阅读说明：本技术 带混凝土配重层的环氧防腐管及其制造方法和制造设备 (Epoxy anti-corrosion pipe with concrete counterweight layer and manufacturing method and manufacturing equipment thereof ) 是由 周建彬 邱东林 刘競文 王铭浩 杜壬戌 张金磊 贾振 陆娟 陈彦全 张晓灵 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带混凝土配重层的环氧防腐管的制造方法,采用静电喷涂工艺在钢管表面形成环氧防腐涂层；在环氧防腐涂层外从内至外依次辊涂混凝土砂浆层和混凝土配重层。本发明还公开了一种带混凝土配重层的环氧防腐管以及一种带混凝土配重层的环氧防腐管的制造设备。本发明相比于挤压成型工艺或浇注成型工艺,采用本发明的方法制造的带混凝土配重层的环氧防腐管具有更高的抗压强度。(The invention discloses a method for manufacturing an epoxy anticorrosive pipe with a concrete counterweight layer, which adopts an electrostatic spraying process to form an epoxy anticorrosive coating on the surface of a steel pipe; and sequentially rolling a concrete mortar layer and a concrete counterweight layer outside the epoxy anticorrosive coating from inside to outside. The invention also discloses an epoxy anticorrosive pipe with the concrete weight layer and manufacturing equipment of the epoxy anticorrosive pipe with the concrete weight layer. Compared with an extrusion forming process or a casting forming process, the epoxy anti-corrosion pipe with the concrete counterweight layer manufactured by the method has higher compressive strength.)

带混凝土配重层的环氧防腐管及其制造方法和制造设备

技术领域

本发明涉及一种环氧防腐管的混凝土配重层的喷涂设备及方法，特别涉及一种带混凝土配重层的环氧防腐管及其制造设备和制造方法。

背景技术

目前，为了保证海底管道或河流穿越管道的稳定运行，需要在钢管的外防腐层表面涂敷混凝土配重层。一方面混凝土配重层可以为海管提供足够的负浮力，以此保证海管在海底的稳定性,平衡波流荷载；另一方面配重层对海管起到重要的机械保护作用，在受到外物撞击时，吸收相应的作用力，防止防腐层的损伤。

国内外海底油气管线所用的防腐配重管，防腐层多采用三层聚烯烃、煤焦油或石油沥青等防腐结构。因为防腐层具有良好的抗冲击性能，相应的混凝土配重层涂敷多采用喷涂法施工工艺，以实现较高的涂层机械性能。但该工艺却无法在单/双环氧防腐钢管上实施。

北美地区和澳大利亚等国家的油气管线防腐层常采用单/双环氧涂层结构，由于该类型涂层抗冲击性能相对较差，因此，混凝土配重层多采用挤压成型工艺或浇注成型工艺，涂层施工过程中混凝土混合物不会对防腐涂层表面形成较大的冲击力，从而避免施工过程对涂层造成的损伤。但相比较喷涂法施工工艺，此种工艺制成的混凝土配重层的抗冲击强度较低。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种避免施工过程对涂层造成的损伤的一种带混凝土配重层的环氧防腐管及其制造设备和制造方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种带混凝土配重层的环氧防腐管的制造方法，其特征在于，采用静电喷涂工艺在钢管表面形成环氧防腐涂层；在环氧防腐涂层外从内至外依次辊涂混凝土砂浆层和混凝土配重层。

进一步地，混凝土砂浆层厚度≥10mm。

进一步地，用于辊涂混凝土砂浆层的涂料包括如下质量百分比组分：23～30％水泥，6～8％水，43～68％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径≤2.84mm，铁矿砂密度为4.25～4.40g/cm³。

进一步地，用于辊涂混凝土配重层的涂料包括如下质量百分比组分：22～29％水泥，5.83～7.7％水，45～72％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径≤9.5mm，铁矿砂密度为4.15～4.30g/cm³。

进一步地，将用于放置涂料的料斗用隔板分隔成左右两个容腔；将混凝土砂浆层的涂料放入料斗的左侧容腔，将混凝土配重层的涂料放入料斗的右侧容腔，通过料斗出料口下方的传送带将混凝土砂浆层的涂料和混凝土配重层的涂料传送到涂装辊，涂装辊包括分别位于传送带上下方的上涂装辊和下涂装辊，上涂装辊和下涂装辊相向挤压，将混凝土砂浆层的涂料和混凝土配重层的涂料，辊涂在从右至左旋转前进的已涂覆环氧防腐涂层的钢管上。

