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涂塑钢管常用的塑料粉末涂料钢管涂塑技术（ 1）【编者按】涂塑钢管是国内近年来发展的一种新型管道材料，它以钢管为基体， 在钢管表面上涂覆一层塑料膜。 这层膜既可用液体塑料涂覆， 也可用固体塑料涂 覆，因而使产品既具有钢管的高强度和高刚度，又具有塑料的耐化学腐蚀性能。涂塑钢管表面光洁， 在输送液体时阻力系数小， 不混生细菌，有良好的防脂、 防结垢能力，在一般情况下比用同直径的钢管输送的流体量大10%20%,输送动力消耗降低 15以上，使用寿命延长 10倍有余。因此可以说，涂塑钢管是 高效节能又防腐蚀的新型管道材料。钢管涂塑技术在国外工业化国家已比较成熟，涂塑钢管已经广泛应用于石 油、化工、建筑、造船、通讯、电力和地下输气管道等众多领域，如美国、日本 等国的输水管路有 80%90%的管材采用涂塑钢管。而这项技术在我国仅是刚 刚兴起，所生产的涂塑钢管尚属于初期阶段的产品， 使用量也很小， 但其潜在市 场却很大。 在石油输送管道中， 即使采用高级合金钢或不锈钢钢管， 其使用寿命 和耐腐蚀性能也远比不上涂塑钢管； 从海底抽吸锰矿石所用管道， 采用涂塑钢管 其使用寿命增加 5 倍多；原子能发电厂用涂塑钢管输送液体，不仅防腐能力强， 使用寿命大幅度提高， 而且可防止核辐射， 增加核电厂的安全； 其他诸如天然气 管道、煤气管道等都因采用涂塑钢管而使管路使用寿命增加5 1 0倍；随着高层建筑的日趋增多， 为增强防腐蚀能力， 输水管路所用钢管将逐步被涂塑钢管所取 代。当今我国钢管（无缝、焊接）行业面临着激烈的市场竞争，随着中国加入 WTO这种竞争将更加激烈，同时还受到铸铁管、塑料管、铝塑复合管等其他种 类管材的猛烈冲击。 众所周知， 国内钢管生产厂家以生产“大路货”居多， 而生 产“高、精、尖”或“高附加值”产品的却不多。为使“大路货”钢管增值，进 一步推动和发展国内涂塑钢管生产技术， 本刊特辟“技术讲座”专栏， 连续刊出 钢管涂塑技术 专题讲座。该讲座由河北省宣化防腐钢管总厂高级工程师孙胜 同志担纲主讲， 柏永清、 孙冰心和庞永俊等同志共同参与讲座内容编撰， 并由赵 三元教授主审。钢管涂塑技术分 18讲：涂塑钢管常用的塑料粉末涂料；聚乙烯粉末涂 料；环氧树脂和聚氯乙烯粉末涂料； 聚苯硫醚及其他塑料粉末涂料； 钢管涂塑预 处理喷丸处理； 钢管涂塑预处理化学处理； 涂塑前的钢管加热； 钢管涂塑法 挤压包覆法； 钢管涂塑法静电喷涂法； 钢管涂塑法压送涂覆法； 钢管涂塑 法幕帘散布涂覆法；钢管涂塑法旋转涂覆法；钢管涂塑法流动槽涂覆法； 钢管涂塑法火焰喷涂法； 钢管涂塑膜厚与塑粉用量； 涂塑钢管的精加工与修补； 涂塑钢管的质量检测；几种专用涂塑钢管的生产工艺及特点。1 什么是塑料粉末涂料涂塑钢管是以钢管为基体， 在钢管表面上涂覆一层塑料膜。 这层塑料膜可用 液体塑料涂覆， 也可以用固体塑料涂覆， 而用固体塑料涂覆的最佳方案就是把塑 料粉碎成粉末状，散布于加热的钢管壁上热熔成膜。 塑料粉末涂料就是以塑料为主加入一些助剂，经混炼、挤出、粉碎而制成。 由于塑料的种类很多， 加之添加的助剂不同， 因而目前塑料粉末涂料的种类至少 有数百种。2 塑料粉末涂料的主要种类塑料粉末涂料是以粉末塑料为主体的一种涂料， 它的性能基本上由主体塑料 的性能所决定。