管道内壁喷涂技术.doc

管道内壁喷涂技术管道内壁喷涂技术始于美国，其最初是作为管道内壁防腐提出的，腐蚀对金属管道的损伤极大，因为一条管道不管外部涂层多么好，外部防腐工艺多么先进，如不进行内部的防腐，便会引起腐蚀，过早的报废。管道内壁喷涂后不但可以防止内部的腐蚀，而且还是提高管道输送量的有效手段，美国等国家早在上世纪70年代就开始了管道内壁防腐的研究，投入了大量人力物力，研究和应用了大量的金属管道的防腐涂料，但管内的涂敷技术依然是管内防腐技术的研究重点，而且管径越小越难涂敷，尽管如此，国外发达国家还是研究出来一下新技术和新工艺，并且积累了丰富的经验，值得借鉴。国外的研究现状：1.环氧树脂内涂敷技术：在喷涂环氧树脂涂层之前，彻底地清理管道内壁，可以采用机械钢丝刷清理和喷砂清理，是管道内壁达到喷涂的标准。涂敷时，先将环氧树脂组分和固化剂按照计算的比例混合在一起，然后送入到无气喷涂装置中，这个喷涂装置带有一个或者几个无气喷嘴。当它进入管道中，它就可以一边喷环氧树脂一边前进，喷涂压力为1421MPa, 管子可采用旋转式或固定不动式,这主要依赖于喷涂臂上的专用喷头装置。管内的涂层厚度由喷涂压力、喷料的多少和喷涂臂与管子相对的速度来决定。目前.美国油气管道公司利用这项技术已施工了多条管道。在工厂涂敷环氧树脂内涂料时,按IOh工作日计算,一班可涂敷15个二接一管的内涂层。涂敷完每根二接一管的内涂层后,应清除管端的过量涂料。用管内涂层检测器检查管内涂层表面和涂层厚度,确保管内涂层达到所要求的技术标准。许多油气管道公司已把美国石油学会RPSLZ“推荐非腐蚀气体输送公司的管内涂敷的常规做法”做为管内涂层的标准。2. 环氧树脂粉末内涂敷技术：环氧树脂粉末涂料用于金属管道内涂敷方法分为流化床吸引法和静电喷涂法。(l)流化床吸引涂数法流化床吸引涂敷法是美国研制的管内涂敷方法,它特别适用于小口径管道。流化床吸引法的施工工艺是待涂管子经 喷砂除锈和酸洗处理以后.将管子一端与热融性粉末涂料的流化床和一个压缩气源相连接,这样可很快地交替使用涂料和压缩气体,管子的另一端与一个抽气装置连接在一起。在涂敷过程中,将预热的管子以一定的速度旋转.使涂料分布均匀。当开始涂敷时,管子与压缩气源相互连通。在压缩的空气流过管子后.压缩空气马上中断,与此同时.流化床与管子接通,这样在管子出口端形成的真空会把一定数量的粉末吸入管子,然后涂料中断,压缩空气重新流通。经过一定的间隔时间,压缩空气再次中断,流化床又接通,管子形成的真空再次吸引粉末涂料。这个过程交替地进行,涂料逐步地向管子延伸,直至涂满整个内表面。此后管子还要旋转到一定的时间,使涂料充分流动,分布均匀。据国外资料表明.用这种流化床吸引法涂敷管子,会使管内涂层的厚度均匀,质量好.其性能可达到各项技术要求。(2)静电喷涂法静电喷涂法是随着环氧粉末涂料的间世而发展起来的,并引起管道工业界的注目.因为静电喷涂法有其它涂敷工艺无法比拟的优点,如涂层质量高,各项指标均达到了技术要求.环氧树脂粉末不需高热能的溶剂,而且过喷粉末可以回收,因此从长期的效益来看,成本较低;另外其工艺简单,容易实现自动化,没有大气污染等.因此涂敷工业界对这种工艺很重视。静电喷涂技术更加先进,具有推广使用的价值。静电喷涂法的施工工艺是先用喷砂法清理管内表面,将管内表面喷打到近白色,然后用高压空气吹净钢砂和尘土。喷涂时,管子本身会形成一个封闭的喷砂室,与高压电源连接的喷枪可安装在管子的一端,管子的另一端可连接到涂料回收装置上,并与抽气装置连接在一起。在强大的静电场作用下,以及由于抽气装置的吸引,带有电荷的粉末从喷嘴中喷出后会立即受到管子内表面的吸附,很快分布在内表面上,然后管子迅速移到加热装置上.一边加热,一边转动,使内壁上的粉末熔化均匀,最后用冷却法使涂层固化。