专利名称：熔结环氧埋地管道全自动内外涂装方法及生产线的制作方法
技术领域：
本发明属于熔融结合环氧粉末涂层技术领域，具体地说，它涉及一种熔结环氧埋地管道全自动内外涂装生产线。
管道腐蚀一直是人们所关心的问题和难点之一，而输送石油、天然气、水和海水的管线大多数采用埋地管道，管道外表面处于土壤腐蚀的环境下，内表面遭受不同的传输介质的腐蚀和磨损，如果直接采用裸管作为输送管线，管道在服役后将在不同程度上遭受周围环境的腐蚀，腐蚀缩短了埋地管道的使用寿命，降低了管道的输送能力，引起了生产费用的增加和意外事故的发生，近几十年来，国内外都在寻找一种最佳技术经济的防腐方法以增加埋地管道的使用寿命。
有机涂层防护技术是近来广为应用的金属表面的防护手段，它具有经济、省力等特点，有机涂层的防护方法主要有以下几种聚乙烯带、煤焦油瓷漆、沥青瓷漆、玛蒂脂、熔融环氧等，经过几十年的实验室的对比试验和现场工程实际得到的数据分析积累，最后得出的埋地管道的涂层的优劣的基本结论为熔融环氧＞煤焦油瓷漆＞聚乙烯带＞沥青瓷漆＞玛蒂脂，国外专家在92年杂志上评价埋地管道的防腐技术时，认为熔融结合环氧涂装技术是当前应用效果最好、用户优先选择、很有发展前途的涂装方法。国外早从60年代起就开始着手运用熔融结合环氧粉末进行涂装，到80年代已全面推广，90年代以来，新的埋地管道基本上采用了此方法，并形成了相应的一套专利技术，美国3M公司在几年以前用此防腐技术已进行了64，500公里的埋地管线的涂敷，取得了明显的经济和社会效益。随着计算机和自动控制技术的飞速发展，国外以前生产和制造的继电器控制的生产线已不适应大规模的埋地管道的涂装工程的需要，迫切需要改进，但从生产防腐涂装生产线的权威公司—美国CRC-EVANS的最近的资料的报道的结果来看，其后来所建的埋地管道的涂装生产线的技术未见有重大的改进，其生产布局采用U形循环结构或直线式结构，熔融涂装分两次进行，分别进行内涂或外涂，并采用两种加热方式内涂为间接加热如利用红外，外涂利用感应加热，其内涂、外涂回收装置为静止或动态设计。
我国熔融结合环氧涂装埋地管道起步较迟，到80年代才开始引进和消化国外先进的环氧涂料、涂装工艺和设备，并有了较明显的起色。首先是石油部廊坊管道局从美国引进了一条外涂装的生产线，只能使用美国3M公司的进口涂料，由于成本太高，涂装的管道只能用于河流和海底苛刻环境下服役的管线；86年华北石油管理局勘察设计院与安徽省化工研究所共同研制的石油管道内表面环氧粉末涂装生产线，但由于被涂装管径范围太窄和涂线性能等问题而没有大规模的推广应用。总之，目前国内已开发和从国外引进的熔融结合涂装生产线不足之处在于1.功能单一，或是内涂或是外涂，且每条生产涂装管道单一尺寸；2.自动化程度低，大部分还处于手工或机械化程度，效率较低，环境污染比较严重；3.采用预热和固化两步走，涂装周期长；4.内涂的最长管道不超过6米，管径单一或较窄，不适合不同管径长距离埋地管线的涂装；5.涂料的再利用率低。
本发明的目的是提供一个熔结环氧埋地管道内外涂装生产线，其自动化程度高，涂装功能齐全，喷涂效果好，能满足不同的生产和工艺的需要，涂装周期短。
本发明的目的是这样实现的一种熔结环氧埋地管道全自动内外涂装方法，包括被涂的粉末熔融结合到预期的工件表面和加热到规定的固化强度两个过程，其特征在于预热和固化同时进行，通过调节熔结环氧粉末的固化速度和依靠工件自身的余热实现涂层的完全固化。
