论文部分内容阅读
摘要：
本文根据参考文献和工程实践，总结出火焰喷塑防腐蚀技术在工程中的应用。火焰喷塑是防腐蚀领域的一种新型的防腐手段，随着科学技术的发展而越来越受到用户的重视，主要用于以防腐蚀为目的现场大面积喷塑施工。优点是涂敷简单，装备轻便易携带，可现场施工。
关键词：火焰喷塑 大面积防腐 现场施工
中图分类号：C35文献标识码： A
2.引言
吉化集团公司动力厂二期扩建工程，有两台水箱1台1000m3除盐水箱和1台1000m3生水箱内防腐采用火焰喷塑（PE防腐）。两台总计1300m2 PE粉末火焰喷涂，两台水箱电火花检测无一漏点，到目前为止，化学水系统已正常向机组提供合格除盐水，保证了机组向客户提供供电和蒸汽。PE防腐采用火焰喷涂技术施工，此新技术的成功应用，为今后大面积火焰喷涂防腐施工积累了经验。此项技术在埋地天然气管道外防腐应用也比较广泛。
3.施工工艺原理
3.1组成
火焰喷塑全套设备包括ZK6018型大功率火焰喷塑枪、送粉器、管路和气路调节阀组成，另自备0.9m3/min空压机、氧气、乙炔气和氧乙炔减压表及管线。
3.2原理
塑料粉末(PE粉末，polythene)火焰喷涂简称PE火焰喷塑，主要用于以防腐蚀为目的粉末涂装。PE火焰喷塑技术是采用特制的送粉器和火焰喷塑枪，借助氧——乙炔火焰产生热量，压缩空气做保护气的喷射焰流，将PE粉末加热到熔融状态，喷涂到经过预处理的金属工件表面，形成连续、均匀、无孔隙的PE涂层。图1和图2分别为PE火焰喷涂的装置和原理示意图。
3.3施工程序图
4．火焰喷塑防腐蚀施工技术论述
4.1火焰喷塑防腐蚀施工特点
4.1.1塑料粉末火焰喷涂简称火焰喷塑，主要用于以防腐蚀为目的现场大面积喷涂施工。特点是涂敷简单，装备轻便易携带，可现场施工。
4.1.2火焰喷塑装备所需要成本低，不用特制喷涂室、烘房。装备轻便易携带，可现场施工，喷涂可不受工件尺寸及形状限制。
4.1.3可以在100%的相对湿度、低温等环境条件下施工。
4.1.4粉末涂料不含溶剂，喷涂后无需干燥养护时间，即喷即用。
4.1.5可涂敷多种基体材料如钢铁、混凝土等。
4.1.6涂层可修补，对小缺陷的部分只要加热表面即可进行修补，大缺陷部分可重新喷涂。
4.1.7换粉、换色容易。
4.2应用范围：
火焰喷涂防腐蚀技术适用于直接喷涂耐酸、碱、盐的各种塑料涂层，无需加热固化装置，特别适合于现场大面积喷塑施工，在防腐性能、操作工艺、作业环境等方面可部分取代重防腐涂装和玻璃钢衬里。
例如：耐各种腐蚀介质容器：酒类、啤酒、牛奶、盐、食品、污水处理设备；火电厂钢制除盐水箱包括超滤水箱、一级淡水箱、二级淡水箱、生水箱等内防腐；埋地天然气管道外防腐等。
4.3喷涂参数（见附录表一）
4.4火焰喷涂防腐蚀技术的讨论
4.4.1火焰温度参数：乙炔气+氧气=3150℃，乙炔气+空气=2700℃，液化石油气+氧气=2800℃，液化石油气+空气=2200℃；如果需要使用液化石油气取代乙炔气作燃气，必须自行改制乙炔气减压表与液化石油气钢瓶减压阀螺纹配套接头连接，液化石油气必须使用乙炔气减压表压力调节0.1～0.15MPa，使用氧气或空气作助燃气压力调节
0.4～0.6MPa均可满足火焰喷涂的要求。
4.4.2火焰喷塑工艺流程：火焰喷塑工艺主要由基体的表面预处理、工件预热、火焰喷塑、检测等工艺流程组成。
4.4.3被喷工件的基本表面预处理：大型构建或容器等表面可以采用喷砂、打磨和其他工艺方法（如酸洗、磷化）清楚表面油污、锈或其他腐蚀介质。工艺研究表明喷砂和磷化对火焰喷塑涂层的结合最为有利。
4.4.4预热：将被喷工件的基体表面预热到塑料粉末熔点以上，这是必不可少，工件预热主要使用火焰喷塑枪、火焰重熔枪，中频电加热设备等，不同的塑料粉末和工件形状、规格、工件的预热温度有所不同。研究和实际应用的经验，不同塑料粉末的工件预热温度见上述喷涂参数。
4.4.5工件板厚度小于3mm时，工件起始预热温度（区域约为本体1M2=预热性塑料熔点温度-10~20℃）。