塑料根据受热后的性能变化， 可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。 热塑 性塑料一般以聚合类树脂为基本成分， 加入少量的稳定剂， 润滑剂或增塑剂 （也 可不加入）制取而成。这类塑料的特点是受热后软化，具有可塑性，且可反复塑 制。通常热塑性塑料具有优良的耐化学腐蚀性， 韧性和延伸率。 常用的热塑性塑 料有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚四氟乙烯、尼龙、 聚苯硫醚、 氯化聚醚、乙烯醋酸乙烯酯共聚物等。 热固性塑料以浓聚类树脂为 基本成分， 加入填料、固化剂等添加剂而制成。 这类塑料在一定温度条件下固化 成型后，成为不溶状态， 再受一般热也不会软化， 只有在强热下才被分解、 破坏， 不可反复塑制。 热固性塑料因分子量较小而具有较好的固化流平性和润湿性， 这 就使其在涂覆钢管时对管体的粘附力强，并能使涂塑钢管获得较平滑的塑膜表 面。常用的热固性塑料有：环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂等。根据以上塑料的分类， 塑料粉末涂料也分为热塑性粉末涂料和热固性粉末涂 料两大类。但需特别指出的是，并非所有塑料都可作塑料粉末涂料，因此，塑料 粉末涂料的品种要比塑料的品种少。目前世界各国所采用热固性粉末涂料主要有： 环氧粉末涂料、 环氧酚醛粉末 涂料、聚酯粉末涂料、环氧聚酯粉末涂料。其中，环氧粉末涂料是应用最早的 品种，也是目前产量占据首位的塑料粉末涂料， 广泛应用于静电喷涂工艺， 在装 饰性涂塑中占有很重要的位置； 而环氧酚醛粉末涂料因其具有较高的耐化学腐蚀 性能，所以多用于防腐蚀涂塑层。热塑性粉末涂料目前主要有： 聚乙烯粉末涂料、 聚氯乙烯粉末涂料、 聚丙烯 粉末涂料、氯化聚醚粉末涂料、尼龙粉末涂料、聚苯硫醚粉末涂料等，这些热塑 性粉末涂料各具优缺点。 目前大量用于涂塑钢管的热塑性粉末涂料， 主要是线性 低密度聚乙烯粉末涂料（LLDPE ;在未来较具发展前途的是聚苯硫醚粉末涂料（ PPS）。3 用于涂塑钢管的几种主要塑料粉末涂料塑料粉末涂料尽管品种较多，但目前用于防腐蚀涂塑钢管的仅有少数几种。 这是因为，各种塑料粉末成膜后其防腐蚀效果的差异并不大， 而塑料粉末的价格 和涂覆工艺费用却有一定差异。因此，若涂塑钢管在低于 60C温度条件下使用, 一般都采用聚乙烯粉末涂料；若在低于 100C温度条件下使用，则一般采用环氧 树脂粉末涂料，这两种粉末涂料占据涂塑钢管市场的90以上。此外，尚有耐高温要求的涂料，如石油行业需要耐200C左右高温且仍具有优良防腐蚀效果的 涂料，而聚苯硫醚粉末涂料就符合这一要求，有待进一步开发利用。4 涂塑钢管对塑料粉末涂料性能的要求涂塑钢管因其主要用于防腐蚀方面， 因而对塑料粉末涂料的性能要求主要有 以下几点：（1）塑料粉末成膜后的防腐蚀能力要强。根据所输送腐蚀介质的浓度、温 度和腐蚀程度， 要求所涂塑膜必须具有极强的耐腐蚀性能。 若所输送的介质是气 体，那么，涂塑钢管的塑膜一般应能耐 CO，CO2，O2，H2S，H2，CH4 等气体的腐蚀； 若输送液体，则应能耐各种浓度的酸、 碱、盐类溶液（强氧化性浓酸， 但浓硫酸、 浓硝酸、铬酸除外）及各种溶剂的腐蚀。