一种专用于熔结环氧埋地管道全自动内外涂装方法的生产线，包括内喷砂机组、外抛丸机组、输送辊道、翻接管装置、喷涂平台、内外喷涂机组、冷却水幕和内外涂装回收设备，其特征在于用于传递工件而依次设置的输送辊道A、B、C经翻接管装置与喷涂平台A横向连接，在喷涂平台A的一侧顺序设有外喷机组、中频炉、喷涂平台B及内喷机组，喷涂平台A的另一侧通过输送辊道D、E与冷却水幕相间设置，冷却水幕后续设置输送辊道F、G；所述喷涂平台A与内外涂装回收设备管道连接，内喷枪设置于喷涂平台B上方，内喷枪下面设有静态喷枪支撑架；以空气为辅助动力的内喷枪外壁带有动态支撑架，枪体里边装有送粉管，喷口设在送粉管一端，压缩空气及由供粉泵作为压缩空气补充动力来控制流量的涂料从喷枪进口处加入送粉管；所述的内外涂装回收设备由外喷涂回收装置、内涂装回收装置组成，外涂装回收装置是一喷涂粉房，所述的内涂装回收装置设有内涂装回收罩和气动蝶阀，斗形内涂装回收罩位于喷涂平台A上方，内涂装回收罩顶部装有作为回收电开关的气动蝶阀，计算机检测机构根据涂装完毕后工件头部到达的位置控制内涂装回收罩和气动蝶阀相邻两个同步工作。
另外，所述输送辊道设在机架上，传动轮穿过传动轴通过两侧的轴承座固定在燕尾导板上，两个纵向燕尾导板之间通过调距丝杠连接，在燕尾导板上的传动轴与两个横向燕尾导板之间的传动轴用万向联轴节连接，由摆针轮减速机驱动的传动轴整体上呈燕尾状。
所述翻接管装置由安装在输送辊道C上的翻钢机组、附于喷涂平台A的接钢机组及传送桥构成，翻钢机组包括顶管电动推杆和翻管装置，所述顶管电动推杆竖直方向置于输送辊道C下面，其顶端伸至输送辊道C上的传动轮之间，与传送桥下面的翻管装置铰接，该翻管装置另一端固定在传送桥下面的机架上；接钢机组包括可调节负荷的气动推杆和接管装置，在喷涂平台A下的气动推杆竖直方向伸至位于喷涂平台A上的传动轮之间，其顶端位于中部可折起的接管装置中部下面，接管装置的另一端铰接于传送桥。
所述内喷枪外壁所带有的动态支撑架为三点式结构，主要由预紧弹簧、滑球、杠杆和滚珠滑环组成，夹簧和夹套由法兰固定在枪体上，夹套和壳体之间装有滚珠滑环，压圈封滚珠滑环于夹套和壳体之间，带有预紧弹簧的角形杠杆固定在壳体上，预紧弹簧带勾的一端勾在固定于壳体的弹簧座上，杠杆带有夹簧的一端与端部装有可轴向移动的滑球的支承杆拧紧在一起，每个滑球之间角度为120°。
还有，安装在内喷枪下方的、用于支撑内喷枪的静态喷枪支撑架是电动推杆。
再有，输送辊道H设置于内喷涂机的一侧，其整体布局成h形逆时针180°转角放置。
本发明具有下述优点1.涂装功能齐全。本发明采用内加热方式，把内、外涂装放在一个生产线上，可分别内涂、外涂，也可内外同时涂，即全方位的涂装，改变了以往外加热能源的作法和国内目前生产线的单一功能；2.自动化程度高。本发明利用先进的上下两级计算机集成系统，可实现上下位的灵活切换，完成全自动、半自动和手动等多种方式的任意操作，满足涂装中的实际工况，改变了国内外生产线控制的分散、庞大、接触器控制的低组、繁杂的状况；3.涂装周期短、质量好。本发明采用预热和固化同时进行的方法，缩短了涂装周期，其动态支撑架，保证了喷涂过程中内喷枪和工件轴重合，从而形成连续均匀的涂膜；4.涂装规格范围大，涂料利用率高。本发明采用12米长静电内喷枪和动态的内外喷涂回收系统，喷枪口处有8个粉泵供粉，以压缩空气为辅助动力源，通过控制粉泵数和每个粉泵涂料的流量变化，保证了喷涂规格在大范围内变化，可涂装直径Φ＝80～1400毫米、长为8～12米、壁厚δ＝4～12毫米的埋地管道，改变了目前国内外单一的涂装固定尺寸工件的状态；5.涂料的再利用率高，本发明采用动态的内、外回收装置，涂料的再利用率达95％以上。
图1为熔结环氧埋地管道全自动内外涂装生产线结构示意图。
图2为图1中输送辊道俯视图。