4.4.6工件板厚度大于3mm时，工件起始预热温度（区域约为本体1M2=预热性塑料熔点温度+10~20℃）。
4.4.7凹型工件和罐体内的预热温度高于凸型工件和平板件的预热温度的10~20℃。
4.4.8热固型塑料粉末火焰喷涂时，工件的预热温度和每道涂层厚度有关，建议喷涂热固型塑料粉末时，每道涂层厚度以薄为主，以利于塑料涂层的塑化交联。
4.4.9喷枪火焰功率由输入喷枪的焰气压力及流量大小有关，大功率焰气火焰易造成塑料粉末燃烧变质，小功率焰氣火焰易造成涂层结合不牢和塑化不完全，火焰功率的大小主要由塑料粉末粒度决定，粗粉末采用大功率火焰喷涂，细粉末采用小功率火焰喷涂为宜。
4.4.10喷涂距离：热塑型塑料粉末粒度约60～140目时，喷涂距离约200～250mm，热固型塑料粉末粒度约100～180目时，喷涂距离约140～200mm。
4.4.11保护气一般为压缩空气、二氧化碳、氮气三种，其中二氧化碳气体的冷却效果最佳，氮气适合适合尼龙材料喷涂保护，粗粉末保护气流略小，细粉末保护气流略大，保护气压力为0.2～0.4MP即可。
4.4.12一般火焰喷塑送粉量在60～300g/min之间，若涂层厚度大于0.3mm则可得到无气孔的涂层，根据塑料的种类，一次喷涂可形成0.5～5mm左右的涂层，当粉末喷出量为300g/min时，膜厚1mm，一支喷枪喷涂效率为12～15㎡/小时。
4.4.13检测：
Ⅰ外观检查：用目测进行检查。火焰喷涂的塑料涂层表面不允许有裂纹、针孔、与基体剥离、鼓泡、漏喷及表面焦化等缺陷，颜色基本一致，喷涂层表面应平滑。
Ⅱ厚度检查：用涂层测厚仪进行检查。测得的任何一点厚度值，不得低于设计规定的最小厚度值0.5mm。经检测均达到设计规定要求，涂层均匀，允许偏差值在规范要求范围内。
Ⅲ漏点检测：电火花检漏仪进行全面检测，检测电压1500V，针孔检测涂层的缺陷如针孔、裂隙和裂纹，仔细检查确保不存在针孔等缺陷。
4.4.14火焰喷塑在吉化集团公司动力厂二期扩建工程除盐水箱施工中，使用效果良好，质量优良。施工从2008年4月2日开始，4月20日完成两台总计1300m2 PE粉末火焰喷涂，其中除盐水箱电火花检测无一漏点，到目前为止，化学水系统已正常向机组提供合格除盐水，保证了机组向客户提供供电和蒸汽。
5.结论
ZK6018型塑料粉末火焰喷涂机是国内目前唯一火焰喷塑用于大面积防腐现场施工效率最大，适用于化工装置、大型容器、储槽、管道、防腐等现象施工。到目前为止，应用火焰喷塑技术已应用在全国火电厂钢制除盐水箱内防腐；也应用在埋地钢质管道热涂聚乙烯粉末防腐。火焰喷塑施工技术和成熟施工经验会得到广泛的应用，并有更长远的发展前景。
6.参考文献：
［1］《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》HGJ229-91
［2］《埋地钢质管道热涂聚乙烯粉末外覆盖层技术规范》标准
Q/CNPC-GD 0251-2006
7.附录
表一：火焰喷塑防腐蚀施工技术参数
项目 气体压力
参数 塑料粉末
品种 工件预热推荐温度℃ 涂层长期使用温度℃
焰
气
部
分 乙炔气工作压力MP 0.10～0.12 高压聚乙烯 120～150 -70～+60
低压聚乙烯 150～200 -70～+75
氧气工作压力MP 0.50～0.60 尼龙11 170～230 -50～+80
尼龙12 170～230 -50～+80
干燥清洁压缩空气 0.40～0.60 尼龙1010 210～250 -50～+80
尼龙66 250～270 -50～+80
喷涂距离mm 150～300 聚乙烯PE
聚烯烃PO
交联型聚乙烯 180～250 -14～+120
氯化聚醚 170～230 -30～+120
供
粉
部
分 粉末沉积率%
双层保护气 85～95 环氧粉末 150～200 80
乙烯-丙烯酸
共聚物EAA
乙烯-醋酸乙烯酯共聚EVA 80～130 -45～+70
推荐粉末粒度目 热塑型粉末80～140 热固型粉末100～140
注:各种塑料粉末保存必须干燥清洁无杂物混入.