（2）塑料粉末成膜后对钢管基材有较强的附着力。塑膜的附着力与涂塑钢 管的使用寿命之间有着密切的因果关系。塑膜的附着力主要取决于塑膜自身性 能。一般说来， 热固性塑膜要比热塑性塑膜的附着力强， 而热塑性塑料又以氟塑 料的附着力为最差。 所以，有些塑料不能粘结在钢管壁上， 就不能用于钢管涂塑。 为提高塑膜对钢管基体的附着力， 需要对钢管表面进行磷化处理， 尤其是喷丸处 理，这会大大增加塑膜的附着力。（3）要具有符合要求的涂膜厚度，以确保涂塑钢管的防腐蚀效果。一般说 来，装饰性涂膜厚度可以控制在 30100卩m而防腐蚀用的涂塑钢管，则涂膜 厚度应控制在3003000卩m如有特殊要求，膜厚可达 58mm众所周知， 塑料的热容较大 （熔融时吸收热量大， 冷却时放出的热量也多） ， 因此塑膜厚度增大， 在冷却时体积收缩也大， 内应力就随之增大， 这就使厚塑膜 的耐环境应力裂化及附着力等性能均比薄塑膜差。 怎样解决塑膜厚度增大与附着 力下降这一矛盾，也是对塑料粉末涂料提出的性能要求。环氧树脂粉末涂料对钢管基体的附着力较强， 甚至可以作为粘结剂使用； 但其塑膜韧性较差，因而涂层不能太厚，一般应控制在0.50.8mm聚乙烯粉末涂料的厚膜性好，甚至可以涂 35mn厚；但聚乙烯涂层的附着力差，因此需要 在聚乙烯塑料粉末涂料中添加一定量的改性剂， 以提高其附着力。 同时，对钢管 表面进行喷丸处理，使钢管表面形成粗糙度为4060卩m的凹凸不平面和细小毛 刺，以扩大塑膜与钢管基体的接触面积，增加机械附着力。（4）涂塑钢管的使用环境恶劣，因此必须要求所涂的塑膜不仅要有较强的 抗腐蚀能力，还必须具备抵御大气、土壤、阳光的侵蚀，即要有防紫外线辐射和 由于风化而使塑膜变质老化的能力。（5）涂塑钢管的塑膜，必须有一定的机械强度和柔韧性。由于是用来输送 流体，因此要求涂塑钢管的塑膜光洁度高， 耐磨性能好， 不与输送的介质有任何 化学反应和溶胀。一般说来，塑料的机械性能会随着温度的升高而降低， 因此各种塑料涂层一 般都有一个使用温度上限， 超过这个上限， 塑膜的性能将会显著变差， 甚至失去 防腐蚀性能，堵塞管道。这一点必须引起高度重视。（6）所涂塑膜必须要有一定的使用寿命，不能因为耐环境应力裂化性能太 低，而使塑膜在使用期内受力较小的情况下发生破裂， 造成涂塑钢管防腐蚀性能 的破坏，影响管道使用寿命。（7）塑料粉末添加剂中不应有吸湿性大的材料，否则涂塑时容易发生气孔 等缺陷。5 适用于不同用途的塑料粉末涂料的开发涂塑钢管因具有优良的防腐蚀性能而在众多行业中使用， 不同的行业对涂塑 钢管的特殊性能要求也不同， 这就产生出各具特殊性能的专用涂塑钢管。 要生产 出专用涂塑钢管， 就必须开发出适用的塑料粉末涂料。 如，用于从海底抽吸锰矿 石的涂塑钢管， 既要有较强的防海水腐蚀性能， 还需具有较强的耐磨性能。 日本 DHF 株式会社为此研制出用于输送泥浆和抽吸锰矿石的涂塑钢管，所用的塑料粉末涂料是聚氨基甲酸乙脂。 德国曼内斯曼公司所开发的环氧酚醛涂料， 用于涂覆 输送石油天然气的钢管， 效果良好。我国广州市化学工业研究所等单位研制生产 的聚苯硫醚粉末涂料，性能优良，能耐 260C的高温。在开发新的塑料粉末涂料 的过程中， 需注意两个问题， 一是要考虑价格成本， 二是要考虑涂塑钢管生产的 设备投资。（待续）