图3为图1中内涂装回收系统示意图。
图4为图1中内喷枪示意图。
图5为图4中动态支撑架示意图。
图6为图1的翻接管装置示意图。
图7为图3的A向示意图。
图8为图4中万向联轴节放大示意图。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
所述熔结环氧埋地管道全自动内外涂装方法，包括被涂的粉末熔融结合到预期的工件表面和加热到规定的固化强度两个过程，其特征在于预热和固化同时进行，通过调节熔结环氧粉末的固化速度和依靠工件自身的余热实现涂层的完全固化。
专用于熔结环氧埋地管道全自动内外涂装方法的生产线包括内喷砂机组、外抛丸机组、输送辊道(1)、翻接管装置(2)、喷涂平台(3)、内外喷涂机组(4)、冷却水幕(7)和内外涂装回收设备(8)，其特征在于用于传递工件(6)而依次设置的输送辊道A、B、C(11、12、13)经翻接管装置(2)与喷涂平台A(31)横向连接，在喷涂平台A(31)的一侧顺序设有外喷机组(41)、中频炉(5)、喷涂平台B(32)及内喷机组(42)，喷涂平台A(31)的另一侧通过输送辊道D、E(14、15)与冷却水幕(71、72)相间设置，冷却水幕(72)后续设置输送辊道F、G(16、17)；所述喷涂平台(3)分为固化用喷涂平台A(31)和喷涂用喷涂平台B(32)，分别由两台变频电机驱动，根据内、外涂层的喷涂厚度和固化速率来调节电机的频率，喷涂平台A(31)与内外涂装回收设备(8)管道连接，内喷枪(9)设置于喷涂平台B(32)上方，其下面设有静态喷枪支撑架(10)，为了实现自动喷涂，采用高效、无污染的中频(250KW/1000KHz)感应加热护以适应不同管径的工件(6)加热，并配备了几种不同规格的感应圈；采用由6把EPG自动喷枪组成的带静电的外喷枪和三支不同管径的12米长内喷枪完成管道的内、外和内外同时喷涂，以空气为辅助动力的内喷枪(9)外壁带有动态支撑架(92)，枪体(93)里边装有送粉管(95)，喷口(91)设在送粉管(95)一端，压缩空气及由供粉泵作为压缩空气补充动力来控制流量的涂料从喷枪进口(94)处加入送粉管(95)。
所述的内外涂装回收设备(8)由外喷涂回收装置和内涂装回收装置(82)组成，外涂装回收装置是一喷涂粉房，所述的内涂装回收装置(82)设有六个内涂装回收罩(821)和六个气动蝶阀(822)，斗形内涂装回收罩(821)位于喷涂平台A(31)上方，内涂装回收罩(821)顶部装有作为回收电开关的气动蝶阀(822)，计算机检测机构根据涂装完毕后工件(6)头部到达的位置控制六个内涂装回收罩(821)和气动蝶阀(822)相邻两个同步工作。
所述输送辊道(1)设在机架(131)上，传动轮(132)穿过传动轴(133)通过两侧的轴承座(137)固定在燕尾导板(136)上，两个纵向燕尾导板(136)之间通过调距丝杠(135)连接，在燕尾导板(136)上的传动轴(133)与两个横向燕尾导板(136)之间的传动轴(133)用万向联轴节(134)连接，由摆针轮减速机(138)驱动的传动轴(133)整体上呈燕尾状，本发明采用8段结构相同的输送辊道(1)，每段输送辊道由各自的电机驱动，相互之间由计算机实现同步控制变速传送工作，最大效率利用涂装生产线，以完成对工件的平衡传递。