对口径较小的管子,有的厂家使用一种卧式静电喷涂方法,其主要特点是静电喷枪呈杆式,可直接地插入管子内部。工作时待涂管子转动,杆式喷枪逐渐地伸入管腔,并把环氧树脂粉末涂料直接喷到管子内壁上,形成均匀的衬里层。据有关资料介绍,用静电喷涂法涂敷的内层表面非常光滑,从而把管壁对流体介质的阻力降低到最小的程度,大大地提高了介质的输送能力,达到了即防腐又增产节支的目的。3管内防腐一次成膜技术：管道内防腐施工,以工厂预制管内涂层为主体,现场做焊口内补口为主流。随着内防腐管道用量的增加,工厂预任务逐渐加重。但是,现在的管内涂层预制工艺是管内需要多次涂敷方能成膜,最多成膜工期高达五天,一条作业线平均预制量在每月为1km左右。由于管内涂敷预制工期长,有的工程在年初下达的施工任务,待预制完工后,无法实现当年投产,故而影响了野外施工。为了适应产能建设发展的需要,赶超国内外先进水平,大庆油建施工技术研究所研制出高效率的“管内防腐一次成膜施工技术”。这项技术既具有粉末涂料的一次成膜优点,又具有液体涂料的良好施工性。同其他技术相比,达到同样的防腐要求,可提高工效3一4倍以上,并且所用涂料的固含量高达70%以上,因此涂料用量可减少50%以上。管内一次成膜施工工艺是首先要喷砂除锈。因为除锈质量的好坏对涂层质量起着重要的作用,钢管内表面处理差是防腐涂料失效的主要原因,因此涂敷前一定要仔细认真地进行表面预处理。喷砂除锈后要使钢管内表面达到近白色,待达到喷涂的标准以后,可用吹风机将管内表面粘附的灰尘吹净,接着将喷涂设备送入管内,这台喷涂设备将以0.1MPa的压力把涂料喷涂在管内表面上,管内漆膜厚度大约为400胖m。这个设备的喷涂原理是先用泵将漆压入转杯内,管外电机驱动管内喷枪高速旋转.并使转杯内的涂料产生很大的离心力,其涂料会形成雾状,冲向管壁。由于采用特殊涂料,稀释剂含量少,而且还含有封孔剂及阻流剂,可自愈封闭涂层中剩余的少量稀释剂造成的针孔和阻止涂料流淌,故而得到厚而致密的涂层,实现一次成膜。此外，国内外最近几年呦研制出了管道机器人，管道机器人是针对输油气管道的检测、喷涂、接口焊接、异物清理等检修维护作业研制的特种机器人，它综合了智能移动载体技术和管道缺陷无损检测技术。通过携带的无损检测装置和作业装置，对运行中的油气管道进行在役检测、清理、维护，以保障管道安全畅通。开展管道机器人研究具有重要的科学意义和明显的社会经济效益，已得到世界各国的高度重视。总体上，管道机器人由驱动模块、控制模块、供能模块和辅助模块等组成。运动方式是管道机器人的核心，它决定了管道机器人的整体性能。根据管道机器人在管道中运动的动力源及运动可控性，将其运动方式分为被动运动方式和主动运动方式两大类。其中：主动运动方式主要有仿生运动式、履带式、螺旋驱动式、车型式和支撑轮式；被动运动方式是以管道输送介质压差为驱动的 PIG。4. 双层环氧聚醋内外防腐涂层钢管技术：内外涂环氧(EP)复合钢管为改性环氧树脂粉末在钢管的内壁、外壁利用静电喷涂的工艺，再通过高温固化使粉末牢牢的涂敷在钢管表面。固化后的管道涂层表面光滑平坦，具有极强的耐腐蚀性能。外界适用温度在一40 0C-100 C，适用输水温度为一30 C-900C。还具有好的耐化学性和耐水性，符合生活饮用水、输配水设备及防护材料的相关标准。国内的一些研究现状：1.摩擦静电喷涂技术：摩擦静电喷涂技术用于粉末喷涂,实现了小口径管的内防腐,其工作原理是利用具有一定速度的气流带动粉末粒子与特殊材料制成的喷枪管道壁进行撞击,摩擦产生带电粉末粒予,在静电吸附作用下,吸附在钢管表面,从而完成工件的喷涂过程。2. 离心内喷涂：离心内喷涂是利用超高速空气马达带动雾化头高速旋转,高度雾化的涂料微粒借助于巨大的离心力射向构件表面,形成高质量的厚膜涂层。与高压无气喷涂相比,离心喷涂的优点是:涂料高度雾化,雾化微粒均匀,线速度高;涂层均匀、光滑、无气泡和针孔;涂层附着力好,一次喷涂即可达到所要求的厚度;施工速度快、效率高。