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            聚脲涂料喷涂设备及工艺

                                                               聚脲涂料喷涂设备及工艺
                                                    刘明辉1李志勇2阿拉坦夫3刘敬童4
                (1中国石油管道科技研究中心河北廊坊065000;2中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司北京100007;3中国石油天然气管道局国际事业部河北廊坊065000;4中国石油天然气管道?#20013;?#38395;中心河北廊坊065000)
                摘要:近年来出现了一?#20013;?#22411;的管道防腐大修涂料聚脲涂料该涂料性能优异但对设备和操作条件要求较高文中探讨了管道防腐大修用聚脲涂料对喷涂设备和喷涂工艺的专业化要求通过对喷涂设备的各个部件性能和作用的研究得到了一套喷涂设备连接操作以及维护保养的方法文中对喷涂工艺进行了研究确定了喷涂工艺的喷涂温度和喷涂压力等参数
                关键词:聚脲涂料;喷涂设备;工艺
                中图分类号:TE8文献标识码:A文章编号:10049614(2012)01003503
                0引言
                聚脲涂料是国外近10年来为适应环保需求而研制开发的一?#20013;?#22411;无溶剂无污染的涂料
                它的特点是:施工工艺简便不受施工环境影响可在20以下和40以上施工不受水气及温度的影响涂层固化时间可在10 s30 min范围内根据需要任意调节;施工中无溶剂挥发是完全的绿色环保涂料;由于有快速固化的特点施工可在任意曲面垂直面及各种复杂部件上进行喷涂后表面光洁美观;具?#24515;?#27700;耐酸碱耐辐射耐氧化抗微生物等优良的物理化学性能
                它的另一个特点是在各种基材上(包括钢铁铝水泥木材等)都有十分强劲的附着力几s内即可与基材形成强韧的共价结合力很?#35328;?#20174;基材上除去涂层形成后30 min即可使用并具有很强的力学性能极高的耐热耐水性能和防腐隔热性能
                此项技术已在世界范围的输油管网防腐修复中得到迅速的推广应用国内也已经开展了关于这项技术的研究
                1喷涂设备的组成部件及操作维护
                1.1喷涂设备的组成部件
                由于聚脲涂料的AB(R)双组份反应极快一般静态混合喷涂技术已不能应用于施工所?#21592;?#39035;采用双组份高温高压无气喷涂设备专业化喷涂设备必须包括:平稳的物料输送系统精确的物料计量系统均匀的物料混合系统良好的物料雾化系统与方便的物料清洗系统此喷涂设备必须具有加热保温加压?#19981;?#28151;?#31995;?#21151;能由于聚脲涂料对喷涂设备的强烈依赖性和喷涂设备本身的复?#26377;ԣ?#25152;以对喷涂设备和工艺进行专门的调研考察和研究是保证对管道防腐大修用聚脲涂料进行研究的重要条件
                通过对喷涂机具的调研选择了H20/35Pro型自动化喷涂设备并对其各个部件的性能作用以及操作和保养等方面进行了研究
                喷涂设备主要由喷涂主机抽料泵喷枪喷枪清?#22402;ޡ?#21943;涂辅助设备等组成
                11.1喷涂主机
                H20/35Pro主机采用对置活塞计量泵可以消除工作时的不均匀负载可延长密封件的寿命整体型的泵底座可以确保在泵循环过程中压力的稳定性从而提供非常稳定的喷涂型式和灌注应用时可靠的重合性同?#20445;H20/35Pro主机的软管加热和自动温控系统加热能力强预热快由靠近枪的淹没在原料流中的温度传感器来自动控制温度可精确控温表1为H20/35Pro主机的系统技术参数表1中1 psi=6.89 kPa
                          
                主机配备的计量泵装备有正位移双作用活塞泵可供选择提供特定的比例范围为1441UHMW密封与加硬的镀铬活塞杆和气缸壁可保证泵系统最佳的可靠性每个泵上均有过压安全保护开关此外GUSMER独有的计量泵回复装置可以自动把异氰酸脂泵轴完全定位在气缸内以防止湿度的污染延长泵密封件的使用寿命
