UV固化技术在钢管防腐上的应用

【摘 要】简单介绍了钢管紫外线固化喷涂生产线设组成、功能及备工艺流程. 并介绍了钢管中频感应加热系统在钢管紫外线固化喷涂生产线中的应用，及在使用过程中的一些注意事项。介绍了为了达到环保要求钢管紫外线固化喷涂生产线的一些特殊设计。

【关键词】钢管防腐 UV固化 紫外灯 喷涂环保工艺

一、前言

传统的钢管防腐工艺是将水性和溶剂性涂料喷涂在钢管外表面后再进行烘干，由于涂层未干燥就要输送和移动，涂层质量无法得到保证。钢管紫外固化喷涂技术是将UV涂料（紫外固化涂料）喷涂在钢管外表面后，再通过高剂量紫外光的照射，使UV涂层在1-2秒钟内迅速固化合成金属保护膜，“烘干”过程是UV涂料的化学反应。由于UV涂料的固体含量为100%，而水性和溶剂性涂料的固体含量仅为50%，所以该技术与传统工艺比较，除具有喷涂效率高、涂料利用率高、涂层持久耐用的特点外，还具有过程环保、无异味等特点。

因为钢管紫外固化喷涂技术具有的以上优点，代表了钢管防腐技术发展的新方向，在欧洲国家的钢管生产企业得以推广应用。UV涂料技术目前在国内已广泛应用在地铁、汽车轮毂、内饰件、手机外壳等领域.随着钢管外观质量的要求越来越高，钢管喷涂领域应用UV涂料技术已是大势所趋。

二、钢管紫外固化喷涂组成、功能及工艺流程简介

（一）工艺流程

上料管体加热喷涂紫外固化喷涂后输送翻料收集料槽

（二）技术指标

钢管规格：外径Φ108～Φ377mm，长度 5.8～14.6m；

喷涂速度：20～35 m/min；

涂层厚度：25∽50?m，涂层不均匀度少于±5 ?m；

涂料利用率：大于95%；

满足海运和户外储存6个月的防腐要求；

废气排放中固体物质约 2mg/ m3（欧洲标准为最大 3mg/m3）；VOC约9mg/ m3（欧洲标准为最大50mg/m3）。

（三）设备组成

主要包括喷涂系统、紫外固化系统、喷涂专用室、室内支撑辊道以及电气控制系统等。喷涂系统主要包括涂料供给和加热、喷枪、涂料回收、漆雾处理等部分；

紫外固化系统包括紫外灯装置、紫外光防护室及其控制系统。喷涂专用室以及室内的输送辊道适应不同外径钢管，使钢管中心线与喷枪的中心一致；

电控系统通过PLC实现涂料供应、加热、喷涂、回收、漆处理、紫外灯等的自动控制以及喷涂工艺的自动调整。喷涂设备的总装容量为230KW，其中紫外灯管功率为107KW。

三、 技术原理

（一）紫外固化的原理

将UV涂料（紫外固化涂料）均匀地喷涂在钢管外表面后，再通过高剂量紫外光的照射，使UV涂层在1-2秒钟内迅速固化合成金属保护膜，“烘干”过程是UV涂料的化学反应，具有高效、环保、涂料利用率高等优点。

（二）设备组成：

主要包括紫外灯装置、开关控制系统、紫外光防护室、室内压力控制系统等。

1.紫外灯装置。铝质灯罩，带一体的反射镜和紫外灯，灯罩固定于灯架上与紫外光防护室成为一体。抽风机（排气和进气）与紫外光防护室一体，紫外光防护室内高压通风，冷风进入方向与紫外灯设置方向成90°，使灯管各部位保持相同温度以便释放相同能量。反射镜反射紫外光，增强紫外光能量，紫外灯管的总功率为107kW。紫外灯管质量保证期为1000 工时，在3000工时以内必须更换。

2.开关控制系统。包括所有开关控制必备组件，如PLC控制件、安培表、工时计时器、预开关器、主开关等，通过显示仪和显示灯可立即识别设备状态。紫外灯有两挡强度（50/100%），以便根据需要调整紫外灯照射强度，节约能源。

3.紫外光防护室。绝缘铝墙，内部设有固定灯罩的灯架。紫外光防护室1中有3个灯罩，紫外光防护室2中有4个灯罩，灯罩成圈型排列，间隔距离相等，紫外光防护室1和紫外光防护室2之间设有支撑辊道。

4.室内压力控制系统。为了保证喷涂涂料不进入喷涂室外污染空气，防止喷涂涂料进入固化室附着在紫外灯表面固化影响紫外灯固化的效率和紫外灯的使用寿命因此有室内压力控制系统.室内压力控制系统，有两组抽风机组成，使喷涂室和固化室都相对室外保证在负压状态. 固化室相对于喷涂室气压略高.分别由两组压差控制器自动控制.

四、钢管中频感应加热设备

当钢管的管体温度低于-5℃以下时，会影响钢管的喷涂效果。因此当冬季气温低于-5℃时，采用电感应加热设备，将钢管表面温度提高到为15～20℃左右。冬季还会发生经过超声波探伤后的钢管表面结冰现象，严重影响钢管的喷涂效果。因此应根据喷涂线速度及现场使用环境情况合理选择中频感应加热设备的功率满足设备要求。

感应加热设备包括中频电源、电容柜、加热炉以及风水冷却器。加热炉共有168、289、377三种规格，加热炉安装在底座，通过四个调整螺栓调节加热炉的高度，使炉子的中心与通过辊道的钢管中心一致。风水冷却器使用软化水，防止水垢的产生影响冷却效果和杜塞管路。在通向电容柜的软化水管路的最低点处设有放水阀。使用一段时间，清洗冷却管路时可从此处放水。

五、喷涂设备的配套空压设备

由于一般车间内压缩空气不能满足喷涂设备的压力和流量要求，为喷涂设备专门配套一套空压设备以及相应的空气净化设备。螺杆式空压机型号LGFD-6.4/10，压力1.0Mpa，容积流量6400NL/min，主电机功率：45KW。净化设备主要包括C级过滤器、T级过滤器、冷干机、A级过滤器，T、C、A级过滤器的过滤精度依次提高，过滤精度最高的A级过滤器安装在冷干机后。冷干机规格6立方。空气净化后的杂质指标： 粒子≤0.01μm、水分压力露点2-10℃，油份≤0.001mg/m3。螺杆式空压机的出口压力可以通过设备上的触摸屏进行调定，需要注意的是调定的压力上限值和下限值的差不低于2 Mpa，该差过小时会使主电机在较短时间内反复启动。出厂时冷却风扇的调定温度为75℃，当压缩空气的出口温度高于80℃时，冷却风扇自动启动，低于70℃自动停止。螺杆式空压机首次运行累积500小时需更换冷却机油，以后每隔2000～3000小时定期更换一次机油。

六、结束语

由于喷涂系统对压缩空气要求比较高，因此对配套空压设备必须定期维护，保证压缩空气的质量，能大量减少故障的发生，减少备件消耗.只有定期及时维护设备才能保证设备精度.只有这样才能保证喷涂质量的基础上减少涂料的消耗，降低成本。