矿用钢-环氧树脂涂层（FBE）复合梯子间

一、  材料选用：  熔结环氧粉末（FBE）

热固性重防腐环氧粉末涂料又称熔融结合环氧粉末涂料，简称熔结环氧粉末，是一种以空气为载体进行输送和分散的固体涂料，将其施涂于经预热的钢铁制品表面，熔化、流平、固化形成一道均匀的涂层，故得此名，英文名称Fusion Bonding Epoxy Powder Coatings，简称FBE。

熔结环氧粉末的每个颗粒都均匀地包含所有组成成分，使涂敷的操作过程以及形成的涂层都具有连续稳定的均匀性。熔结环氧粉末涂装过程无三废污染，是一种环保型涂料。

 

二、                      熔结环氧粉末（FBE）涂层的主要特点

1、阻燃、抗静电

本产品采用环氧树脂矿用粉末涂料，其抗静电、阻燃成分均匀的分布在涂层的表面和内层，适用于井下易燃、易爆的特定场所。

2、极强的附着力

本产品的内、外表面经过涂覆、粘结、固化后，涂层牢固的附着在管体表面，耐冲击，不剥离。

3、耐腐蚀、耐酸碱

具有良好的抗化学品性、抗溶剂性，能够抵御被传输介质中的H2S、CO2、O2、酸、碱、盐、有机物等物质的化学腐蚀，并能长期接触含盐地下水、海水、土壤中微生物产生的各种有机酸等腐蚀物质；

4、涂层硬度高、耐磨损、使用寿命长

涂层坚韧耐磨，抗冲击性及抗弯曲性优良，与钢管之间有极佳的附着力，能有效防止施工中的机械损坏,有效服务年限35~40年。

5、内壁光滑、流体阻力小

结环氧粉末（FBE）管道内、外表面光洁度高，流体阻力小，输送能力强。

6、承压高

因为以钢管为基准，涂塑钢管的机械强度高，对冲击、弯曲等外来影响，具有很强的承受能力，性能优于塑料管材。其承压性能也很强。

四、熔结环氧粉末（FBE）涂料的应用领域

FBE有许多种类，性能指标也有很大差异，由于输送介质和使用条件不同，各种管道要根据实际情况选用不同的粉末涂料，正确选用粉末涂料品种和合理使用同等重要。FBE主要应用领域有：

1）       石油、天然气管道

2）       给排水管道、消防管道

3）       化工管道

4）       架空管道

5）       煤矿通风、瓦斯排放、排水管道等

 

 

五、  熔结环氧粉末（FBE）的防腐机理

重防腐改性环氧粉末涂料之所以有上述优良特征，与原材料的正确选用和加工工艺是分不开的。

1）重防腐粉末涂料的基料是改性环氧树脂，它的结构中含有高极性和活性的环氧基，能与金属表面形成化学键且有很强的附着力，固化剂采用胺类和酚类物质，属于加成固化反应，没有小分子挥发物放出，不会形成针孔而影响涂膜防腐性，这对防腐涂料是非常重要的。

2）普通环氧树脂结构中，环氧基只在端基上，因此涂膜交联密度低，具有很好的柔韧性，但防腐性、耐高温性很差。FBE粉末使用的环氧树脂是酚醛改性环氧，即在双酚A环氧树脂的基础上引入部分苯酚甲醛或甲酚甲醛环氧树脂，这两种树脂是多官能度热塑性酚醛环氧树脂，反应性很强，涂膜具有优异的耐热性、耐化学品性及很高的玻璃化温度和硬度，但交联密度大，屈挠性较差，须与双酚A环氧树脂掺混，以生产出既有屈挠性又兼顾防腐性的粉末涂料。

酚类固化剂是带有酚羟基的线性酚醛树脂或多官能邻–甲酚甲醛树脂，线性酚醛固化剂的结构和玻璃化温度与双酚A环氧树脂相似，能与环氧树脂很好溶合，并有很好的颜填料润湿性。此固化剂高温下与环氧树脂反应性极强，形成的涂层柔韧致密，具有良好的物理及化学性能，适合长输管线的防腐。邻–甲酚甲醛树脂是一种多官能度的固化剂，与酚醛改性环氧树脂结合将得到非常好的抗高温、抗化学品性，适合石油钻管、消防管道的防腐。

