常温涂塑钢管制造工艺研究

摘要：目前市场上对大口径涂塑有较大的需求，而以现有的技术条件其制造成本极高。通过开发专用涂料，实现了常温制造涂塑（弹性体）钢管。其工艺主要特点：降低了钢管表面处理要求、无需对钢管进行加热处理、无需大型机具。口径在ø10-3800钢管均可实现内外涂塑，产品超过国标要求。该技术填补了大口径涂塑钢管的空白。涂层全部采用无毒弹性涂料，具有水阻低、带锈防锈和无毒保洁功效，能有效抑制青苔和红虫的滋生。

关键词：涂塑钢管 制造工艺 常温 大口径

Manufacturing techniques of the plastic-coated steel tube

under the room temperature

Abstract: The big caliber plastic-coated steel tube has a great need in the market recently, however the cost is very high with the existing technology. The development of the special paint makes the manufacture of the plastic-coated steel tube be possible under the room temperature. This technique requires less treatment on the surface of the tube and needlessness of heat treatment to the tube, in addition, there is no need of large machines. Tubes with caliber above Φ10-3800 can be painted both inside and outside, products reach the national standard. This techniques meets the demand of the of the steel tube of big caliber paint mold. The coat contains nontoxic and elastic paint which is of low water resistance and which schleps rust and guard against rust and which is of the virtue of keeping clean and unpoisonous, also it can depress the growth of the lichen and worm effectively.

Key words: plastic-coated steel tube; manufacturing techniques; room temperature; big caliber

1．前言

　　钢管在传输介质时或置于大气、土壤等环境中，管壁都会经受不同程度的腐蚀，直接影响了管道的使用寿命。食品、饮用水管道、石油化工管道等诸多介质都不允许管壁腐蚀而影响传输介质受到污染，钢管壁防腐防护成为关键技术问题。涂塑钢管就应运而生，目前国内钢塑管是从衬塑走向了涂塑，涂塑材料大都采用塑料粉体材料，其中性能较好的是聚乙烯（PE）和环氧（EP）。但它们的施工要求高，工艺难度大，品质控制不易，设备投资大，严重影响涂塑钢管的推广与应用，而且国内目前只能生产口径小于ø250mm的涂塑钢管。在常规生产工艺中喷砂过程产生极大污染且对人体造成伤害，而加热过程能耗极大，造成大口径涂塑钢管无法生产。为有效解决大口径涂塑钢管生产难的问题，制作工艺专家组首先从涂层材料上着手，研制并应用了弹性体带锈防锈涂料，再引入防腐及卫生性能较好的防护涂料。采用了常温直接喷涂的方法，解决了大口径钢管涂塑生产难的问题。

2．常温涂塑（弹性体）钢管的制备

　　将常温涂塑(弹性体)钢管是如何突破原有技术难点及制造工艺进行了系统的介绍。由于外管的喷涂工艺比较常规，本文就重点介绍管内处理及喷涂的工艺。

2.1 技术难点的突破

　　常规制造涂塑钢管的方法，首先需要对钢管进行喷砂除锈处理，其污染较大且工艺复杂。常温涂塑(弹性体)钢管采用了金属防腐中最前沿技术，带锈防锈涂料作底涂。带锈防锈涂料需要满足特殊性能：带锈防锈、附着力强、无毒、可喷涂、防腐性能好等。

　　另外，常规的涂塑钢管是通过对钢管高温烧成，静电粉未喷涂来实现涂料对钢管内壁的良好附着。因此，选择内喷涂材料的时，须考虑到：附着力强、无毒、耐磨、耐冲击、耐各种化学腐蚀、常温可喷涂等。

