锌脂防腐钢管杆及其制备方法与流程

本发明涉及金属防腐领域，具体涉及一种锌脂防腐钢管杆及其制备方法。

背景技术：

输电杆塔是将电力从发电厂(站)输送到变电站，再从各级变电站输送到用户的专用设施。为了减少电能在长距离(如我国西电东送达几千公里)输送过程中的电能损失，通常要先将发电厂(站)电能升压到高压或超高压状态。目前我国输配电等级已达750kv，1000kv超高压输配电技术也已试验成功。随着输配电等级的提高，输电杆塔变得越来越高、越来越大，对其使用寿命的要求也越来越长。

输电杆塔的使用寿命主要取决于使用的材质、采用的结构、焊接工艺及表面防腐蚀处理工艺。输电杆塔传统的表面防腐蚀处理工艺是热镀锌和热喷锌。成本较高而大直径钢管结构产品受热浸锌设备的制约，无法实施该技术。由于钢管杆产品是以焊接为主的结构产品、形状较长、杆体连接部件较多。经热浸锌工艺加工存在加热和冷却的过程，致使部件变形较大。机械矫正调直很难达到要求。利用火焰校直又会使杆体的防腐层及外观破坏严重，直接降低了防腐效果和使用寿命。现有专利cn101725268a公开了一种输电杆塔的长寿命防腐层，是一种由金属、非金属及有机物组成的复合结构，包括热喷锌底层、环氧富锌重防腐封闭中间层、改性丙烯酸纳米面层，制作步骤为先采用锌或锌合金丝电弧喷涂热喷锌底层，结束后立即采用高压无气喷涂机实施环氧富锌重防腐封闭中间层，最后采用高压无气喷涂或刷、滚、喷等常规方法涂覆改性丙烯酸纳米面层。该发明采用环氧富锌重防腐中间层替代铬酸盐对喷锌层进行封闭，防腐性能优异，该技术可替代热镀锌，降低生产成本，节省能源。现有专利cn105463360a公开了本发明公开一种钢结构构件防腐涂装施工工艺，包括以下步骤：基面清理；锌层涂装：将线状锌丝加热到熔融状态，吹成雾状在基面上喷涂形成锌层；防腐材料涂装：在锌层上涂覆防腐材料层；底漆涂装：喷第一层底漆时涂刷方向保持一致，第一遍干燥后喷第二遍，第二遍喷涂方向与第一遍方向垂直；面漆涂装。本发明钢结构构件防腐涂装施工工艺在基面上依次涂覆锌层、防腐材料层、底漆层和面漆层，防腐涂层与钢结构构件的结合力强、涂层寿命长；具有高效的隔离性能，达到组个外界与钢构件的直接接触，对钢构件具有很好的防护。

现有技术中针对钢管杆的防腐工作局限在制备过程中，通常是通过缩短中间层的制备时间或是改变中间层的制备步骤，来保证锌层的防腐功能。然而对在实际使用过程中锌层防腐功能的维持并没有过多的涉及，因此急需提供一种钢管杆，使其在使用过程中仍能保证防腐锌层的防腐功能持久稳定。

技术实现要素：

为解决现有技术的钢管杆产品防腐方法受设备制约、部件变形较大、防腐效果和使用寿命差的技术问题，本发明提供一种避免上述问题的锌脂防腐钢管杆及其制备方法。

一种锌脂防腐钢管杆，包括钢管杆、锌层、耐蚀层和盖面层，所述锌层、所述耐蚀层和所述盖面层依次涂覆于所述钢管杆，所述盖面层包含一维光子晶体结构涂料。

一种锌脂防腐钢管杆制备方法，具体包括以下步骤：

1)抛丸处理：选用一钢板进行表面抛丸处理，去除钢板锈蚀面和氧化皮，压缩空气清洁干燥，得到具有粗化面的钢板，所述抛丸处理过程中抛丸钢砂有棱角，粒度为0.5-2.0，所述钢板的除锈清洁度sa2¹/2级，表面粗糙度rz40～80μm；

