淺談閥門表面涂裝工藝

曹宜軍，尚洪寶

（重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司，重慶 400707）

閥門制造的全過程既包含了鑄造、鍛造、熱處理、焊接、清洗、表面處理、無損檢測、表面涂裝、閥門產(chǎn)品包裝等生產(chǎn)過程，也包含各類閥門零部件的機(jī)械加工工藝及成品裝配工藝過程。本文著重論述閥門表面涂裝工藝：涂裝前處理、表面涂裝在閥門生產(chǎn)制造過程中的運(yùn)用及關(guān)鍵控制點(diǎn)。

1 閥門生產(chǎn)過程基本流程

閥門生產(chǎn)過程中涂裝前處理及整機(jī)涂裝必不可少，同時具備自身的行業(yè)特點(diǎn)，需遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/4711《壓力容器涂覆及運(yùn)輸包裝》的要求。

2 涂裝前處理

圖1 閥門生產(chǎn)過程基本流程Fig.1 Basic flow of valve production process

圖2 打磨及打磨工具Fig.2 Grinding and grinding tool

圖3 智能磷化生產(chǎn)線Fig.3 Intelligent phosphating production line

涂裝前處理涉及打磨、除油、磷化、噴砂/拋丸等過程，對于閥門殼體類零件，涂裝前處理主要是為改善鋼結(jié)構(gòu)表面特性，從而提高涂層附著力，增強(qiáng)涂層物理防腐能力。

2.1 打磨

打磨主要是針對鑄造類零件，其目的為去除工件非加工面上所有影響產(chǎn)品外觀和油漆附著力的型砂、芯砂、芯骨、多肉、粘砂、殘余澆冒口、皺褶、飛邊、毛刺、焊接面、焊接飛濺等，對于碳鋼類鑄造件還具備除銹功能。閥門殼體類零件打磨目前主要為手工打磨，需要做好安全防護(hù)。

表1 碳鋼零件中溫鋅系磷化工藝流程Table 1 Medium temperature zinc phosphating process flow of carbon steel parts

2.2 除油

除油主要是通過有機(jī)溶劑或堿性皂化液將加工過程中產(chǎn)生的油污、切削液以及存放過程中吸附油污進(jìn)行清除，為磷化和噴漆做準(zhǔn)備。

2.3 磷化

磷化[2]處理分為：鋅系、錳系、鋅鈣系、鐵系磷化，按磷化溫度不同分為低溫、常溫、中溫、高溫。磷化的作用主要是給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕并用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。磷化防銹基理主要是在基體金屬形成一層磷酸鹽防護(hù)膜。其中中溫磷化游離酸度穩(wěn)定，易掌握，磷化時間短，生產(chǎn)效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同。其中最為關(guān)鍵的工序?yàn)榱谆?，需定期測定總酸度及游離酸度，以保證磷化質(zhì)量,同時中溫鋅系磷化日常維護(hù)最為重要的參數(shù)為磷化溫度，溫度過高磷酸鹽過飽和析出產(chǎn)生白色沉淀影響磷化質(zhì)量，溫度過低則降低磷化效率。

2.4 噴砂/拋丸

圖4 噴砂處理后鋼結(jié)構(gòu)表面Fig.4 Steel structure surface after sandblasting treatment

圖5 腐蝕基本原理圖Fig.5 Corrosion principle diagram

GB/T 8923.1-2011 將噴砂[3]/拋丸工藝用“Sa”表示，其作用為改善零件外觀質(zhì)量，形成一定的粗糙度進(jìn)而提高油漆附著力。一般高防鹽霧等級噴漆的產(chǎn)品及外觀要求較高的不銹鋼類產(chǎn)品需進(jìn)行噴砂/拋丸，對于不銹鋼類殼體噴砂/拋丸不可選擇碳鋼類鋼砂/鋼丸，避免“嵌入式”生銹。

表2 涂裝主要性能參數(shù)檢測Table 2 Testing of main performance parameters of coating

2.4.1 噴砂原理

將磨料輸入到空氣流中，經(jīng)高速將磨料/空氣混合物從噴嘴射向要清理的表面，在鋼砂切削、撞擊的作用下，將基材表面附著不牢的鐵銹、氧化皮清除掉，從而達(dá)到除銹的目的。

2.4.2 拋丸原理

在固定裝置中或移動式設(shè)備上，磨料裝在旋轉(zhuǎn)輪或放置在葉輪上，被均勻地拋出，高速抵達(dá)被清理表面。其作用基本與噴砂類似，但獲得的表面更加規(guī)則細(xì)膩。

3 整機(jī)涂裝

3.1 閥門涂裝的目的

閥門涂裝的目的除了美化產(chǎn)品外觀，更重要的是進(jìn)行防腐和標(biāo)識，尤其在石油開采逐漸擴(kuò)張到沿海甚至海上，配套的閥門產(chǎn)品必須滿足含鹽類、含硫類的濕熱大氣環(huán)境防腐要求，進(jìn)而達(dá)到額定防鹽霧指標(biāo)。

3.2 什么是腐蝕

鋼結(jié)構(gòu)腐蝕是一個電化學(xué)過程[4]，該過程必須滿足以下4 個要素：陽極、陰極、電路通路、電解質(zhì)和氧氣。閥門表面涂層就是為了阻止以上四要素的形成。隨著涂裝行業(yè)的發(fā)展，表面涂層除了有物理隔絕防腐方式還有物理隔絕加陰極保護(hù)[5]雙重防腐，典型的例子為目前運(yùn)用的比較廣泛的“環(huán)氧富鋅（Zn）”底漆[6]。

陽極反應(yīng)：Fe →Fe3++3e-

陰極反應(yīng)：O2++2H2O+4e-→4OH-

3.3 涂裝的方式

涂裝方式一般有刷涂、滾涂、噴涂、浸涂，其中噴涂又分為高壓無氣噴涂和傳統(tǒng)空氣噴涂[7]。結(jié)合閥門殼體外形尺寸，采用傳統(tǒng)空氣噴涂更有利于控制涂層質(zhì)量。

3.4 涂裝性能檢測

涂裝主要性能檢測包含漆膜硬度、底面漆附著力、底面漆拉拔力、底面漆中性鹽霧試驗(yàn)[8]以及漆膜厚度，表2為其檢測值及檢測方法。值得注意的是，當(dāng)漆膜額定厚度達(dá)到100um 以上時，劃格法測試油漆附著力時涂層很難劃破到基材表面，此時需采用拉拔法進(jìn)行測試。同時為保證閥門產(chǎn)品在現(xiàn)場安裝后，其防腐能力達(dá)到預(yù)期，閥門生產(chǎn)廠家可通過中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)合ISO12944-6 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)先選定的涂層配套，在閥門產(chǎn)品出廠前對涂層進(jìn)行定量檢測來衡量涂層防腐能力是否達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)語

在當(dāng)今閥門行業(yè)國產(chǎn)化[9]的大形勢下，國產(chǎn)閥門與進(jìn)口閥門比拼的是穩(wěn)定性及耐久性，國產(chǎn)閥門除了結(jié)構(gòu)必須優(yōu)化外，其表面涂層防腐能力的高低也是影響閥門穩(wěn)定性和耐久性的重要因素。尤其在石油、石化行業(yè)不斷向沿海甚至海上發(fā)展的格局下，其配套的閥門產(chǎn)品如果不能滿足設(shè)計(jì)的防腐要求，必將被市場淘汰，做好閥門表面涂裝顯得尤為關(guān)鍵。