FBE的高黏結性、耐腐蝕性與聚乙烯的抗潮濕、電絕緣、耐沖擊等性 能結合起來，形成理想的涂層。三層PE使用壽命在40年以上，歐洲應用最廣，我國自995年引進消化，建了幾條三層 PE防腐生產(chǎn) 線，陜京輸氣管道、庫都管道共計 2000km左右都使用三層PE結 構涂層。雙層熔結環(huán)氧粉末結構與

10、施工雙層環(huán)氧由兩種不同性能的環(huán) 氧粉末在噴涂過程中一次噴涂成膜，底層為普通單層環(huán)氧粉末涂層， 提供防腐性和附著力，外層為增強性環(huán)氧粉末涂層，用于抗機械損傷； 兩層中間是混合層，因為兩層的基料具有相同的分子結構， 所以具有 較好的相容性，可形成個有機的整體，整個涂層厚度在 625 1000um ,使用溫度可達115 C,適用于各種管徑的鋼管防腐涂裝， 也適用于各種管件及補口的防腐涂裝。雙層環(huán)氧粉末涂層的施工較簡單，把噴槍分成三組，第一組噴涂 底層粉末，第二組噴涂外層粉末，第三組噴涂回收粉末。噴涂的粉末 可單獨回收，也可以一起回收。試驗項日質量指標試驗方法外觀色澤均勻.無結塊目測固化時間/min1

11、 80 C<5230 C< 1 .5膠化時間/s180 C< 90GB/T 6 554 2003230 C< 30熱特性符合環(huán)氧粉末生產(chǎn)廠家給定特性不揮發(fā)物含量/%A 99.4粒度分布/%150um篩上粉末< 3. 0250um篩上粉末< 2 .0密度/ (g / cm 3)1.31.5GB 4472 -1984磁性物含量/%<0.002JB/T 657002007（4）熔結環(huán)氧粉末的性能熔結環(huán)氧粉末涂料的性能見表1-2應該指出，每一廠家生產(chǎn)的環(huán)氧粉末不盡相同，涂裝前應按上述 性能進行檢查。另外還應索取生產(chǎn)廠家試驗室試件的涂層質量記錄， 并與相應的鋼管

12、涂層標準進行對照，只有各項性能符合要求時方可投 入使用。表11 一 2環(huán)氧粉末涂料性能11 . 7. 3線型低密度聚乙烯粉末涂料（1）聚乙烯樹脂的種類 聚乙烯（PE）有多種結構和性能，按照密度 和結構分低密度聚乙烯（LDPE）,密度為0 .9100 .9 2 5g /Cm3, 中密度聚 乙烯（MDPE）,密度為0. 92 60. 9 40g /Cm3;高密 度聚乙烯（HDPE）,密 度為0 .9 410 .9 6 5g /bm。,線型低密 度聚乙烯（LLDPE）,密度為0 .91 30.945g 允m。，超高分子聚 乙烯（uHMwPE）,密度為0. 9350 .9 45g /Cm3。用作粉末涂

13、 料，最早曾用高密度聚乙烯（HDPE）粉末，采取干混法生產(chǎn)PE粉， 只是流動性差，涂膜不光滑，后來逐漸被淘汰。以后選用高熔融指 數(shù)的低密度聚乙烯（LDPE）樹脂作民用粉，如冰箱架、衛(wèi)生間掛具、 自行車車 筐等，沿用至今，因為它流平性好，涂層光滑豐滿，韌性 較好。隨著戶外工 程，如交通隔離柵的發(fā)展，需要耐候性、耐開裂性好，且具有較好機械強度的 粉末涂料，經(jīng)過試驗，采用低密度與線型低密度聚乙烯混合(LDPE+LLDPE)樹脂，生產(chǎn)工程粉末涂料獲得成功。管道用粉末涂料為什么采用線型低密度聚乙烯(LLDPE)樹脂作主料呢？這是由其線型結構和性能決定的，也是通過使用證明的。(2)線型低密度聚乙烯(LLD

14、PE)的結構與性能線型低密度聚乙烯 的結構、結晶度、密度等方面介于高密度和低密度兩者之間，雖也是 線型結構，但其支鏈是很規(guī)則的。支鏈長度由共聚。一烯炫的分子鏈長決定。與HDPE相比，短支鏈多，與 LDPE比，長支鏈少。(3)LLDPE粉末涂料的配制首先應選擇合適熔體指數(shù)的LLDPE, 熔體指數(shù)一般在31 0g /10min ,熔體指數(shù)反映出聚乙烯的分子 量大小及其熔體黏度，一般情況下，熔體指數(shù)越小，分子量越大，熔 體黏度也越大。熔體指數(shù)關系到粉末熔融時是否產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，邊角覆蓋好壞及涂塑的均勻性。其次應添加合適的助劑，以改善LLDPE的性能，適用于鋼管涂層的使用特點。助劑和顏料有許多種，列舉如

15、 下?？寡鮿╀摴芊勰┩垦b施工中，需要先把鋼管預熱到粉末熔融溫 度以上，而且往往要過熱到一定程度，一般要加熱到300 C以上，這 個溫度恰好是聚乙烯熱老化溫度。如果不在主料中加抗氧劑，就會降 低鋼管涂膜的性能及防腐性?？蛇m用LLDPE的抗氧劑很多，如DLTP、 CA、1010、330、215、168、2921等，抗氧劑的加入量很少， 用量一般占LLDPE總量的0. 1 %1.0 %,多數(shù)不超過0 .5 %。光穩(wěn)定劑 聚乙烯涂層鋼管，特別是外表面涂層，在安裝和使用過程中不可避免會暴露在日光下照射， 會導致聚乙烯老化，因此需要 加入適量的光穩(wěn)定劑。用于聚乙烯的光穩(wěn)定劑有 UV 327、BAD、 78