进一步地，通过隔板分隔使左侧容腔与右侧容腔在左右方向的宽度比例为3:1。

本发明还提供一种带混凝土配重层的环氧防腐管，其由上述的带混凝土配重层的环氧防腐管的制造方法制作而成。

本发明还提供一种带混凝土配重层的环氧防腐管的制造设备，其包括料斗、传送带、上涂装辊、下涂装辊以及回转推进钢管装置；所述料斗内设有将其分隔成左右两个容腔的隔板；所述传送带位于所述料斗出口的下方，并从所述上涂装辊和所述下涂装辊之间通过；已涂覆环氧防腐涂层的钢管安装在回转推进装置上并被其带动从右至左旋转前进。

进一步地，所述料斗的左侧容腔与右侧容腔在左右方向的宽度比例为3:1。

进一步地，所述钢管回转推进装置包括轨道、左移动小车和右移动小车，所述左移动小车和所述右移动小车位于所述轨道上并沿其左右方向移动；所述左移动小车和所述右移动小车均设有一个进给电机、一个主轴电机和一个轴承座；所述主轴电机的输出轴与所述轴承座的内圈固接；已涂覆环氧防腐涂层的钢管两端，对应与所述左移动小车和所述右移动小车的轴承座的内圈固接；两个所述进给电机同步运转带动所述左移动小车和所述右移动小车沿所述导轨同向移动，两个所述主轴电机同步驱动钢管回转。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、可在现有的配重层喷涂施工设备基础上，通过对上料料斗等装置进行分隔改造，即可使设备具备施工能力，制作方法简单，成本低，减少设备投资；

2、相比于挤压成型工艺或浇注成型工艺，采用喷涂法施工成型的混凝土配重层具有更高的抗压强度。

3、通过减小底涂混凝土砂浆层用料中铁矿砂的粒径，降低喷涂施工过程中混凝土混合物对于单/双环氧防腐涂层的冲击能量，避免防腐涂层因机械损伤产生漏点，从而在单/双环氧防腐管上实现配重层喷涂加工。

附图说明

图1是本发明的一种带混凝土配重层的环氧防腐管结构示意图；

图2本发明的一种带混凝土配重层的环氧防腐管的制造设备结构示意图；

图3是图2的右视图。

图中：1、混凝土配重层；2、混凝土砂浆层；3、环氧防腐涂层；4、钢管；5、料斗；6、隔板；7、传送带；8、上涂装辊；9、下涂装辊。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1至图3，一种带混凝土配重层的环氧防腐管的制造方法，采用静电喷涂工艺在钢管4表面形成环氧防腐涂层3；在环氧防腐涂层3外从内至外依次辊涂混凝土砂浆层2和混凝土配重层1。可采用静电喷涂工艺在钢管4表面形成环氧防腐涂层3，环氧防腐涂层3可喷涂为单层环氧防腐涂层或双层环氧防腐涂层，环氧防腐涂层3整体厚度应不低于600μm，环氧防腐涂层3中可包括单层环氧粉末防滑层或双层环氧粉末防滑层，单层环氧粉末防滑层或双层环氧粉末防滑层，可为50～100μm，涂层抗冲击强度应不低于2J。

进一步地，混凝土砂浆层2厚度可≥10mm。优选15mm～20mm。通过减小底涂混凝土砂浆层用料中铁矿砂的粒径，降低喷涂施工过程中混凝土混合物对于环氧防腐涂层的冲击能量，避免防腐涂层因机械损伤产生漏点，从而在环氧防腐管上实现配重层喷涂加工。

进一步地，用于辊涂混凝土砂浆层2的涂料可包括如下质量百分比组分：23～30％水泥，6～8％水，43～68％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径≤2.84mm，铁矿砂密度为4.25～4.40g/cm³。

进一步地，用于辊涂混凝土配重层的涂料可包括如下质量百分比组分：22～29％水泥，5.83～7.7％水，45～72％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径≤9.5mm，铁矿砂密度为4.15～4.30g/cm³。