所述翻接管装置(2)由安装在输送辊道C(13)上的翻钢机组(21)、附于喷涂平台A(31)的接钢机组(22)及传送桥(23)构成，翻钢机组(21)包括两台顶管电动推杆(211)和翻管装置(212)，所述顶管电动推杆(211)竖直方向置于输送辊道C(13)下面，其顶端伸至输送辊道C(13)上的传动轮(132)之间，与传送桥(23)下面的翻管装置(212)铰接，该翻管装置(212)另一端固定在传送桥(23)下面的机架(131)上，翻钢机组(21)完成将工件(6)从输送辊道(13)转移到喷涂平台A(31)的任务；接钢机组(22)包括两台可调节负荷的气动推杆(221)和接管装置(222)，在喷涂平台A(31)下的气动推杆(221)竖直方向伸至位于喷涂平台A(31)上的传动轮(132)之间，其顶端位于中部可折起的接管装置(222)中部下面，接管装置(222)的另一端铰接于传送桥(23)，接钢机组(22)用于将从翻钢机组(21)滚过来的工件(6)平稳地落在喷涂平台A(31)上，其气动推杆(221)替代传动轮胎。
所述内喷枪(9)外壁所带有的动态支撑架(92)为三点式结构，主要由预紧弹簧(96)、滑球(97)、杠杆(98)和滚珠滑环(99)组成，夹簧(910)和夹套(911)由法兰(912)固定在枪体(93)上，夹套(911)和壳体(913)之间装有滚珠滑环(99)，滚珠滑环(99)之间用钢套(914、915)相隔，压圈(916)封滚珠滑环(99)于夹套(911)和壳体(913)之间，带有预紧弹簧(96)的角形杠杆(98)通过螺杆销(917)固定在壳体(913)上，预紧弹簧(96)带勾的一端勾在固定于壳体(913)的弹簧座(918)上，杠杆(98)带有夹簧(919)的一端通过压紧螺母(920)与端部装有可轴向移动的滑球(97)的支承杆(921)拧紧在一起，可轴向移动的球(97)通过圆柱销(922)装在支承杆(921)上，每个滑球(97)之间角度为120°，该支架可同时实现绕轴旋转、沿轴移动。
安装在内喷枪(9)下方的静态喷枪支撑架(10)为四台电动推杆，支撑12米长内喷枪，当喷涂平台B(32)无工件(6)时，由电动推杆支撑内喷枪(9)以防弯曲或下垂；当喷涂平台B(32)有工件(6)时，电动推杆自动下落，内喷枪(9)套在工件(6)内部，依靠工件(6)的动支点实现支撑，以增加内喷的距离，其电动推杆的同步动作是通过工件位置红外传感器的反馈信号由计算机进行控制的。所述电动推杆也可用液压或气动推杆代替。
输送辊道H(18)设置于内喷涂机(42)的一侧，其整体布局成h形逆时针180°转角放置。当实现内、外单一的喷涂时，工件(6)直接从内、外喷砂机组经输送辊道H(18)运送到喷涂平台B(32)，不经过翻接钢机组(2)。
本发明工作原理如下经内喷砂机组对工件(6)进行内壁清理，或通过外抛丸机组进行外壁清理。
如图1、2、6、7所示，将外壁检查合格后的工件(6)经输送辊道A、B(11)(12)到输送辊道C(13)上待喷涂，若喷涂平台(3)上无工件(6)，则翻钢机组(21)和接钢机组(22)将工件(6)慢速从输送辊道C(13)翻动到喷涂平台A(31)上，待工件(6)放稳在喷涂平台A(31)上，即可由变频调整器反向快速启动喷涂平台(3)的电机，且以最高的速度把工件(6)从喷涂平台A(31)送到喷涂平台B(32)，使工件(6)套在内喷枪(9)上，期间静态喷枪支撑架(10)根据检测元件位置传感器的通闭依次下落，这时内喷枪(9)依靠其上动态支撑架(92)的三爪支撑，并与工件(6)同轴中心支撑。
工件(6)尾部离开中频炉(5)时，喷涂平台(3)停止运转，几秒钟之后根据工件(6)的大小和涂层的厚薄以不同的速度正向启动喷涂平台(3)，工件(6)徐徐进入中频炉(5)内快速加热，同时开启内、外喷枪的流化阀，当工件(6)的头部穿过中频炉(5)而到达内、外喷枪的位置时，同时打开内外喷枪的阀门，进行内外均匀的喷涂，此间由位置传感器检测工件的离开位置，逐一控制提升内喷枪(9)的静态喷枪支撑架(10)支撑内喷枪(9)，防止其下垂或弯曲。