2)部件加工：将步骤1)中所得钢板经数控折弯机弯制多边形锥管，经内喷锌后，焊接成型，得到钢管杆；

3)二次抛丸处理：将步骤2)中所得钢管杆进行二次抛丸，清理部件加工过程对钢管杆的污染，进行高压风吹扫，得到成品钢管杆；

4)喷涂锌层：利用电弧喷涂设备，在所述成品钢管杆表面喷涂锌层；

5)喷涂耐蚀层：在所述锌层表面喷涂耐蚀涂料，并依次进行流平、固化的封闭处理，形成耐蚀层；

6)喷涂盖面层：所述步骤5)完成后，在所述耐蚀层表面再次喷涂一维光子晶体结构涂料，形成盖面层。

优选地，所述步骤1)中钢板采用q235、q345和q420中的其中一种。

优选地，所述步骤4)中所述锌层喷涂完成后，进行厚度及附着力检测，未达标部件重复进行所述步骤4)。

优选地，所述步骤4)中喷涂温度-10-40℃，海拔高度不高于1500m；空气湿度＜80％，在待喷成品钢管杆表面处于非凝露状态时进行喷涂。

优选地，所述步骤5)中所述耐蚀涂料由基料和涂料助剂组成，所述基料与所述涂料助剂的添加比例为10：3，所述基料包括有机硅树脂、纳米级氧化铝、滑石粉、乙二胺、硅酸钠、氮化硼和聚丙烯酰胺。

优选地，所述涂料助剂包括流平剂、消泡剂、附着力促进剂、固化剂、催干剂、成膜剂以及聚氨脂溶剂。

优选地，所述步骤5)中，喷涂所述耐蚀涂料时加入少量稀释剂，并喷涂二遍。

具体地，所述一维光子晶体结构涂料包括a涂料和b涂料，所述a涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化钛、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂，所述b涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化硅、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂。

优选地，所述一维光子晶体结构涂料的涂覆方法为：a涂料与b涂料交叉涂覆形成abab厚度涂层或形成abba厚度涂层。

优选地，所述步骤4)锌层厚度为大于100μm。

优选地，所述步骤5)耐蚀层厚度为30-40μm。

优选地，所述步骤6)盖面层厚度为20-30μm。

相较于现有技术，本发明提供的所述锌脂防腐钢管杆及其制备方法具有以下有益效果：

一、所述锌脂防腐钢管杆制备方法在加工大直径钢管杆结构产品涂层的过程中不受设备制约，使大型钢管结构产品的防腐质量有了质的飞跃。

二、所述锌脂防腐钢管杆制备方法在加工过程中无需加热、冷却等操作，避免了部件变形，省略了机械矫直或火焰矫直等工序，降低了生产成本，提高了生产效率，消除了热浸锌产生的环境污染，且增强了防腐性能。

三、所述锌脂防腐钢管杆实现了电弧喷涂锌层与封闭涂层的有机结合，涂层具有优良的附着力和封闭性能，且具有抗渗性、耐候性、耐溶性的特点，防腐效果好、使用寿命长。

四、盖面层采用不同的涂覆方法，能够实现屏蔽或反射特殊频率范围的电磁波，可以替代或减少其他材料的使用。

五、盖面层采用的涂料性能稳定，具有实用性，通过掺杂不同材料，还可实现呈现不同色彩、发光等特殊目的；机理明确，内容新颖，设计合理，加工和复合技术成熟。

附图说明

图1是本发明提供的锌脂防腐钢管杆的剖视图；钢管杆为11；锌层为12；耐蚀层为13；盖面层为14。

具体实施例

实施例1

一种锌脂防腐钢管杆，包括钢管杆、锌层105μm、耐蚀层30μm和盖面层20μm，所述锌层、所述耐蚀层和所述盖面层依次涂覆于所述钢管杆，所述盖面层包含一维光子晶体结构涂料。

