提高液化石油气钢瓶 表面涂覆质量的有效途径

1、提高液化石油气钢瓶表面涂覆质量的有效途径 Effective Way of Enhancing Surface Painting Quality of LPG Cylinder汕头经济特区华信压力容器厂 刘少敏 1 概述随着我国国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，与人们日常生活息息相关的液化石油气钢瓶（以下简称钢瓶）正在逐步走进千家万户，方便经济的液化石油气正逐步替代了人们日常生活中的传统燃料。目前，钢瓶安全质量不容乐观1。一是钢瓶制造过程中存在诸多不安全因素。二是由于在用钢瓶基数大，用户分散。因此，其定检率较低，安全状况较差。本文就结合钢瓶定检过程中常见的外表面腐蚀问题从制造的角度进

2、行分析，并提出采用热喷涂（锌）工艺提高钢瓶表面涂覆质量工艺方法，以提高钢瓶使用过程中的安全质量状况。2 钢瓶表面涂覆质量问题2.1 钢瓶外表面的腐蚀问题在钢瓶定期检验工作中发现钢瓶外表面腐蚀问题比较突出，主要表现在瓶体表面漆层脱落，瓶体母材出现局部均匀腐蚀或点腐蚀。常见的腐蚀区域位于底座与瓶体连接部位，下封头凸缘部位（YSP-15型）以及护罩与上封头的连接处，见图1。腐蚀不但影响钢瓶外观质量，而且会造成瓶体壁厚减薄，直接影响钢瓶的安全使用。按液化石油气钢瓶定期检验与评定标准，不能满足最小壁厚要求应进行报废处理。表1列出近年来对YSP-15钢瓶定期检验发现的表面腐蚀的统计情况。表1 钢瓶定期检验

3、表面腐蚀情况钢瓶型号制造年月检验年月检验数量（只）腐蚀数量（只）报废数量（只）YSP-151986.71990.3150012731201986.101992.5200015261571992.51998.10350020152731994.11999.6275012531781992.62000.5150012031671994.725001735135从表1中可以看出钢瓶表面腐蚀所占的比例较大，腐蚀速率一般在0.05mm/a以上，由于腐蚀原因而报废的钢瓶占实际检验数量的5%左右。2.2 表面腐蚀原因2.2.1 腐蚀机理钢瓶的外表面腐蚀将发生在底座、底座与下封头连接处附近、瓶体环焊缝，以及上

4、封头与护罩连接处区域。腐蚀首先发生在表面漆层脱落位置，使母材暴露于腐蚀环境之中，如潮湿、酸碱性介质的存在发生大气腐蚀及电化学腐蚀。由于金属材料置于腐蚀环境之中形成了无数个腐蚀电池，特别是焊缝的存在，又容易形成浓差电池，尤以角焊缝区域腐蚀的速度一般都较其它部位快2。钢瓶的环焊缝（以YSP-15型为例）由于加强高的存在（00.5mm），在搬运、运输、充装及使用过程中易于碰撞，使焊缝涂层磨损，导致腐蚀发生。2.2.2 钢瓶表面涂覆质量造成钢瓶外表面局部腐蚀的原因主要是由于表面涂层脱落及钢瓶局部涂覆质量问题引起的。因此，提高表面涂层质量是彻底消除腐蚀的关键。GB5842液化石油气钢瓶及ZBJ74008

5、液化石油气钢瓶涂覆规定对钢瓶表面涂覆进行了规定并提出了一般方法、质量要求及检验方法，规定了涂层采用油漆和粉末涂料两种方法。据调查目前全国大部分钢瓶制造厂均采用静电环氧或聚脂环氧粉末喷涂工艺，其工艺过程一般是水压试验后瓶体进行喷丸除锈，然后进行静电喷涂，而表面涂层与瓶体母材间无防腐底层（漆），如果涂层质量不佳以及钢瓶在使用过程中由于碰撞而造成表面涂层脱落必然会引起腐蚀。因此，钢瓶在制造过程中表面涂覆前（特别是采用静电粉末喷涂工艺）应在瓶体表面涂覆一层防腐层，以提高钢瓶的抗腐蚀性能。3 电弧喷锌原理与工艺简介金属粉末喷涂对提高金属材料的抗腐蚀性及表面强化作用起到了与其它涂层无法比拟的效果，是目前普