3）重防腐环氧粉末涂层固化后不会生成酯键，所以不会产生逆反应而降低防腐效果。

六、  熔结环氧粉末（FBE）涂层的施工工艺

FBE粉末的涂敷方法主要有：流化床法、静电喷涂法、热喷涂法、抽吸法、、滚涂法等。管道、梯子间、罐道等大型构件适合使用流化床法。这几种喷涂方法都有一个共同特点，即喷涂之前需要将工件预热到某一温度，使粉末一接触即熔化，余热应该能使涂膜继续流动，进一步流平覆盖整个钢管表面，特别是在钢管表面的凹陷处，以及焊缝两侧，熔融的涂料流入填平，使涂层与钢管紧密结合，最大限度减少孔隙，并在规定时间内固化。

 

流化床涂装的工艺流程如下：

 

金属构件─预处理─预热─浸塑─塑化─冷却─检查─包装

 

金属构件在流化床浸塑涂装中，依靠被涂物的余热使其表面的粉末涂料融熔，金属构件具有一定厚度的金属材料制作，金属材料又以钢铁材料为主，也有钢铁镀锌、镀铝及铝合金，铜材等金属件。金属构件的形状以复杂的栅栏、梯子、型钢梁、方管、管道为主，被涂物不应有尖角的边角。

表面预处理：焊接加工后的产品，进行酸洗磷化除锈处理，表面达到两瑞典Sa2.5~3级，使钢管达到金属白色， 一般锚纹深度控制在50～100μm，然后清除表面灰尘；

预热： 流化床（井）浸塑涂装中，被涂物的预热对涂层的性能影响极大， 一般预热温度愈高，涂膜愈厚，预热条件基本上按测定被涂物表面温度以及被涂物的种类、形状、厚度等因素而设定。当基体系数小时，由于散热，被涂物的温度会急剧下降。如基体系数相同，则无关被涂物的形状，可以在同 加工条件下加工。实际上基体系数是衡量被涂物热容量大小的参数，工件热容量小时，预热温度应增高。

加热温度可根据生产速度、管壁的厚薄以及希望的涂层胶化、固化时间进行调整，一般控制在180～250℃之间，以230℃为宜；

浸塑：粉末涂料在流化床(井)形成稳定的流化状态，工件输送到流化床上方时或工件随吊架下降，浸入固定的流化床（井）中，或流化床自动上升，使工件浸入粉末中，在浸粉过程中，为了防止气泡空洞发生，应使工件一边浸粉， 边振动。浸完粉后，工件振动一定时间，除去多余的粉末。

工件从预热炉到流化床的过程中，时间对涂膜厚度有很大影响，特别是对热容量较小的线材制品，由于工件温度的急速下降，对浸粉质量影响很大，必须给予重视。在流化床粉末浸塑中，粉末的流化状态直接关系到涂膜质量，只有在完全流化的粉末中才能获得均匀的涂膜。

粘附在预热钢管表面的环氧粉末受热熔化并流动，进一步流平覆盖整个钢管表面，特别是覆盖在钢管表面的凹陷处，以及焊道两侧，熔融的涂料流入填平，使涂层与钢管紧密结合，最大限度减少孔隙。流平后的涂层进一步胶化、固化。根据不同的生产速度，以及对胶化、固化温度、时间的要求，有不同类型的粉末与之相对应。固化时间一般为1～1.5min。涂膜厚度普通级300～500μm，加强级可达到700μm；

塑化：在流化床浸塑过程中，厚实的被涂物，基体系数大、热容量高，预热过程储存的热量浸塑熔覆粉末后表面温度仍然较高，大多数能使粉末熔化流平，可以获得平滑的涂膜。但是对于线材制品如护栏网、隔离栅、小型民用产品，壁厚较薄的管道等被涂物，基体系数小、热容量低，浸塑后粉末涂层依靠工件自身的热量难以流平，为了获得光滑平整的涂膜，浸塑后需要再加热，通常把这个过程叫做塑化。

塑化温度的控制至关重要，低则达不到流平目的，高则使树脂发黄、裂解、老化。塑化对于热固粉末料来说是使高分子树脂进一步交联聚合，因此也叫固化，对于热塑性粉末涂料而言，是使树脂分子排列趋于整齐、表面流平，涂膜获得较好的力学、光学和化学性能。塑化的温度和时间因粉末涂料的性质而异，根据其要求和工件的大小来决定。