一种锌脂防腐钢管杆制备方法，具体包括以下步骤：

1)抛丸处理：选用材质为q235的钢板进行表面抛丸处理，去除钢板锈蚀面和氧化皮，压缩空气清洁干燥，得到具有粗化面的钢板，所述抛丸处理过程中抛丸钢砂有棱角，粒度为0.5，所述钢板的除锈清洁度sa2¹/2级，表面粗糙度rz60μm；

2)部件加工：将步骤1)中所得钢板经数控折弯机弯制多边形锥管，经内喷锌后，焊接成型，得到钢管杆；

3)二次抛丸处理：将步骤2)中所得钢管杆进行二次抛丸，清理部件加工过程对钢管杆的污染，进行高压风吹扫，得到成品钢管杆；

4)喷涂锌层：利用电弧喷涂设备，在所述成品钢管杆表面喷涂锌层后，进行厚度及附着力检测，未达标部件重复进行该步骤，所述喷涂温度20℃，海拔高度800m；空气湿度为77％，在待喷成品钢管杆表面处于非凝露状态时进行喷涂；

5)喷涂耐蚀层：在所述锌层表面喷涂耐蚀涂料，并依次进行流平、固化的封闭处理，形成耐蚀层，所述耐蚀涂料由基料和涂料助剂组成，二者的添加比例为10：3，所述基料包括有机硅树脂、纳米级氧化铝、滑石粉、乙二胺、硅酸钠、氮化硼和聚丙烯酰胺，所述涂料助剂包括流平剂、消泡剂、附着力促进剂、固化剂、催干剂、成膜剂以及聚氨脂溶剂，喷涂所述耐蚀涂料时加入稀释剂，并喷涂二遍；

6)喷涂盖面层：所述步骤5)完成后，在所述耐蚀层表面再次喷涂一维光子晶体结构涂料，形成盖面层。

所述步骤6)中一维光子晶体结构涂料包括a涂料和b涂料，所述a涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化钛、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂，所述b涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化硅、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂；a涂料与b涂料交叉涂覆形成abab厚度涂层。

实施例2

一种锌脂防腐钢管杆，包括钢管杆、锌层110μm、耐蚀层35μm和盖面层25μm，所述锌层、所述耐蚀层和所述盖面层依次涂覆于所述钢管杆，所述盖面层包含一维光子晶体结构涂料。

一种锌脂防腐钢管杆制备方法，具体包括以下步骤：

1)抛丸处理：选用材质为q345的钢板进行表面抛丸处理，去除钢板锈蚀面和氧化皮，压缩空气清洁干燥，得到具有粗化面的钢板，所述抛丸处理过程中抛丸钢砂有棱角，粒度为1.0，所述钢板的除锈清洁度sa2¹/2级，表面粗糙度rz60μm；

2)部件加工：将步骤1)中所得钢板经数控折弯机弯制多边形锥管，经内喷锌后，焊接成型，得到钢管杆；

3)二次抛丸处理：将步骤2)中所得钢管杆进行二次抛丸，清理部件加工过程对钢管杆的污染，进行高压风吹扫，得到成品钢管杆11；

4)喷涂锌层12：利用电弧喷涂设备，在所述成品钢管杆11表面喷涂锌层12后，进行厚度及附着力检测，未达标部件重复进行该步骤，所述喷涂温度30℃，海拔高度800m；空气湿度为75％，在待喷成品钢管杆表面处于非凝露状态时进行喷涂；

5)喷涂耐蚀层13：在所述锌层表面喷涂耐蚀涂料，并依次进行流平、固化的封闭处理，形成耐蚀层13，所述耐蚀涂料由基料和涂料助剂组成，二者的添加比例为10：3，所述基料包括有机硅树脂、纳米级氧化铝、滑石粉、乙二胺、硅酸钠、氮化硼和聚丙烯酰胺，所述涂料助剂包括流平剂、消泡剂、附着力促进剂、固化剂、催干剂、成膜剂以及聚氨脂溶剂，喷涂所述耐蚀涂料时加入稀释剂，并喷涂二遍；