在喷涂的过程中，如图1、3、4、5、8所示，视工件(6)的头部到达喷涂平台A(31)的位置，由设置在输送辊道(1)上的位置传感器依次控制内涂装回收装置的六个气动蝶阀(822)跟踪回收涂粉，其中气动蝶阀(8221、8222)在喷涂开始时就处于打开的位置，当工件(6)的头部到达气动蝶阀(8223)时，打开气动蝶阀(8223)，关闭气动蝶阀(8221)。以后视工件(6)的位置依次打开气动蝶阀(8224)、关闭气动蝶阀(8222)-打开气动蝶阀(8225)、关闭气动蝶阀(8223)-打开气动蝶阀(8226)、关闭气动蝶阀(8224)。当中频炉(5)的位置传感器检测到工件(6)的尾部离开中频炉(5)时，喷涂完毕，关闭所在的最后位置的气动蝶阀(8226)，然后重新打开气动蝶阀(8221、8222)，等待下一次喷涂，在任何时刻保持两个阀门的打开；关闭内外喷枪的流化阀和高压静电。
喷涂结束，停止喷涂平台A(31)，且将喷涂平台B(32)的速度提高到最高，与输送辊道(1)的速度相同(50 Hz)，并启动输送辊道D(14)，进入固化段。当工件(6)的头部到达输送辊道D(14)的尾部时，即输送管道上的位置传感器检测到其信号时，停止喷涂平台B(32)，启动输送辊道E(15)，直至工件(6)到达冷却水幕(71)而进入冷却段。
如图1所示，涂装工件(6)的头部到达输送辊道D(14)的尾部时，打开冷却水幕(71)的阀门，工件(6)尾部离开冷却水幕(71)时，关闭冷却水幕(71)，工件(6)的头部经设置在输送辊道E(15)的位置传感器检测到达输送辊道E(15)的尾部时，打开冷却水幕(72)的阀门，同时，启动输送辊道F(16)，工件(6)的尾部离开冷却水幕(72)时，关闭冷却水幕(72)的阀门，进入精整段。
工件(6)头部到达输送辊道F(16)的尾部时，启动输送辊道G(17)，停止输送辊道E(15)，当工件(6)通过一个海绵吸水器，将工件上的水分吸走，为后续的涂层的检测作准备。
本发明采用下上两级计算机控制系统，通过所述设备实现工艺的最优控制。生产过程按工程需要，可实现全自动、半自动和手动三种控制方式。
权利要求
1.一种熔结环氧埋地管道全自动内外涂装方法，包括被涂的粉末熔融结合到预期的工件表面和加热到规定的固化强度两个过程，其特征在于预热和固化同时进行，通过调节熔结环氧粉末的固化速度和依靠工件自身的余热实现涂层的完全固化。
2.一种专用于熔结环氧埋地管道全自动内外涂装方法的生产线，包括内喷砂机组、外抛丸机组、输送辊道(1)、翻接管装置(2)、喷涂平台(3)、内外喷涂机组(4)、冷却水幕(7)和内外涂装回收设备(8)，其特征在于用于传递工件(6)而依次设置的输送辊道A、B、C(11、12、13)经翻接管装置(2)与喷涂平台A(31)横向连接，在喷涂平台A(31)的一侧顺序设有外喷机组(41)、中频炉(5)、喷涂平台B(32)及内喷机组(42)，喷涂平台A(31)的另一侧通过输送辊道D、E(14、15)与冷却水幕(71、72)相间设置，冷却水幕(72)后续设置输送辊道F、G(16、17)；所述喷涂平台A(31)与内外涂装回收设备(8)管道连接，内喷枪(9)设置于喷涂平台B(32)上方，内喷枪(9)下面设有静态喷枪支撑架(10)；以空气为辅助动力的内喷枪(9)外壁带有动态支撑架(92)，检体(93)里边装有送粉管(95)，喷口(91)设在送粉管(95)一端，压缩空气及由电粉泵作为压缩空气补充动力来控制流量的涂料从喷枪进口(94)处加入送粉管(95)；所述的内外涂装回收设备(8)由外喷涂回收装置、内涂装回收装置(82)组成，外涂装回收装置是一喷涂粉房，所述的内涂装回收装置(82)设有内涂装回收罩(821)和气动蝶阀(822)，斗形内涂装回收罩(821)位于喷涂平台A(31)上方，内涂装回收罩(821)顶部装有作为回收电开关的气动蝶阀(822)。