　　所选用的材料，均为聚氨酯类涂料，无毒且具有良好的保洁功效。材料的主要性能指标如表2.1。

表2.1  涂层主要性能指标

Fig.2.1 Film main performance figure

2.2 涂塑钢管的制备工艺

2.2.1钢管表面的预处理

　　对于新旧钢管，一般不需要专门的除锈工艺。最好选用新出厂的钢管，无需镀锌，管内有少量的锈斑也可满足要求，只要将疏松浮锈清除，清涂油污即可。即达到手工除锈St2或电动除锈Sa1级要求即可。如钢管表面有油污，可用丙酮清洁表面。

2.2.2 涂料的喷涂

　　喷涂设备包括：空压机、无气喷涂机、管内牵引机构等。动力装置为空压机，采用无气喷涂机及管内牵引机构将带锈防锈底涂喷涂于钢管内壁，厚度约30微米。待底涂固化好后，再用喷涂两遍聚氨酯面涂，每道80微米。整个涂膜总厚度约200微米。整个喷涂设备造价在几万元即可满足喷涂施工要求。

2.2.3检测处理

　　抽检涂塑钢管的涂层质量，涂层表面应均匀，涂层的最小厚度要达到150微米，平均厚度应在180微米以上。

2.3 不同涂塑钢管制造工艺对比

　　与聚乙烯和环氧涂塑钢管工艺对比，由于我们采用聚氨酯涂料作底涂，降低了钢管表面处理的要求，无需喷砂除锈清除浮锈油脂即可作业；另外，无需对钢管进行加热处理，在常温下即可喷涂。做到了施工方便，减少污染，节耗能源，可现场施工，造价较低，并且性能优异，完全满足工程需要。其工艺流程对比如表2.3.

表2.3  各类涂塑钢管工艺比较表

Fig.2.3 Process of the plastic-coated steel tube comprison

2.4 不同涂塑钢管性能对比

　　聚氨酯涂层不仅性能优异，而且体系全部采用了弹性体涂料，具有涂层薄、防腐能力强、阻力系数小、带锈防锈和无毒保洁的特殊功效，能有效抑制青苔和红虫的滋生。涂层质量按CJ/T 120-2000^[1]进行检验，完全超过国标要求，不同涂层性能指标对比，结果见表2.4。

表2.4  涂层性能指标比较

Fig 2.4 Film performance figure comparison

2.5 工程应用实践

　　大口径涂塑(弹性体)钢管近期在深圳水务集团盐田港海边外管工程、合肥自来水公司大口径过河管道工程、杨州钢管总厂等工程中应用，效果非常理想，完全达到《给水涂塑复合钢管》国家标准CJ/T120-2000的要求。

3．结论

3.1 常温涂塑(弹性体)钢管与用聚乙烯和环氧涂塑的工艺相比，主要工艺特点是：无需喷砂除锈，清除浮锈即可施工；无需对钢管进行加热处理，常温即可喷涂施工；施工机具简单，可现场施工。

3.2 常温涂塑钢管解决了国内大口径涂塑钢管生产成本极高的情况，填补了国内ø250mm以上直径涂塑钢管的空白。

3.3 经大量的试验研究证明，常温涂塑钢管应用于自来水工程，常能有效的抑制青苔和红虫的滋生。可减少藻类及红虫在管网的大量滋生，有利于保障居民二次供水的质量。

3.4 常温涂塑钢管的涂层薄，阻力系数小在0.0082以下，过水流量可大于普通涂塑钢管，也有利于节省能耗。

3.5 常温涂塑钢管的防腐防护能力极强，可用于酸、碱、盐、海水、石油化工等复杂环境，涂层可耐180℃高温且高温下体积变形极小，耐磨性也极强。因此，也可用于输送含固量较高的流体物质。

3.6 常温涂塑钢管属于弹性体涂层，比其他涂层更具有弹性，可适应不同情况下的应力变形。小口径涂塑钢管可直接打弯，及在卡箍连接下涂层不受影响。常规涂塑钢管，在卡箍连接方式中经常会脱落，现场又无法修补。

【1】 中华人民共和国城镇建设行业标准 CJ/T 120—2000  给水涂塑复合钢管