6、遍采用的防腐蚀措施。其方法是热喷涂和电弧喷涂。热喷涂是利用热源将喷涂材料加热熔化或软化，靠热源自身的动力或外加压缩气流作动力，将熔滴雾化或推动熔滴成喷射料束，以一定的速度喷射到基体表面形成涂层，常见的热源为氢乙炔或氧乙炔，常用的动力为压缩空气3。电弧喷涂是利用电源设备将连续送进的金属材料（丝状）产生的电弧为热源，将金属丝熔化并用压缩空气使熔融状态的金属雾化，并对雾化的金属熔滴加速喷射到工件表面形成涂层。常用的电源设备有等离子电源和可控硅电源。一般认为涂层与基体的结合有3种方式，即机械咬合、物理结合和化学吸附及取向生长4。一些国家的液化石油气钢瓶标准已将金属粉末（锌）喷涂工艺纳入了标准内容5。3

7、.1 电弧喷锌原理本文介绍的电弧喷涂（锌）是采用可控硅整流电源，以2根连续送进的锌丝顶端产生的电弧为热源，锌丝熔化并用压缩空气使熔融状态的锌金属雾化喷射到钢瓶表面形成涂层的工艺技术。如图2所示。锌丝通过电弧加热至熔融状态形成熔滴，熔滴雾化后在压缩空气作用下通过喷枪向基体冲击而与基体产生强烈的碰撞。碰撞过程中熔滴的动能转化为热能传递给基体，并在凸凹不平的表面产生变形，变形的颗粒迅速冷凝收缩，呈扁平状粘结在基体表面，从而形成涂层，如图3所示3。3.2 钢瓶表面喷锌工艺简介国内某钢瓶厂在出口26.2L钢瓶（按DOT4BA-240标准设计制造）时，合同条款规定钢瓶表面在除锈后喷涂50m的锌层而后表层喷

8、漆，底层及面层厚度不得小于100m。为满足合同要求，采用了电弧喷锌工艺，对原生产工艺进行了调整，设计安装了钢瓶行走及装卡机构，使其与生产流水线相匹配，实现了自动喷涂。工艺流程见图4，喷涂装置示意见图5。水压试验喷丸除锈空气吹扫瓶体电弧喷锌喷漆（表层）喷涂材料选用3.0实心锌丝，设备选用国内某公司制造的AS600型全自动电弧喷涂设备。生产效率为100120只/h。主要技术参数见表2。表2 主要技术参数功率kVA输入电压V输出电压V输出电流A送丝速度m/min253802740600800811空气压力MPa空气流量m3/min锌丝直径mm效率kg/h0.50.76.03.060803.3 涂层质

9、量检验涂层质量按英国BS EN22063金属和其它无机物涂层一热喷涂锌、铝及其合金标准进行检验，其涂层厚度、耐冲击、孔隙率、涂层与基体的结合力等指标均达到了标准及合同条款的要求6，顺利完成了钢瓶的出口。4 结束语由于钢瓶采用连续流水线生产，电弧喷涂（锌）有其特殊的优点：一是容易与原生产线连接，形成自动流水线，二是电弧喷涂质量稳定、效率高，粉末利用高、流失少。目前，国内钢瓶制造采用电弧喷锌工艺仍然是个空白。其原因是目前国内钢瓶市场需求减少，价格低下，大多数企业在应用新技术工艺提高产品质量上认识不足；另外，国家行业产品标准ZBJ74008中未规定钢瓶表面涂覆（静电粉沫喷涂）底层增加防腐层。因此，为

10、提高我国钢瓶整体制造水平和钢瓶的安全质量状况，同时，有利于国内钢瓶出口参与国际市场的竞争，笔者认为：（1）电孤喷锌工艺技术成熟，质量可靠，应在钢瓶行业大力推广。（2）将热喷涂锌工艺钠入GB5842液化石油气钢瓶标准中并对ZJB74008部分条文进行修改，增加热喷涂锌的技术要求和质量要点。（3）为有利于热喷涂工艺在钢瓶行业上推广和应用，建议对GB5842标准中关于钢瓶附件的几何尺寸进行修改，以YSP-15型为例，将护罩和底座直径加大，如护罩190改为250，底座240改为325；这样既有利于钢瓶表面喷涂，特别是改善底座和护罩死角区域的涂层质量；同时，通过加大底座直径，避免钢瓶在使用过程中瓶体环缝

11、碰撞而使涂层脱落现象发生。（4）结合其它领域热喷涂技术的应用成果，建议国家有关部门在钢瓶行业积极推广和应用热喷涂技术，进行技术和资金扶持，开展适合钢瓶产品热喷涂设备、工装的研制和开发。参考文献1、刘少敏. 液化石油气钢瓶安全质量状况分析及对策 中国锅炉压力容器安全，2001.22、赵正修主编.石油化工压力容器设计.北京:石油工业出版社，19903、张建荣等.热喷涂复合涂层是预防氢鼓包腐蚀破坏的有效手段.中国锅炉压力容器安全 2001.24、顾曾迪.纯Mo,Al2O3喷涂层的结合强度. 化工机械,1988.15、AS2470-1998 Steel cylinders for compressed gases-Welded three-piece construction with longit