                112抽料泵
                H20/35Pro型主机配备的是21气动抽料泵压力比为2.251输出量连续工作为21 L/min而间歇工作时为42 L/min该泵既可以用于200 L工业大桶?#37096;?#20197;用于各?#20013;?#21253;装物料的输送抽料泵与主机之间管路的长度和粗细都有?#32454;?#30340;要求否则会导致供料不足
                113喷枪
                同时选定了GXD71喷枪GXD71喷枪可实施高温高压对撞式冲击从而实现A料与R(B)料的均?#28982;?#21512;
                混合室内部碰?#19981;?#21512;通过精确加工的具有较长服务寿命的混合模块来实现有多种不同型号可用当与模式控制块结合使用?#20445;?#25552;供最适宜的混合和模式工程在枪的出口处配有不同形式的模式控制盘(Pattern Control Disc简称为PCD)通过改变PCD的型号可实现圆形扇形喷涂及浇注和不同的输出量提供更?#34892;?#30340;混合和模式工程?#32929;系?#38400;杆与前后密封件及气帽的协同配合完成了开枪/关枪时的机械自清洁过程可以清洗每次喷灌后从混合室清洗出的所有混合原料减少昂贵的对环境有害的溶剂清洗程序较长时间的停枪(如排除故障过夜等)只需用专门的洗枪罐和有机溶剂进行彻底清洗不必拆卸?#22266;?BR>    114喷枪清?#22402;?BR>    喷枪的内部构造十?#24535;?#32454;并且AR料又极易固化因此普通清洗方法已经无法对喷枪进行彻底清洗必须使用专门配备的高压喷枪清?#22402;?#28165;洗
                GXD71喷枪是机械自清?#35789;?#21943;枪是?#19981;?#22411;无气雾化喷枪的混合室和阀杆的有机结合从上述GXD71喷枪的特点看出:这种设计不需要传统的喷枪那样在暂停喷涂?#21271;?#39035;用有机溶剂或高压空气来清洗枪头大大减少了维护和保养的工作量但在较长时间的停枪(如周末过夜等)必须用专门的喷枪清?#22402;ޣ?#29992;少量有机溶剂进行彻底清洗但不必拆卸?#22266;?#22312;实际使用GXD71枪连续施工?#20445;?#27599;周只需要拆枪清洗一次就足够了拆卸安装比较简单
                115喷涂辅助设备
                喷涂设备的辅助设备主要包括空气压缩机和油水分离器空气压缩机是整个喷涂系统必需的设备为抽料泵喷枪气动主机的比例泵提供动力市场上常见的空气压缩机有活塞式和螺杆式2种活塞式空压机虽?#36745;?#22768;较大但是其质量较小体积也较小最终选定了活塞式空压机油水分离器主要用于除去空气中的水分油分和微小杂质未经干燥净化的压缩空气会使气动机构中的各种元件?#29616;?#21463;损;更重要的是压缩空气中夹带的油分水分杂质会使聚脲涂料涂层出现缩孔鼓泡等缺陷破坏涂层的外观质量和内在品质
                1.2喷涂设备的操作维护
                121喷涂设备连接
                在喷涂现场喷涂设备包括H20/35Pro主机GXD71喷枪提料泵供料管A组分R组分加热软管等许多部件必须合理地连接才能保证喷涂作业顺利完成图1为喷涂现场的设备连接示意图
                         
                空气从空气压缩机出来必须经过空气干燥器2个提料泵分别插入装有A组分和R组分的工业大桶中物料从提料泵随供料管进入主机在主机中经过精确计量泵控制体积比为11同时接受主机的加热和加压随后物料流出主机经过保温软管到达喷枪在抠动扳机后从各自的?#36739;?#32463;过过滤网在混合室中高压?#19981;?#28151;合然后高速喷出在喷嘴处接收压缩空气形成均匀的扇?#20301;?#22278;形物料面喷涂到钢管上固化成形
                122喷涂设备的现场操作
                喷涂设备结构复杂连接复杂操作步骤繁多并?#33402;?#20010;喷涂过程中任何一个步骤出现差错都有可能导致设备直接报废所?#21592;?#39035;对整个喷涂过程中设备操作步骤予?#21592;?#20934;化确定经过反复的喷涂试验摸索后确定了喷涂设备现场操作步骤并?#32454;?#25353;照设定的操作步骤进行操作保证了喷涂试验的正常进行