带混凝土配重层的环氧防腐管的具体制作方法可如下：

可将将用于放置喷涂涂料的料斗5用隔板6分隔成左右两个容腔；料斗5的出料口向下，可将混凝土砂浆层2的涂料放入料斗5的左侧容腔，可将混凝土配重层1的涂料放入料斗5的右侧容腔，可通过料斗5出料口下方的传送带7将混凝土砂浆层2的涂料和混凝土配重层1的涂料传送到涂装辊，涂装辊可包括分别位于传送带7上下方的上涂装辊8和下涂装辊9，上涂装辊8和下涂装辊9相向挤压，将混凝土砂浆层2的涂料和混凝土配重层1的涂料，辊涂在从右至左旋转前进的已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4上。可通过隔板6分隔使左侧容腔与右侧容腔在左右方向的宽度比例可为3:1。

本发明还提供一种带混凝土配重层的环氧防腐管实施例，其由上述的带混凝土配重层的环氧防腐管的制造方法制作而成。

由上述的带混凝土配重层的环氧防腐管的制造方法，制作出带混凝土配重层的环氧防腐管。该带混凝土配重层的环氧防腐管，通过底涂混凝土砂浆层2用料的配比设计以避免喷涂时对环氧防腐涂层3的损伤，通过外层混凝土配重层1用料的配比设计以在保证与底涂混凝土砂浆层2粘结效果的情况下满足机械性能要求，并通过上述加工方法使得底涂混凝土砂浆层2以及外层混凝土配重层1一次辊涂成型。

与上述的加工方法相匹配，本发明还提供一种带混凝土配重层的环氧防腐管的制造设备实施例，请参见图2和图3，该设备包括料斗5、传送带7、上涂装辊8、下涂装辊9以及回转推进钢管装置；所述料斗5内设有将其分隔成左右两个容腔的隔板6；料斗5的出料口向下，所述传送带7位于所述料斗5出口的下方，并从所述上涂装辊8和所述下涂装辊9之间通过；已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4安装在回转推进装置上并被其带动从右至左旋转前进。上涂装辊8和下涂装辊9相向挤压，将混凝土砂浆层2的涂料和混凝土配重层1的涂料，辊涂在从右至左旋转前进的已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4上。图2中箭头方向为已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4前进方向。所述料斗5的左侧容腔与右侧容腔在左右方向的宽度比例可为3:1。

进一步地，所述钢管回转推进装置可包括轨道、左移动小车和右移动小车，所述左移动小车和所述右移动小车位于所述轨道上并沿其左右方向移动；所述左移动小车和所述右移动小车均设有一个进给电机、一个主轴电机和一个轴承座；所述主轴电机的输出轴与所述轴承座的内圈固接；已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4两端，对应与所述左移动小车和所述右移动小车的轴承座的内圈固接；两个所述进给电机同步运转带动所述左移动小车和所述右移动小车沿所述导轨同向移动，两个所述主轴电机同步驱动钢管4回转。所述钢管回转推进装置也可以采用其他能实现旋转推进钢管的装置。

以下是带混凝土配重层的环氧防腐管的几个优选制作方法实施例：

实施例1：

采用静电喷涂工艺在钢管4表面形成环氧防腐涂层3，涂层厚度为600μm。

将混凝土砂浆层2的用料按如下质量百分比进行配比：23％水泥，6％水，68％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径为2.36mm，铁矿砂密度为4.4g/cm³。将上述配料按照比例进行混合，并搅拌均匀；

将混凝土配重层1的用料按如下质量百分比进行配比：22％水泥，5.83％水，72％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径为4.75mm，铁矿砂密度为4.3g/cm³。将上述配料按照比例进行混合，并搅拌均匀；

将混凝土砂浆层2的混合后的涂料倒入喷涂单元料斗5中隔板6的右侧区域；

同时将混凝土配重层1的混合后的涂料倒入喷涂单元料斗5中隔板6的左侧区域；

混凝土砂浆层2的混合后的涂料和混凝土配重层1的混合后的涂料，对应通过隔板6左右两侧区域分别达到传送带7右侧及左侧区域，由于隔板6的分隔作用，两种混合物分别占据传送带7的1/4及3/4宽度；

通过传送带7将混凝土砂浆层2的混合后的涂料和混凝土配重层1的混合后的涂料传送到喷涂辊轮，上涂装辊8与下涂装辊9对向挤压，将两种混合物顺次辊涂在从右至左旋转前进的已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4上；

喷涂成型的带混凝土配重层的环氧防腐管，配重层密度3040kg/m³，配重层养护七天后的抗压强度大于38MPa，配重层养护28天后的抗压强度应大于45MPa，配重层与防腐层间剪切强度应大于0.2MPa，配重层吸水率应低于4.5％。

