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      鋼管3PE防腐中酸洗工藝位置的選擇

      2019-12-19 08:45:00張戰(zhàn)明
      焊管 2019年11期
      關鍵詞:磷化涂覆酸洗

      馬 星,張戰(zhàn)明

      (寶雞石油鋼管有限責任公司,陜西 寶雞 721008)

      在鋼管3PE 防腐生產(chǎn)中,酸洗作為一種涂覆前預處理工藝,是對現(xiàn)有火焰預熱、拋丸除銹、微塵處理等預處理工藝的補充和完善。 鋼管酸洗是將一定濃度的磷酸溶液噴淋在加熱的鋼管表面,發(fā)生一系列化學和電化學反應,產(chǎn)生一種磷酸鹽類薄膜,有效阻止鋼管母材的腐蝕反應,同時提升涂層與母材的防腐蝕能力。 但酸洗工位在鋼管3PE 防腐生產(chǎn)工藝中的位置,有著三種不同的布置方案,本研究通過對三種工藝布置方式的優(yōu)缺點對比分析,選出最佳酸洗工藝方案。

      1 鋼管酸洗工藝

      1.1 酸洗工藝介紹

      在鋼管3PE 防腐生產(chǎn)中,鋼管酸洗工藝分為酸洗前預處理、酸洗磷化反應和酸洗后處理3 個工序。 酸洗前預處理又包括打磨、除銹、脫脂、表面調整、預熱等步驟; 酸洗后處理包括去離子水清洗、鈍化、除氫、風干等步驟。 根據(jù)工藝要求的不同,酸洗前預處理及酸洗后處理中的步驟可調整或增減。

      隨著技術裝備的發(fā)展,產(chǎn)生了多種酸洗磷化方式,主要包括傳統(tǒng)刷涂、吊裝浸涂、運動噴淋、噴灑浸潤等,具體工藝方式的選擇取決于工件的外形尺寸及形狀、工廠投資規(guī)模、生產(chǎn)量等因素。 鋼管的表面酸洗處理適用于運動噴淋工藝,即將磷酸溶液噴淋到運動的鋼管表面,使其快速發(fā)生酸洗磷化反應,產(chǎn)生磷酸鹽類保護膜。

      1.2 鋼管酸洗的作用

      1.2.1 提高耐腐蝕性

      酸洗后鋼管表面產(chǎn)生的磷化膜厚度一般為5~10 μm,由于其具有不導電性,可使酸洗后的鋼管變成一個不良導體,有效阻止外界污染物對鋼管的腐蝕。 通過試驗可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過酸洗磷化后的鋼管試樣在同等試驗條件下,比沒有酸洗的試樣在鹽霧中的耐蝕性能提升一倍以上。

      1.2.2 提高鋼管表面清潔度

      磷酸鹽類保護膜在無油污和無銹蝕層的金屬工件表面才能生成,因此鋼管酸洗磷化之前需通過拋丸除銹、火焰預熱等工序將鋼管表面的污染物徹底地清理。 在這樣的情況下,生成的磷酸鹽類保護膜才有質量保證。 同時經(jīng)過酸洗磷化處理后的鋼管表面更加清潔、無灰塵及銹蝕,為下一步3PE 涂覆生產(chǎn)提供品質優(yōu)良的基管。

      1.2.3 提高鋼管基體與涂層間的附著力

      磷酸鹽類保護膜與鋼管母材是一個結合緊密的整體結構,它們之間沒有明顯的分層或界限。同時磷酸鹽類保護膜表面的許多微孔,使鋼管3PE防腐中的環(huán)氧粉末能夠滲透熔融到這些空隙中,與其緊密結合,從而有效提高附著力。 圖1 為酸洗處理前后鋼管基體的對比情況,從圖1 可以看出,經(jīng)過酸洗處理后的鋼管基體金屬表面質量更好。