6)喷涂盖面层14：所述步骤5)完成后，在所述耐蚀层表面再次喷涂一维光子晶体结构涂料，形成盖面层14。

所述步骤6)中一维光子晶体结构涂料包括a涂料和b涂料，所述a涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化钛、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂，所述b涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化硅、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂；a涂料与b涂料交叉涂覆形成abba厚度涂层。

实施例3

一种锌脂防腐钢管杆，包括钢管杆、锌层115μm、耐蚀层40μm和盖面层30μm，所述锌层、所述耐蚀层和所述盖面层依次涂覆于所述钢管杆，所述盖面层包含一维光子晶体结构涂料。

一种锌脂防腐钢管杆制备方法，具体包括以下步骤：

1)抛丸处理：选用材质为q420的钢板进行表面抛丸处理，去除钢板锈蚀面和氧化皮，压缩空气清洁干燥，得到具有粗化面的钢板，所述抛丸处理过程中抛丸钢砂有棱角，粒度为2.0，所述钢板的除锈清洁度sa2¹/2级，表面粗糙度rz80μm；

2)部件加工：将步骤1)中所得钢板经数控折弯机弯制多边形锥管，经内喷锌后，焊接成型，得到钢管杆；

3)二次抛丸处理：将步骤2)中所得钢管杆进行二次抛丸，清理部件加工过程对钢管杆的污染，进行高压风吹扫，得到成品钢管杆；

4)喷涂锌层：利用电弧喷涂设备，在所述成品钢管杆表面喷涂锌层后，进行厚度及附着力检测，未达标部件重复进行该步骤，所述喷涂温度40℃，海拔高度800m；空气湿度为70％，在待喷成品钢管杆表面处于非凝露状态时进行喷涂；

5)喷涂耐蚀层：在所述锌层表面喷涂耐蚀涂料，并依次进行流平、固化的封闭处理，形成耐蚀层，所述耐蚀涂料由基料和涂料助剂组成，二者的添加比例为10：3，所述基料包括有机硅树脂、纳米级氧化铝、滑石粉、乙二胺、硅酸钠、氮化硼和聚丙烯酰胺，所述涂料助剂包括流平剂、消泡剂、附着力促进剂、固化剂、催干剂、成膜剂以及聚氨脂溶剂，喷涂所述耐蚀涂料时加入稀释剂，并喷涂二遍；

6)喷涂盖面层：所述步骤5)完成后，在所述耐蚀层表面再次喷涂一维光子晶体结构涂料，形成盖面层。

所述步骤6)中一维光子晶体结构涂料包括a涂料和b涂料，所述a涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化钛、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂，所述b涂料包括水、分散剂、消泡剂，三乙胺、二氧化硅、氧化铁红、云母氧化铁、滑石粉、沉淀硫酸钡、煅烧高岭土、磷酸锌、钼酸锌、环氧酯乳液和增稠剂；a涂料与b涂料交叉涂覆形成abba厚度涂层。

实施例4

该实施例与实施例2的区别在于，所述步骤6)中a涂料与b涂料交叉涂覆形成abab厚度涂层。

实施例5

该实施例与实施例2的区别在于，将所述a涂料中的二氧化钛替换为硅。

对比例1

该对比例与实施例2的区别在于，去除所述涂料a中的二氧化钛和所述涂料b中的二氧化硅。

对比例2

该对比例与实施例2的区别在于，将所述基料成分替换为环氧树脂、锌粉、聚酰胺树脂、二甲苯和丁醇。

对实施例1-5和对比例1进行防腐等性能的测试，测试结果如表1所示。

表1

由上表可知，各实施例中所制得的钢管杆防腐效果好，由于对比例1中省略了二氧化钛和二氧化硅材料，所以在防腐检测中会发生变色现象；由于对比例2中改变了耐蚀层的成分，在防腐检测中发生起泡现象；在quv检测中，按照abba方式涂覆的实施例2和实施例3的检测结果优于按照abab方式涂覆的实施例1和实施例4，即光照对abba的涂覆方式的涂料影响更小。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。