石油套管在線外防銹噴涂裝置設(shè)計

楊華慶 王文強 陳秀琴 馬海風 鄧晶晶

摘 要：石油套管在下井之前的運輸、存放過程中，需要對油套管外壁涂刷防腐漆，避免油套管被腐蝕失效。本文主要介紹了在石油套管生產(chǎn)中，通過自動物流線中設(shè)計在線噴涂工位，采用套管平移式自動高壓無氣噴涂裝置，對石油套管外壁噴涂防腐漆，達到漆膜噴涂均勻、附著力強，有效的起到防腐蝕作用。

關(guān)鍵詞：套管；噴涂；物流線

引言

石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鉆井過程進行和完井后整個油井的正常運行，是維持油井運行的生命線。由于地質(zhì)條件不同，井下受力狀態(tài)復(fù)雜，對套管本身的質(zhì)量提出了較高的要求。一旦套管本身由于某種原因而損壞，可能導(dǎo)致整口井的減產(chǎn)，甚至報廢。因此，根據(jù)API spec 5ct標準要求，在下井之前的運輸、存放過程中，需要對油套管外壁涂刷防腐漆，避免油套管被腐蝕失效。目前套管生產(chǎn)均是通過自動物流線完成。套管的在線噴涂工位設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到套管的外觀質(zhì)量和整條生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍。本文著重介紹在線噴涂設(shè)備、噴涂室、噴涂后物流線的設(shè)計。

1.高壓無氣噴涂工作原理

根據(jù)套管外表面噴涂的均勻性、附著力強、圖層外觀完美等要求，選擇高壓無氣噴涂方式。此種噴涂方式與普通噴漆方式不同，高壓無氣噴涂主要原理是通過增壓泵使涂料在高壓管路內(nèi)產(chǎn)生高壓動力，再依靠高壓噴槍的細小噴嘴使涂料以扇副的形式迅速均勻的噴射出來。這種噴涂方式可以使高壓涂料產(chǎn)生的動力，使涂料緊緊的貼在噴涂工件上面，增加了涂料的附著力，同時高壓產(chǎn)生的扇副可以均勻的把涂料噴射在工件上面，使涂層外觀完美均勻。由于高壓無氣噴涂不會產(chǎn)生大量的氣霧，節(jié)約了防銹涂料。

2.噴涂設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1噴涂設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

噴漆設(shè)備為石油套管加工生產(chǎn)流水線的一部分，設(shè)備設(shè)計須符合套管加工規(guī)格、流水線節(jié)拍。因此，為保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性和自動性，本次設(shè)計采用套管平移式自動高壓無氣噴漆方式。該噴漆設(shè)備主要由以下6部分組成，分別是：涂料桶、溶劑桶、氣動攪拌系統(tǒng)、供漆柱塞泵、高壓無氣自動噴槍、自動噴槍自動控制部分、高壓管路，高壓球閥組成供漆系統(tǒng)；由氣源、空氣過濾器和空氣穩(wěn)壓器組成的空氣系統(tǒng)；由運動平移機構(gòu)組成套管輸送系統(tǒng)。如圖1噴涂結(jié)構(gòu)方案圖。

2.2 噴涂室設(shè)計

噴漆室主要是為油套管噴涂提供密閉的空間。根據(jù)噴槍的設(shè)定位置及故障處理的方便性，噴漆室分為兩個隔間。第一隔間內(nèi)設(shè)置噴槍1、2兩組，第二隔間設(shè)置噴槍3.噴漆室的進口、出口、側(cè)門部位均設(shè)置氣動風幕，防止涂料外溢。在噴漆室的底部設(shè)有導(dǎo)流槽，使多余的涂料回流至涂料桶，減少環(huán)境污染，節(jié)約噴涂成本。

3.噴涂電氣自動控制

根據(jù)車間現(xiàn)場生產(chǎn)線、噴涂套管規(guī)格、人員配置的實際情況，石油套管在線噴涂設(shè)計為自動/手動兩種控制模式。在自動模式下，套管在輸送機構(gòu)的運行下，到位傳感器檢測到信號，經(jīng)過PLC控制噴槍1、2、3由程序控制啟動（ON），實現(xiàn)噴涂作業(yè)；當離位傳感器檢測到套管離開時，噴槍1、2、3關(guān)閉（OFF），停止作業(yè)。為節(jié)約涂料，可設(shè)置套管中位傳感器，使噴槍1、2可同時啟/停，噴槍3單獨啟/停，使兩組的啟/停有程序控制。并且為防止涂料沉淀，自動模式下，涂料桶內(nèi)的氣動攪拌系統(tǒng)設(shè)定可調(diào)時間攪拌，使涂料均勻輸送給柱塞泵。

套管經(jīng)過噴涂設(shè)備時，三組高壓噴槍分時自動啟動，將涂料噴涂在套管表面，套管的運行速度可以實現(xiàn)變頻無級調(diào)節(jié)。當一組或多組噴槍未自動開啟，噴涂質(zhì)量差、涂料桶涂料不足、攪拌停止等報警出現(xiàn)時，PLC控制器將自動將套管運行停止，操作人員將報警消除后在重新啟動噴涂工序，更好的保證噴涂質(zhì)量防止漏噴現(xiàn)象發(fā)生。

手動模式主要運用于各個組噴槍的測試及檢修、套管正反運行調(diào)節(jié)、報警復(fù)位，如圖2 PLC控制圖。

4.套管噴涂后物流線

套管噴漆后，由于涂料并沒有完全干燥，套管本身的直度，因此套管的運行必須考慮不能破壞涂層，例如傳統(tǒng)的滾輪式運輸在此工位就不適合（在套管前進時，轉(zhuǎn)動的滾輪可使套管發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而破壞了表面的漆層，降低涂層防腐蝕效果及外觀質(zhì)量）。經(jīng)過研究對比，此工位選擇鏈條V型架平移運輸較為恰當，每個V型架之間距離3m。此種方式，可以確保套管保持相對靜止，最大限度的降低了涂層的損失。

5.結(jié)論

通過車間現(xiàn)場實際應(yīng)用，該種油套管在線噴涂裝置有效保證了套

管表面的防銹漆噴涂質(zhì)量，符合石油套管生產(chǎn)加工標準要求。同時也改善了現(xiàn)場操作環(huán)境，降低了工人的勞動強度，提高了現(xiàn)場管理水平。

參考文獻：

[1]林乃明等.油套管表面防護技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望.腐蝕與防護，（2009）11-0801-05

[2] 孫秋霞.材料腐蝕與防護[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001 .

作者簡介：

楊華慶，男（1981—），2005年畢業(yè)于長江大學(xué)機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)，本科，工程師。主要從事機械加工制造。