实施例2：

采用静电喷涂工艺在钢管4表面形成环氧防腐涂层3，涂层厚度为600μm。

将混凝土砂浆层2的用料按如下质量百分比进行配比：26％水泥，6.9％水，60％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径为2.36mm，铁矿砂密度为4.30g/cm³。将上述配料按照比例进行混合，并搅拌均匀；

将混凝土配重层1的用料按如下质量百分比进行配比：25％水泥，6.6％水，62％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径为4.75mm，铁矿砂密度为4.20g/cm³。将上述配料按照比例进行混合，并搅拌均匀；

将混凝土砂浆层2的混合后的涂料倒入喷涂单元料斗5中隔板6的右侧区域；

同时将混凝土配重层1的混合后的涂料倒入喷涂单元料斗5中隔板6的左侧区域；

混凝土砂浆层2的混合后的涂料和混凝土配重层1的混合后的涂料，对应通过隔板6左右两侧区域分别达到传送带7右侧及左侧区域，由于隔板6的分隔作用，两种混合物分别占据传送带7的1/4及3/4宽度；

通过传送带7将混凝土砂浆层2的混合后的涂料和混凝土配重层1的混合后的涂料传送到喷涂辊轮，涂装辊8与下涂装辊9对向挤压，将两种混合物顺次辊涂在从右至左旋转前进的已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4上；

喷涂成型的带混凝土配重层的环氧防腐管，配重层密度2850kg/m³，配重层养护七天后的抗压强度大于35MPa，配重层养护28天后的抗压强度应大于42MPa，配重层与防腐层间剪切强度应大于0.2MPa，配重层吸水率应低于4.8％。

实施例3：

采用静电喷涂工艺在钢管4表面形成环氧防腐涂层3，涂层厚度为600μm。

将混凝土砂浆层2的用料按如下质量百分比进行配比：30％水泥，8％水，43％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径可为2.36mm，铁矿砂密度为4.25g/cm³。将上述配料按照比例进行混合，并搅拌均匀；

将混凝土配重层1的用料按如下质量百分比进行配比：29％水泥，7.7％水，45％铁矿砂，其余为河沙；其中铁矿砂的最大粒径为4.75mm，铁矿砂密度为4.15g/cm³。将上述配料按照比例进行混合，并搅拌均匀；

将混凝土砂浆层2的混合后的涂料倒入喷涂单元料斗5中隔板6的右侧区域；

同时将混凝土配重层1的混合后的涂料倒入喷涂单元料斗5中隔板6的左侧区域；

混凝土砂浆层2的混合后的涂料和混凝土配重层1的混合后的涂料，对应通过隔板6左右两侧区域分别达到传送带7右侧及左侧区域，由于隔板6的分隔作用，两种混合物分别占据传送带7的1/4及3/4宽度；

通过传送带7将混凝土砂浆层2的混合后的涂料和混凝土配重层1的混合后的涂料传送到喷涂辊轮，涂装辊8与下涂装辊9对向挤压，将两种混合物顺次辊涂在从右至左旋转前进的已涂覆环氧防腐涂层3的钢管4上；

喷涂成型的带混凝土配重层的环氧防腐管，配重层密度2600kg/m3，配重层养护七天后的抗压强度大于31MPa，配重层养护28天后的抗压强度应大于35MPa，配重层与防腐层间剪切强度应大于0.2MPa，配重层吸水率应低于5％。

本发明的工作原理：

料斗5由隔板6分割成两个区域，挡板左侧区域与右侧区域的宽度比例为3:1，其中左侧容腔放置混凝土层用料，右侧容腔放置混凝土配重层1涂料；涂料从所述料斗5落到所述传送带7上；内层混凝土层用料与外层混凝土配重层1用料分别通过料斗5中隔板6的右侧及左侧区域达到传送带7，通过传送带7到达喷涂辊轮，由上涂装辊8与下涂装辊9对向挤压将两种混合物顺次喷涂在从右至左旋转前进的已喷涂环氧防腐涂层3的钢管4上。由于混凝土砂浆层2的涂料涂覆在钢管上后，钢管从右向左进给，混凝土配重层1的涂料将涂覆在已涂覆混凝土砂浆层2的涂料的钢管上，即混凝土配重层1的涂料涂覆在混凝土砂浆层2的外侧，因钢管是旋转前进，所以外层混凝土配重层1的涂料则被喷涂在钢管上形成完整的涂层。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。