石油套管在线外防锈喷涂装置设计
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摘 要：石油套管在下井之前的运输、存放过程中，需要对油套管外壁涂刷防腐漆，避免油套管被腐蚀失效。本文主要介绍了在石油套管生产中，通过自动物流线中设计在线喷涂工位，采用套管平移式自动高压无气喷涂装置，对石油套管外壁喷涂防腐漆，达到漆膜喷涂均匀、附着力强，有效的起到防腐蚀作用。
关键词：套管；喷涂；物流线
引言
石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行，是维持油井运行的生命线。由于地质条件不同，井下受力状态复杂，对套管本身的质量提出了较高的要求。一旦套管本身由于某种原因而损坏，可能导致整口井的减产，甚至报废。因此，根据API spec 5ct标准要求，在下井之前的运输、存放过程中，需要对油套管外壁涂刷防腐漆，避免油套管被腐蚀失效。目前套管生产均是通过自动物流线完成。套管的在线喷涂工位设计的优劣直接影响到套管的外观质量和整条生产线生产节拍。本文着重介绍在线喷涂设备、喷涂室、喷涂后物流线的设计。
1.高压无气喷涂工作原理
根据套管外表面喷涂的均匀性、附着力强、图层外观完美等要求，选择高压无气喷涂方式。此种喷涂方式与普通喷漆方式不同，高压无气喷涂主要原理是通过增压泵使涂料在高压管路内产生高压动力，再依靠高压喷枪的细小喷嘴使涂料以扇副的形式迅速均匀的喷射出来。这种喷涂方式可以使高压涂料产生的动力，使涂料紧紧的贴在喷涂工件上面，增加了涂料的附着力，同时高压产生的扇副可以均匀的把涂料喷射在工件上面，使涂层外观完美均匀。由于高压无气喷涂不会产生大量的气雾，节约了防锈涂料。
2.喷涂设备的结构设计
2.1喷涂设备的结构设计方案
喷漆设备为石油套管加工生产流水线的一部分，设备设计须符合套管加工规格、流水线节拍。因此，为保证生产过程的连续性和自动性，本次设计采用套管平移式自动高压无气喷漆方式。该喷漆设备主要由以下6部分组成，分别是：涂料桶、溶剂桶、气动搅拌系统、供漆柱塞泵、高压无气自动喷枪、自动喷枪自动控制部分、高压管路，高压球阀组成供漆系统；由气源、空气过滤器和空气稳压器组成的空气系统；由运动平移机构组成套管输送系统。如图1喷涂结构方案图。
2.2 喷涂室设计
喷漆室主要是为油套管喷涂提供密闭的空间。根据喷枪的设定位置及故障处理的方便性，喷漆室分为两个隔间。第一隔间内设置喷枪1、2两组，第二隔间设置喷枪3.喷漆室的进口、出口、侧门部位均设置气动风幕，防止涂料外溢。在喷漆室的底部设有导流槽，使多余的涂料回流至涂料桶，减少环境污染，节约喷涂成本。
3.喷涂电气自动控制
根据车间现场生产线、喷涂套管规格、人员配置的实际情况，石油套管在线喷涂设计为自动/手动两种控制模式。在自动模式下，套管在输送机构的运行下，到位传感器检测到信号，经过PLC控制喷枪1、2、3由程序控制启动（ON），实现喷涂作业；当离位传感器检测到套管离开时，喷枪1、2、3关闭（OFF），停止作业。为节约涂料，可设置套管中位传感器，使喷枪1、2可同时启/停，喷枪3单独启/停，使两组的启/停有程序控制。并且为防止涂料沉淀，自动模式下，涂料桶内的气动搅拌系统设定可调时间搅拌，使涂料均匀输送给柱塞泵。
套管经过喷涂设备时，三组高压喷枪分时自动启动，将涂料喷涂在套管表面，套管的运行速度可以实现变频无级调节。当一组或多组喷枪未自动开启，喷涂质量差、涂料桶涂料不足、搅拌停止等报警出现时，PLC控制器将自动将套管运行停止，操作人员将报警消除后在重新启动喷涂工序，更好的保证喷涂质量防止漏喷现象发生。
手动模式主要运用于各个组喷枪的测试及检修、套管正反运行调节、报警复位，如图2 PLC控制图。
4.套管喷涂后物流线
套管喷漆后，由于涂料并没有完全干燥，套管本身的直度，因此套管的运行必须考虑不能破坏涂层，例如传统的滚轮式运输在此工位就不适合（在套管前进时，转动的滚轮可使套管发生扭转，从而破坏了表面的漆层，降低涂层防腐蚀效果及外观质量）。经过研究对比，此工位选择链条V型架平移运输较为恰当，每个V型架之间距离3m。此种方式，可以确保套管保持相对静止，最大限度的降低了涂层的损失。
5.结论
通过车间现场实际应用，该种油套管在线喷涂装置有效保证了套
管表面的防锈漆喷涂质量，符合石油套管生产加工标准要求。同时也改善了现场操作环境，降低了工人的劳动强度，提高了现场管理水平。
参考文献：
[1]林乃明等.油套管表面防护技术的研究现状与展望.腐蚀与防护，（2009）11-0801-05
[2] 孙秋霞.材料腐蚀与防护[M].北京：冶金工业出版社，2001 .
作者简介：
杨华庆，男（1981―），2005年毕业于长江大学机械设计制造及自动化专业，本科，工程师。主要从事机械加工制造。