淺談閥門表面涂裝工藝

曹宜軍，尚洪寶

（重慶川儀調節閥有限公司，重慶 400707）

閥門制造的全過程既包含了鑄造、鍛造、熱處理、焊接、清洗、表面處理、無損檢測、表面涂裝、閥門產品包裝等生產過程，也包含各類閥門零部件的機械加工工藝及成品裝配工藝過程。本文著重論述閥門表面涂裝工藝：涂裝前處理、表面涂裝在閥門生產制造過程中的運用及關鍵控制點。

1 閥門生產過程基本流程

閥門生產過程中涂裝前處理及整機涂裝必不可少，同時具備自身的行業特點，需遵循行業標準JB/4711《壓力容器涂覆及運輸包裝》的要求。

2 涂裝前處理

圖1 閥門生產過程基本流程Fig.1 Basic flow of valve production process

圖2 打磨及打磨工具Fig.2 Grinding and grinding tool

圖3 智能磷化生產線Fig.3 Intelligent phosphating production line

涂裝前處理涉及打磨、除油、磷化、噴砂/拋丸等過程，對于閥門殼體類零件，涂裝前處理主要是為改善鋼結構表面特性，從而提高涂層附著力，增強涂層物理防腐能力。

2.1 打磨

打磨主要是針對鑄造類零件，其目的為去除工件非加工面上所有影響產品外觀和油漆附著力的型砂、芯砂、芯骨、多肉、粘砂、殘余澆冒口、皺褶、飛邊、毛刺、焊接面、焊接飛濺等，對于碳鋼類鑄造件還具備除銹功能。閥門殼體類零件打磨目前主要為手工打磨，需要做好安全防護。

表1 碳鋼零件中溫鋅系磷化工藝流程Table 1 Medium temperature zinc phosphating process flow of carbon steel parts

2.2 除油

除油主要是通過有機溶劑或堿性皂化液將加工過程中產生的油污、切削液以及存放過程中吸附油污進行清除，為磷化和噴漆做準備。

2.3 磷化

磷化[2]處理分為：鋅系、錳系、鋅鈣系、鐵系磷化，按磷化溫度不同分為低溫、常溫、中溫、高溫。磷化的作用主要是給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕并用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。磷化防銹基理主要是在基體金屬形成一層磷酸鹽防護膜。其中中溫磷化游離酸度穩定，易掌握，磷化時間短，生產效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同。其中最為關鍵的工序為磷化，需定期測定總酸度及游離酸度，以保證磷化質量,同時中溫鋅系磷化日常維護最為重要的參數為磷化溫度，溫度過高磷酸鹽過飽和析出產生白色沉淀影響磷化質量，溫度過低則降低磷化效率。

2.4 噴砂/拋丸

圖4 噴砂處理后鋼結構表面Fig.4 Steel structure surface after sandblasting treatment

圖5 腐蝕基本原理圖Fig.5 Corrosion principle diagram

GB/T 8923.1-2011 將噴砂[3]/拋丸工藝用“Sa”表示，其作用為改善零件外觀質量，形成一定的粗糙度進而提高油漆附著力。一般高防鹽霧等級噴漆的產品及外觀要求較高的不銹鋼類產品需進行噴砂/拋丸，對于不銹鋼類殼體噴砂/拋丸不可選擇碳鋼類鋼砂/鋼丸，避免“嵌入式”生銹。

表2 涂裝主要性能參數檢測Table 2 Testing of main performance parameters of coating

2.4.1 噴砂原理

將磨料輸入到空氣流中，經高速將磨料/空氣混合物從噴嘴射向要清理的表面，在鋼砂切削、撞擊的作用下，將基材表面附著不牢的鐵銹、氧化皮清除掉，從而達到除銹的目的。

2.4.2 拋丸原理

在固定裝置中或移動式設備上，磨料裝在旋轉輪或放置在葉輪上，被均勻地拋出，高速抵達被清理表面。其作用基本與噴砂類似，但獲得的表面更加規則細膩。

3 整機涂裝

3.1 閥門涂裝的目的

閥門涂裝的目的除了美化產品外觀，更重要的是進行防腐和標識，尤其在石油開采逐漸擴張到沿海甚至海上，配套的閥門產品必須滿足含鹽類、含硫類的濕熱大氣環境防腐要求，進而達到額定防鹽霧指標。

3.2 什么是腐蝕

鋼結構腐蝕是一個電化學過程[4]，該過程必須滿足以下4 個要素：陽極、陰極、電路通路、電解質和氧氣。閥門表面涂層就是為了阻止以上四要素的形成。隨著涂裝行業的發展，表面涂層除了有物理隔絕防腐方式還有物理隔絕加陰極保護[5]雙重防腐，典型的例子為目前運用的比較廣泛的“環氧富鋅（Zn）”底漆[6]。

陽極反應：Fe →Fe3++3e-

陰極反應：O2++2H2O+4e-→4OH-

3.3 涂裝的方式

涂裝方式一般有刷涂、滾涂、噴涂、浸涂，其中噴涂又分為高壓無氣噴涂和傳統空氣噴涂[7]。結合閥門殼體外形尺寸，采用傳統空氣噴涂更有利于控制涂層質量。

3.4 涂裝性能檢測

涂裝主要性能檢測包含漆膜硬度、底面漆附著力、底面漆拉拔力、底面漆中性鹽霧試驗[8]以及漆膜厚度，表2為其檢測值及檢測方法。值得注意的是，當漆膜額定厚度達到100um 以上時，劃格法測試油漆附著力時涂層很難劃破到基材表面，此時需采用拉拔法進行測試。同時為保證閥門產品在現場安裝后，其防腐能力達到預期，閥門生產廠家可通過中性鹽霧試驗結合ISO12944-6 相關標準及預先選定的涂層配套，在閥門產品出廠前對涂層進行定量檢測來衡量涂層防腐能力是否達標。

4 結語

在當今閥門行業國產化[9]的大形勢下，國產閥門與進口閥門比拼的是穩定性及耐久性，國產閥門除了結構必須優化外，其表面涂層防腐能力的高低也是影響閥門穩定性和耐久性的重要因素。尤其在石油、石化行業不斷向沿海甚至海上發展的格局下，其配套的閥門產品如果不能滿足設計的防腐要求，必將被市場淘汰，做好閥門表面涂裝顯得尤為關鍵。