3.按照权利要求1所述生产线，其特征在于所述输送辊道(1)设在机架(131)上，传动轮(132)穿过传动轴(133)通过两侧的轴承座(137)固定在燕尾导板(136)上，两个纵向燕尾导板(136)之间通过调距丝杠(135)连接，在燕尾导板(136)上的传动轴(133)与两个横向燕尾导板(136)之间的传动轴(133)用万向联轴节(134)连接，由摆针轮减速机(138)驱动的传动轴(133)整体上呈燕尾状。
4.按照权利要求1所述生产线，其特征在于翻接管装置(2)由安装在输送辊道C(13)上的翻钢机组(21)、附于喷涂平台A(31)的接钢机组(22)及传送桥(23)构成，翻钢机组(21)包括顶管电动推杆(211)和翻管装置(212)，所述顶管电动推杆(211)竖直方向置于输送辊道C(13)下面，其顶端伸至输送辊道C(13)上的传动轮(132)之间，与传送桥(23)下面的翻管装置(212)铰接，该翻管装置(212)另一端固定在传送桥(23)下面的机架(131)上；接钢机组(22)包括可调节负荷的气动推杆(221)和接管装置(222)，在喷涂平台A(31)下的气动推杆(221)竖直方向伸至位于喷涂平台A(31)上的传动轮(132)之间，其顶端位于中部可折起的接管装置(222)中部下面，接管装置(222)的另一端铰接于传送桥(23)。
5.按照权利要求2所述生产线，其特征在于所述内喷枪(9)外壁所带有的动态支撑架(92)为三点式结构，主要由预紧弹簧(96)、滑球(97)、杠杆(98)和滚珠滑环(99)组成，夹簧(910)和夹套(911)由法兰(912)固定在枪体(93)上，夹套(911)和壳体(913)之间装有滚珠滑环(99)，压圈(916)封滚珠滑环(99)于夹套(911)和壳体(913)之间，带有预紧弹簧(96)的角形杠杆(98)固定在壳体(913)上，预紧弹簧(96)带勾的一端勾在固定于壳体(913)的弹簧座(918)上，杠杆(98)带有夹簧(919)的一端与端部装有可轴向移动的滑球(97)的支承杆(921)拧紧在一起，每个滑球(97)之间角度为120°。
6.按照权利要求2所述生产线，其特征在于安装在内喷枪(9)下方的、用于支撑内喷枪的静态喷枪支撑架(10)是电动推杆。
7.按照权利要求2所述生产线，其特征在于输送辊道H(18)设置于内喷涂机(42)的一侧，其整体布局成h形逆时针180°转角放置。
全文摘要
本发明属于熔融结合环氧粉末涂层技术领域,具体涉及一种熔结环氧埋地管道全自动内外涂装生产线。其内外涂装方法采用预热和固化同时进行;其专用于该涂装方法的生产线整体布局成U形逆时针180°转角放置,用于传送工件的输送辊道经翻接管装置与喷涂平台横向连接,在喷涂平台两侧设有内、外喷涂机组、中频炉和与输送辊道相同的冷却水幕,内喷枪设有静、动态支撑架,内外涂装回收设备静态安装于生产线,可进行动态扫描同步工作。本发明具有内外同时涂装、周期短、规格范围大、自动化程度高等优点。
文档编号B05C7/00GK1254808SQ98121010
公开日2000年5月31日 申请日期1998年11月25日 优先权日1998年11月25日
发明者李京, 陆维忠, 刘星浦, 张立新, 柯伟 申请人:中国科学院金属腐蚀与防护研究所