本文根据参考文献和工程实践，总结出火焰喷塑防腐蚀技术在工程中的应用。火焰喷塑是防腐蚀领域的一种新型的防腐手段，随着科学技术的发展而越来越受到用户的重视，主要用于以防腐蚀为目的现场大面积喷塑施工。优点是涂敷简单，装备轻便易携带，可现场施工。
关键词：火焰喷塑 大面积防腐 现场施工
中图分类号：C35文献标识码： A
2.引言
吉化集团公司动力厂二期扩建工程，有两台水箱1台1000m3除盐水箱和1台1000m3生水箱内防腐采用火焰喷塑（PE防腐）。两台总计1300m2 PE粉末火焰喷涂，两台水箱电火花检测无一漏点，到目前为止，化学水系统已正常向机组提供合格除盐水，保证了机组向客户提供供电和蒸汽。PE防腐采用火焰喷涂技术施工，此新技术的成功应用，为今后大面积火焰喷涂防腐施工积累了经验。此项技术在埋地天然气管道外防腐应用也比较广泛。
3.施工工艺原理
3.1组成
火焰喷塑全套设备包括ZK6018型大功率火焰喷塑枪、送粉器、管路和气路调节阀组成，另自备0.9m3/min空压机、氧气、乙炔气和氧乙炔减压表及管线。
3.2原理
塑料粉末(PE粉末，polythene)火焰喷涂简称PE火焰喷塑，主要用于以防腐蚀为目的粉末涂装。PE火焰喷塑技术是采用特制的送粉器和火焰喷塑枪，借助氧——乙炔火焰产生热量，压缩空气做保护气的喷射焰流，将PE粉末加热到熔融状态，喷涂到经过预处理的金属工件表面，形成连续、均匀、无孔隙的PE涂层。图1和图2分别为PE火焰喷涂的装置和原理示意图。
3.3施工程序图
4．火焰喷塑防腐蚀施工技术论述
4.1火焰喷塑防腐蚀施工特点
4.1.1塑料粉末火焰喷涂简称火焰喷塑，主要用于以防腐蚀为目的现场大面积喷涂施工。特点是涂敷简单，装备轻便易携带，可现场施工。
4.1.2火焰喷塑装备所需要成本低，不用特制喷涂室、烘房。装备轻便易携带，可现场施工，喷涂可不受工件尺寸及形状限制。
4.1.3可以在100%的相对湿度、低温等环境条件下施工。
4.1.4粉末涂料不含溶剂，喷涂后无需干燥养护时间，即喷即用。
4.1.5可涂敷多种基体材料如钢铁、混凝土等。
4.1.6涂层可修补，对小缺陷的部分只要加热表面即可进行修补，大缺陷部分可重新喷涂。
4.1.7换粉、换色容易。
4.2应用范围：
火焰喷涂防腐蚀技术适用于直接喷涂耐酸、碱、盐的各种塑料涂层，无需加热固化装置，特别适合于现场大面积喷塑施工，在防腐性能、操作工艺、作业环境等方面可部分取代重防腐涂装和玻璃钢衬里。
例如：耐各种腐蚀介质容器：酒类、啤酒、牛奶、盐、食品、污水处理设备；火电厂钢制除盐水箱包括超滤水箱、一级淡水箱、二级淡水箱、生水箱等内防腐；埋地天然气管道外防腐等。
4.3喷涂参数（见附录表一）
4.4火焰喷涂防腐蚀技术的讨论
4.4.1火焰温度参数：乙炔气+氧气=3150℃，乙炔气+空气=2700℃，液化石油气+氧气=2800℃，液化石油气+空气=2200℃；如果需要使用液化石油气取代乙炔气作燃气，必须自行改制乙炔气减压表与液化石油气钢瓶减压阀螺纹配套接头连接，液化石油气必须使用乙炔气减压表压力调节0.1～0.15MPa，使用氧气或空气作助燃气压力调节
0.4～0.6MPa均可满足火焰喷涂的要求。
4.4.2火焰喷塑工艺流程：火焰喷塑工艺主要由基体的表面预处理、工件预热、火焰喷塑、检测等工艺流程组成。
4.4.3被喷工件的基本表面预处理：大型构建或容器等表面可以采用喷砂、打磨和其他工艺方法（如酸洗、磷化）清楚表面油污、锈或其他腐蚀介质。工艺研究表明喷砂和磷化对火焰喷塑涂层的结合最为有利。
4.4.4预热：将被喷工件的基体表面预热到塑料粉末熔点以上，这是必不可少，工件预热主要使用火焰喷塑枪、火焰重熔枪，中频电加热设备等，不同的塑料粉末和工件形状、规格、工件的预热温度有所不同。研究和实际应用的经验，不同塑料粉末的工件预热温度见上述喷涂参数。
4.4.5工件板厚度小于3mm时，工件起始预热温度（区域约为本体1M2=预热性塑料熔点温度-10~20℃）。