离心内喷涂工艺过程为:涂料经充分搅拌后,由涂料泵打入喷枪内管,压缩空气通过管线压入喷枪外管以推动空气马达以35 000/的转速带动喷涂雾化头超高速旋转。喷枪内管与喷头中的供料管相连,涂料由供料管射入高速旋转的喷涂雾化头,并通过其上密集的小孔得到高度雾化,从而在管道内壁形成1层十分均匀的光滑的漆膜3.摩擦静电喷涂技术：利用具有一定速度的气流带动粉末粒子与特殊材料制成的喷枪管道壁进行撞击,摩擦产生带电粉末粒予,在静电吸附作用下,吸附在钢管表面,从而完成工件的喷涂过程。4.管道内壁喷涂器：是管道防腐处理的关键工艺。因管道内壁是一个封闭的圆柱面,所以应用径向喷涂的方法。目前,径向喷涂采用电液式的较多。这种电液式喷涂器的工作原理是用电机带动泵工作,由泵产生很大的压力,将涂液由容腔内喷出。这种喷涂器体积大,重量大,不适合作管内机器人的工作装置。因此,开发适用于管道内壁喷涂的新型喷涂器是很必要的,作为管内机器人的执行装置对推进管内机器人实用化有重要意义。喷涂器在电机的带动下旋转,在离心力的作用下,原来由弹簧预压而封闭的封门打开,涂液在离心力的作用下以一定速度由喷口径向喷向管道内壁.为了消除压差,在喷口的对称位置设有通气孔，电机制动时,封门在弹簧力的作用下自动关闭喷口和气孔。通过喷涂实验,证明该种离心喷涂器喷涂效果好,涂液与内壁附着力强,涂层致密。与传统的喷涂器相比,体积小,重量轻。由管内移动机器人携带该种喷涂器,可断续作业补涂焊缝,也可连续喷涂整个管道内壁。5. 管道内壁油漆喷涂装置：通过对进气阀 ，出气阀的控制，使油漆从油漆出口进入到油漆罐中，通过将油漆罐的油漆 出口与喷漆管相连接，使油漆从 喷头喷出，实现喷漆工作 。通过齿条的运动可实现主轴的伸缩 ，由于主轴，喷漆管，连杆之间通过活动铰链连接，故可实现喷漆管的向外伸展与向内靠拢，使喷 头尽量靠近管壁，实现均匀喷漆，并且可以对不同口径的管道实现喷漆工作。另 外通过丝杠的运动可以使主轴箱上下升降，对不同 口径的管道均可进入实现喷漆工作。6. 管道内壁覆盖层技术是解决集输系统管材内腐蚀问题的一种有效方法 该技术着眼于材料环境界面靠“堵”的方法隔离材料和环境而起到保护材料的作用，该工艺的关键点是选择防腐涂料和涂层内补口优点：环氧树脂内涂敷技术：（1）强度高(2)防水性能好(3)柔性好(4)耐化学性能好(5)抗气泡性能强(6)附着力极佳静电喷涂法：静电喷涂法涂敷的内层表面非常光滑,从而把管壁流体体介质的阻力降低到最小的程度,大大地提高了介质的输送能力,达到了即防腐又增产节支的目的。管内防腐一次成膜技术：施工速度快,涂层厚度均匀,涂层质量好管道机器人：灵活性强，综合了现代计算机技术和高端探测技术，能够有效地进行喷涂作业双层环氧聚醋内外防腐涂层钢管技术：内外涂环氧(EP)复合钢管涂层表面光滑、美观，外观颜色可任意选择。由于内壁光滑，可防止微生物的滋生，输送流体阻力小，可增加流量，节省能源。适用于生活饮用水给水输送管道、海水输送管道、化工输送管道、埋地输送管道等。缺点：1. 成本过高2. 工作过于繁琐3. 不易操作4. 不易于维修保养5. 喷涂不够均与，效果不明显等等。我们的优点：1.操作简单，可以延长清管周期，由旋转毛刷涂料均匀涂敷在管道内壁上，产生一层隔绝给水管材与水接触、表面光滑的防腐保护涂膜，从而解决管道的内壁锈蚀问题，提高管道的供气液能力，并延长管道使用寿命。 2简便易行，保证了喷涂过程中的安全可靠，减轻管内壁腐蚀 ，保证介质纯，在一定程度可以提高管输量;3.节省材料，节省时间，在输量一定的前提下，可缩小管径 ，节约钢材，可以降低输送动力消耗和泵的输出成本，在管径不变的前提下,可提高输量,降低管道投资。管道内涂后平均增加输气量约16.56%。根据国外资料介绍,只要内涂后的气量能提