      圖1 鋼管酸洗處理前后對比照片

      2 三種酸洗工位布置方案對比

      2.1 酸洗工位布置在除銹機之前

      酸洗工位布置在鋼管除銹前的工藝流程如圖2所示。 國外大部分3PE 生產(chǎn)線均選用這種方式,一方面用于清理掉裸管表面的紅褐色鐵銹及暗黑色的氧化物鐵皮,使上線裸管表面的缺陷提前暴露,并下線處理; 另一方面能夠清理掉裸管表面的鹽分及油污,保證進入生產(chǎn)線的裸管表面清潔,有效阻止裸管在除銹時污染除銹機中的磨料,造成除銹系統(tǒng)污染,出現(xiàn)批量除銹質量問題和質量隱患。

      圖2 酸洗工位布置在除銹機之前的工藝流程

      這種布置方式的優(yōu)點是從源頭上消除裸管表面的污染物,但缺點是不能解決除銹后鋼管表面錨紋中的顆粒物和粉塵。 考慮到酸洗中酸液和酸霧的環(huán)境污染問題,鋼管表面火焰燃燒或堿液清洗也能夠有效解決上述問題,所以這種酸洗布置方式有一定的局限性。

      2.2 酸洗工位布置在兩臺除銹機之間

      將酸洗工位布置在兩臺外除銹機之間的工藝流程如圖3 所示。 印度和馬來西亞鋼管制造企業(yè)多采用這種布置方式。 這種布置方式的優(yōu)點是在第一臺除銹后徹底清理鋼管表面乃至錨紋內的鹽分和顆粒物,防止污染物進入第二臺除銹機系統(tǒng),在一定程度上保證了二道除銹后鋼管表面錨紋的清潔。 其缺點是不能消除鋼管對第一臺除銹機磨料的污染,以及第二臺除銹后鋼管表面的灰塵度等級。 另外,從鋼管外壁拋丸除銹到3PE涂覆工位之間要經(jīng)過內吹掃工位、涂覆上線區(qū)域、涂覆螺旋輸送輥道等區(qū)域,在這個過程和時間段內,接觸鋼管的設備及車間環(huán)境都會對鋼管表面造成污染,進而影響涂層的質量。

      圖3 酸洗工位布置在兩臺除銹機之間的工藝流程

      2.3 酸洗工位布置在鋼管涂覆之前

      將酸洗工位布置在鋼管涂覆之前并結合兩道火焰燃燒的工藝布局,是應用最廣泛的一種布置方式,其工藝流程如圖4 所示。 第一道火焰預熱布置在鋼管除銹工位之前,一方面能夠消除冬季裸管表面包覆的凍雪,保證除銹時裸管表面的工藝溫度,另一方面能夠燃燒掉裸管表面污染物,防止其污染除銹機系統(tǒng)中的磨料,造成批量除銹質量問題。 第二道火焰燃燒布置在酸洗工位前,一方面通過燃燒保證鋼管酸洗時的工藝溫度,另一方面燃燒掉鋼管從除銹工位到酸洗工位之間傳輸過程中產(chǎn)生的部分污染物,然后通過酸洗工藝過程(酸洗磷化、高壓去離子清洗、高壓風干等)有效消除了鋼管表面的鹽分等污染物,防止防腐層鼓包及涂層的耐腐蝕性能降低,能有效提升防腐涂層的質量。

      圖4 酸洗工位布置在鋼管涂覆之前的工藝流程

      3 結束語

      在鋼管3PE 防腐生產(chǎn)過程中,酸洗工藝作為其中一步重要的工序,發(fā)揮著不可替代的作用。 通過對鋼管3PE 防腐工藝中三種不同酸洗工位的對比分析可以得出,酸洗工位布置在3PE涂覆之前,并結合兩道火焰燃燒的布置方式是最優(yōu)方案,不僅從源頭上消除了裸管污染除銹機系統(tǒng)中的磨料,而且保證鋼管進入涂覆工位時表面的清潔,實現(xiàn)了從提升鋼管表面預處理質量來保證涂層質量的工藝目的。

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