4.4.6工件板厚度大于3mm时，工件起始预热温度（区域约为本体1M2=预热性塑料熔点温度+10~20℃）。
4.4.7凹型工件和罐体内的预热温度高于凸型工件和平板件的预热温度的10~20℃。
4.4.8热固型塑料粉末火焰喷涂时，工件的预热温度和每道涂层厚度有关，建议喷涂热固型塑料粉末时，每道涂层厚度以薄为主，以利于塑料涂层的塑化交联。
4.4.9喷枪火焰功率由输入喷枪的焰气压力及流量大小有关，大功率焰气火焰易造成塑料粉末燃烧变质，小功率焰氣火焰易造成涂层结合不牢和塑化不完全，火焰功率的大小主要由塑料粉末粒度决定，粗粉末采用大功率火焰喷涂，细粉末采用小功率火焰喷涂为宜。
4.4.10喷涂距离：热塑型塑料粉末粒度约60～140目时，喷涂距离约200～250mm，热固型塑料粉末粒度约100～180目时，喷涂距离约140～200mm。
4.4.11保护气一般为压缩空气、二氧化碳、氮气三种，其中二氧化碳气体的冷却效果最佳，氮气适合适合尼龙材料喷涂保护，粗粉末保护气流略小，细粉末保护气流略大，保护气压力为0.2～0.4MP即可。
4.4.12一般火焰喷塑送粉量在60～300g/min之间，若涂层厚度大于0.3mm则可得到无气孔的涂层，根据塑料的种类，一次喷涂可形成0.5～5mm左右的涂层，当粉末喷出量为300g/min时，膜厚1mm，一支喷枪喷涂效率为12～15㎡/小时。
4.4.13检测：
Ⅰ外观检查：用目测进行检查。火焰喷涂的塑料涂层表面不允许有裂纹、针孔、与基体剥离、鼓泡、漏喷及表面焦化等缺陷，颜色基本一致，喷涂层表面应平滑。
Ⅱ厚度检查：用涂层测厚仪进行检查。测得的任何一点厚度值，不得低于设计规定的最小厚度值0.5mm。经检测均达到设计规定要求，涂层均匀，允许偏差值在规范要求范围内。
Ⅲ漏点检测：电火花检漏仪进行全面检测，检测电压1500V，针孔检测涂层的缺陷如针孔、裂隙和裂纹，仔细检查确保不存在针孔等缺陷。
4.4.14火焰喷塑在吉化集团公司动力厂二期扩建工程除盐水箱施工中，使用效果良好，质量优良。施工从2008年4月2日开始，4月20日完成两台总计1300m2 PE粉末火焰喷涂，其中除盐水箱电火花检测无一漏点，到目前为止，化学水系统已正常向机组提供合格除盐水，保证了机组向客户提供供电和蒸汽。
5.结论
ZK6018型塑料粉末火焰喷涂机是国内目前唯一火焰喷塑用于大面积防腐现场施工效率最大，适用于化工装置、大型容器、储槽、管道、防腐等现象施工。到目前为止，应用火焰喷塑技术已应用在全国火电厂钢制除盐水箱内防腐；也应用在埋地钢质管道热涂聚乙烯粉末防腐。火焰喷塑施工技术和成熟施工经验会得到广泛的应用，并有更长远的发展前景。
6.参考文献：
［1］《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》HGJ229-91
［2］《埋地钢质管道热涂聚乙烯粉末外覆盖层技术规范》标准
Q/CNPC-GD 0251-2006
7.附录
表一：火焰喷塑防腐蚀施工技术参数
项目 气体压力
参数 塑料粉末
品种 工件预热推荐温度℃ 涂层长期使用温度℃
焰
气
部
分 乙炔气工作压力MP 0.10～0.12 高压聚乙烯 120～150 -70～+60
低压聚乙烯 150～200 -70～+75
氧气工作压力MP 0.50～0.60 尼龙11 170～230 -50～+80
尼龙12 170～230 -50～+80
干燥清洁压缩空气 0.40～0.60 尼龙1010 210～250 -50～+80
尼龙66 250～270 -50～+80
喷涂距离mm 150～300 聚乙烯PE
聚烯烃PO
交联型聚乙烯 180～250 -14～+120
氯化聚醚 170～230 -30～+120
供
粉
部
分 粉末沉积率%
双层保护气 85～95 环氧粉末 150～200 80
乙烯-丙烯酸
共聚物EAA
乙烯-醋酸乙烯酯共聚EVA 80～130 -45～+70
推荐粉末粒度目 热塑型粉末80～140 热固型粉末100～140
注:各种塑料粉末保存必须干燥清洁无杂物混入.