冷却： 冷却方式有空冷和水冷。无论采用哪种方式，涂装制品整体都应均匀地冷却，局部冷却则外观与物性低下，得不到良好的产品。一般来说，基体系数小的线材制品多采用空冷，空冷有自然冷却和强制冷却，当浸塑节奏快的流水作业时，工件输送到卸件位置仍然温度较高，宜采用吹风强制冷却。水冷的方式有淋浴式、喷雾式，也有浸入水槽冷却的。当工件基材很厚或直径大，基体系数较大时，塑化后出炉很长时间难以降至室温时，或者使用的粉末树脂要求快冷细化晶粒才能得到较好的性能和表面要求时，需要采用水冷。

七、矿用环氧树脂涂层（FBE）复合梯子间

1、概 述

a)产品特点：北京中科晶硕公司研制的矿用环氧树脂涂塑复合梯子间，是煤矿矿井安全出口不可缺少的装备，具有重量轻、耐腐蚀、抗静电、阻燃、结构美观、安装方便等特点，能满足各类立井矿井筒使用，是有效延长立井梯子间维修防腐周期的理想产品。

b)本产品适用于各种立井井筒布置的不同井径。根据矿井设计手册推荐为层间距采用4m、5m、6m等规格为宜，以设计院设计为准。

2、结构特征

a）立井矿用环氧树脂涂塑复合梯子间由大梁，小梁、平台、牛腿、正面栅栏、侧面栅栏、梯子、压钩、挂钩、小梁、支座等构件和紧固件组成，均由国家煤炭专业设计院设计。结构合理，组合紧密，连接牢固，安全可靠，安装方便，同时具备阻燃、抗静电和防腐时效长等优点，是理想的立井安全装备。

b)主要构件分解说明：

①.大梁：是钢芯涂塑复合制品，整个设备受力最大的部位，是固定平台连接栅栏板的主要支架，是井筒与梯子间装备连接的主要支撑中点，也是小梁的依附点，该部件是采用工字钢或组合型钢，经过除锈钢材表面达到Sa2.5级，外涂环氧树脂层复合而成。

②.小梁：该部件是大梁与井壁的连接架，是固定平台的支撑架，是采用槽钢，通过除锈钢材表面达到Sa2.5级，外涂环氧树脂层复合的制品。

③.平台：该部件是钢板外涂环氧树脂层复合制品，是每层的平台，梯子的固定依托，人行往返的休息点，并具有防滑性能。

④.牛腿：该部件主要是梯子大小梁的重力支撑点，通过锚杆紧密与井壁结合安装，是整个梯子间的受力点，该部件是钢板焊接后通过除锈钢材表面达到Sa2.5级外涂环氧树脂层复合而成。

⑤. 梯子：采用钢材通过特殊焊接成整体，通过除锈钢材表面达到Sa2.5级，外涂环氧树脂层复合的制品。是人行上下通道，与平台板相连接，

⑥.栅栏：该部件是梯子间人行道的安全防护网，上、下与大、小梁连接，采用钢材通过特殊焊接成整体，通过除锈钢材表面达到Sa2.5级，外涂环氧树脂层复合的制品。

3、安全技术特性

矿用环氧树脂涂层（FBE）复合梯子间主要技术参数

项   目			单位	指  标		试验方法
				优良	合格
安全特性指标	表面电阻		Ω	≤1×106		MT181
	酒精喷灯火焰燃烧试验	有焰燃烧时间	S	有焰燃烧续燃时间算术平均值不大于3；试件的有焰燃烧续燃时间最大单值不大于10.
		无焰燃烧时间		无焰燃烧续燃时间算术平均值不大于20；试件的无焰燃烧续燃时间最大单值不大于60.

4、       技术要求

4.1本产品应按规定程序批准的技术文件和图样制造。

4.2本产品的原材料、外购件、外协件应符合相应标准要求并有制品合格证。

4.3本产品表面应光滑平整、无裂纹、无厚度突变现象、色泽一致。

4.4环氧树脂涂塑性能指标符合GB/T23257-2009给出的下列两表的指标：

表1 环氧涂层的性能指标

    满足GB/T18593-2010标准表列规定：

    

序号	项      目	性能指标	试验方法
1	外观	色泽均匀、无气泡、无裂纹	目测
2	抗冲击性（24℃±224℃）	＞9	JG/T3042
3	抗弯曲性（24℃±224℃）/级	无裂纹	JG/T3042
4	耐磨性（Cs10轮，1kg,1000r）/mg	≤100	GB/T1768
5	附着力(75℃,48h)/级	≤2	SY/T0315
6	阴极剥离（65℃,48h）/mm	≤7	SY/T0315
7	注：实验室喷涂试件的涂层厚度一般为350μm～500μm。