16、8、944、622 ,還有炭黑和氧化鋅等。光穩(wěn)定劑的用量也很少， 般 為聚乙烯總量的0.1 %1 0 %,實際加入量都小于0.5 %。流平劑 聚乙烯鋼管涂層較厚，經(jīng)常在0 .53 .0mm ,雖然不 會出現(xiàn)縮孔等缺陷，但由于有時選用低熔指聚乙烯，熔融黏度高，為 了使粉末涂料熔融后獲得光滑的涂層， 需加入定量的流平劑。常用的 流平劑是高熔點石蠟。石蠟可以增加流平性，但它又是潤滑劑，會降 低涂膜對鋼管的結合力，所以加入量應嚴格控制，不得超過總量的 2%。改性劑為了改善聚乙烯涂層對鋼管基體的結合力及力學性能， 在配制LLDPE粉末涂料中也加入適量改性劑。因為聚乙烯是非極性 材料，能與之相溶的樹脂不多

17、，可供選用的改性樹脂見表11-4。樹脂名稱改性效果樹脂名稱改性效果帖烯樹脂混溶性好，改善涂膜的硬度和附著力聚丙烯提高涂膜的硬度和機械強度聚碳酸酯提高耐環(huán)境應力開裂性和焦鈉樹脂混溶性好，改善涂膜的硬度和附著力鈦酸酯改善涂膜的流動性及附著力，提高抗沖擊韌性聚異丁烯提高涂膜的柔韌性馬來酸酊接枝改善耐應力開裂性EvA共聚提高涂膜的柔韌性表11 4聚乙烯粉末改性用樹脂顏料鋼管粉末涂裝后，不僅要求防腐性能好，而且也要求美觀， 具有一定裝飾性，因此粉末涂料應調色，加入合適的顏料，改變顏色。 顏色選擇應注意幾點，一是與聚烯的相容性，二是耐溫性，三是耐候 性，四是衛(wèi)生性?？晒┻x擇顏料有鈦白、氧化鋅、炭黑、石墨、

18、鐵黃、 銘綠、鐵紅、胡銘紅等。為了將塑料均勻混入主料及助劑中，需要事先作色母粒，即將顏 料與少量聚乙烯主料混煉擠出多次，獲得含顏料量較高的色母粒，在 擠出造粒時再與主料混煉。(4)LLDPE粉末涂料的生產(chǎn)LLDPE粉末涂料的生產(chǎn)工藝如下(5)原料樹脂色母?；旌弦粩D出一冷卻一切粒一粉碎一過篩一包裝助劑主要工序簡介如下。擠出LLDPE粉末原料配制好后需要熔融混煉，混煉用擠出機 完成，擠出機可以用單螺桿的，也可以用雙螺桿的。單螺桿擠出機的 長徑比應大于1: 28為好，以保證原料和助劑混合均勻。樹脂原料 擠出后馬上冷卻切粒。單螺桿擠出機的直徑有于90mm、#1 20mm 等，擠出能力可以 達到1s20

19、0kg巾以上。單螺桿擠出機的設計應自清理效果好，換色方便，螺桿內無死角，混煉均勻，擠出速度可以任意調整，各段 加熱溫度任意設定。能耗低，自動化程度高。擠出工序設備往往把原 料混合后自動上料，擠出拉絲后的冷卻和切粒綜合考慮，配置合理。 保證獲得混煉均勻、粒度大小適中的粒料，以利進步粉碎制粉。粉碎聚乙烯樹脂不同于熱固性樹脂如環(huán)氧樹脂等，熱固性樹脂 硬而脆，依靠撞擊式粉碎機就可以粉碎，而熱塑性樹脂如聚乙烯樹脂 軟而富于彈性，且隨著溫度的升高就會變軟，所以熱塑性LLDPE樹脂只有采用冷凍粉碎或控溫機械粉碎才能粉碎成粉冷凍粉碎是把物 料和機器用液氮冷至-100 C,使物料在脆性狀態(tài)下粉碎成粉末。這 種方

20、法雖然粉碎效果較好，但成本高，用戶不易接受。控溫機械粉碎 是用風和水把機器和物料控制在 60 C以下，依靠高速剪切的方式把 物料粉碎成 定粒度。為了促進熱塑性粉末涂裝技術的發(fā)展，促進熱 塑性粉末的國產(chǎn)化，鄭州金屬涂塑研究所設計制造了各種型號的控溫 機械粉碎機，生產(chǎn)成本低，結構緊湊，磨片堅固耐用。不僅可以粉碎 交通隔離柵用的PE粉末，而且可以粉碎鋼管粉末涂裝用的 LLDPE 粉末，還可以粉碎各種民用粉末及滾塑用粉末.LLDPE粉禾涂料的性能日本住友精化LLDPE粉末的性能.日 本住友的LLDPE粉末用于管道粉末涂裝，特別是輸水用管道已有許 多年的歷史。 我國廊坊市富泉塑料公司生產(chǎn)的管道防腐用聚乙烯粉 末涂料的性能.11.7.4聚苯硫醍粉末涂料(1)聚苯硫醍粉末的特點聚苯硫醍(PPS)是由硫化鈉和對二氯苯 為原料經(jīng)縮聚反應制取的一種熱塑性粉末。聚苯硫醍的外觀呈白色粉 末，密度為1. 36g /cm。，突出的特點是熱穩(wěn)定性 好，其熔點為 288 C,熱分解溫度350 C,質地堅硬而有韌性，熱變形溫度超過 260 C,長期使用溫度可達240 C,且尺寸穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)小，吸 水率低，成型收縮率也小。聚苯硫醍的另 特點是