                123喷涂设备的维护
                在设备长期处于不工作状态?#20445;?#20026;防止AR料大桶和抽料泵接触潮湿空气而结晶固化变质需要将AR抽料泵从200 L大桶中移出并插入装有清洗剂的保护套中同时将AR料的料桶充入氮气封存关闭主机但不关空压机及A料R料进料球阀
                进料泵正常工作?#20445;?#29992;DOP洗液顶完施工(实验)时管内原料后继续用DOP进行循环式清洗清洗结束后残存液封存于输料管内循环清?#35789;保?#27927;液20 kg压力35 MPa清洗30 min分3次进行盖上机器防护网罩存放固定库房
                2喷涂工艺的确定
                聚脲涂料采用高温高压对冲?#19981;?#24335;混合工艺因此其喷涂过程中是否反应完全性能是否优良很大程度上取决于喷涂工艺的正确确定喷涂工艺的确定主要包括2个关键参数的确定:喷涂温度和喷涂压力
                21喷涂温度的确定
                在聚脲涂料的喷涂过程中升高温度对改善喷涂效果是十分有利的同?#20445;?#32858;脲涂料的反应温度常数的温度敏?#34892;停?#22240;此升高温度不会引起反应速度的?#26412;?#21152;快反而会由于物料黏度的明显下降使AR料的混合及流动性得以改善从表观上?#27492;?#20046;升温反而使反应更加平缓了实际的温度控制在7075森对软管进行加热是为了保证在物料的传输过程中AR料的温度不会随传输距离的延长而降?#20572;?#20174;而增加体系黏度导致混合效果不好因此软管的加热温度应该与主加热器中的温?#28982;?#26412;保持一致或稍高一般也设定在75森此外软管的温度比主加热器的温度上升得缓慢所以一般开软管加热以方便操作
                22喷涂压力的确定
                聚脲涂料是在高压?#19981;?#28151;合反应的因此提高压力对整个体系的性能都有明显的益处压力提高后雾化效果更好涂层表面的粗糙橘皮现象也明显消失;但缺点是压力提高后喷涂的反溅现象加重需要进一步加强非喷涂区域的遮护和施工人员的防护从而给整个施工过程带来更大的安全隐患经过实验认为聚脲涂料的喷涂压力在2 0003 500 psi之间
                23喷涂压力差的调节
                对聚脲涂料来说最理想的混合效果是:AR料的密度一致加热温度一致喷涂压力一致从而保证聚脲涂料的等当量反应但实际上由于AR料的密度黏度等各种物理性质往往不同所以难以实现理想的混合体现在操作上就是喷涂?#20445;AR料的喷涂压力差难以调节到0
                喷涂时应特别注意A组分和R组分的压力差当压力差500 psi?#20445;?#21487;保证2种料的均?#28982;?#21512;;当压力差大于500 psi?#20445;?#24517;须重新调节物料?#21592;?#35777;物料混合均匀并保证不在喷枪中固化
                因此在实际的喷涂过程中依据不同的聚脲涂料配方对AR料的压力差进行实地调节是制备高性能聚脲涂料的重要步骤
                在准备喷涂?#20445;?#39318;先试喷2张聚脲板子在试喷的过程中观察AR料的出料压力表计算两者的压力差如果两者的压力差大于500 psi应该立即停止喷涂对压力进行调节
                调节压力的办法是调节AR料的加热温度一般升高A料的加热温度降低R料的加热温度然后重新进?#20449;?#28034;作业重新观察压力差直至两者压力在500 psi之内最好在200 psi之内值得注意的是无论升高还是降低温度都不应该超出7075的温?#30830;?#22260;
                3结束语
                通过对现有聚脲喷涂设备中典型设备的研究详细地了解了聚脲涂料喷涂设备的各个重要部件的性能和作用研究出设备连接操作维护和保养的一套方法通过实验确定了喷涂工艺中的喷涂温度喷涂压力等参数
                作者简介:刘明辉(1978)工程师从事科研管理和石油储运学会工作


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