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获奖项目名称
大直径钢管中频感应熔结环氧粉末喷涂成套装备及涂装关键技术
主要完成单位
广东粤水电装备集团有限公司、广东省建筑工程集团股份有限公司、广东粤海珠三角供水有限公司、广东省水利电力勘测设计研究院有限公司、广东水电二局集团有限公司
主要完成人
吴海宏、余学良、田新良、何调林、严振瑞、谢祥明、李世增、石爱军、张合理、林江涛
一
项目背景
该关键技术成果依托于珠江三角洲水资源配置工程，隧洞内衬钢管内壁要求采用熔结环氧粉末涂层，涂层厚度450微米，性能要求共17项。钢管内径为4.8m，单节长度12m，外壁设置10道加劲环，环高120mm。带加劲环的大直径钢管使用熔结环氧粉末涂层工艺在国内外既没有应用先例，又无现成的设备。课题组针对带加劲环大直径钢管熔结环氧粉末喷涂技术难题，成功研发了中频感应熔结环氧粉末喷涂成套装备及喷涂工艺，实现了大直径钢管熔结环氧粉末优质高效喷涂。
二
创新成果
首创“钢管内壁扇形阵列式加热为主、管外加劲环IGBT高频线形补温为辅”的组合式加热关键技术
研发了组合式中频感应加热关键技术（图1、图2）。经仿真及反复试验，该方案既保证了钢管表面温度的均匀性，提高了FBE涂层的成形质量；又降低了中频用电功率，该加热方式相比传统的钢管外壁中频线圈加热方式节能50%以上。
图1 内壁扇形阵列式中频感应加热模块
图2 加劲环IGBT高频线形补温模块
研发了内置静电喷枪阵列的自回收喷粉装置
基于磁热耦合、流体力学及空气动力学理论，研发了全新的粉末喷涂系统及回收系统，并将两个系统有机结合，增加上粉率，减少喷涂过程溢粉，确保涂层表面质量（图3）。
图3 集成溢粉回收系统的喷粉室
采用高精度红外热成像技术对喷涂区温度实时在线监测
因喷涂位于钢管内部，且温度在200℃以上，无法采用传统的人工测温笔测量，本项目在设备上集成高精度测温及温度记录系统。采用一套高精度红外热成像仪对喷涂区的温度进行实时在线监测并记录，实现喷涂作业区温度的精准控制（图4）。
图4 高精度红外热成像对粉末喷涂作业区温度实时在线监测系统
研发了大直径钢管熔结环氧粉末涂装工艺
研发了大直径钢管熔结环氧粉末涂装关键技术。通过仿真试验、工艺试验、型式试验和工程试验段的试点应用，确定了中频功率、中频电源频率、补温功率、补温电源频率、钢管前进速度、钢管转动速度、粉末喷枪压力、静电喷枪电压、喷粉室回收风量、气温-主加热温度-补温温度-板厚关系曲线等数十个技术参数，形成了一套成熟的大直径钢管中频感应熔结环氧粉末涂装关键技术。
图5 中频感应熔结环氧粉末喷涂工作状态
三
推广应用
大直径钢管中频感应熔结环氧粉末喷涂成套装备及涂装关键技术成功应用于珠江三角洲和广东环北部湾水资源配置工程、罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程等工程项目，取得了良好的经济和社会效益，推广应用前景广阔。
END