的防腐——阀门管道外壁防腐蚀层
防的重要性
阀门管道常见的腐蚀是碳钢和低碳合金钢的。不论阀门管道是铺设在地上、地下或水下(包括海底),都要受到外界空气、土壤、水(特别是海水)对阀门管道外壁的蚀,以及输送介质对阀门管道内壁的。外界空气特别是当空气中含有二氧化硫、硫化氢等有害气体时,将产生化学。地下土壤也能产生化学腐蚀,地下杂散电流还能产生电化学。海水是含有多钟盐类的电解质溶液,另外还含有溶解氧、海洋生物,其电阻率很小,故蚀速度比在土壤中快得多。在某些缺氧得土壤中,还会产生由厌氧xx引起得xx。另外还有由金属表面产生物理溶解引起的物理。
在国民经济和国防各部门中,每年都有大量金属构件和设备因蚀而损耗。据2000年不xx统计,我国当年因腐蚀造成的损失达5000多亿人民币,约占当年国民生产总值(GDP)的6%。随着科学技术的进步,各种防蚀措施的采用,近年因腐蚀造成的经济损失有新的下降。
阀门管道的蚀,不仅会造成油、气的跑漏损失,还可能引起火灾,特别是天燃气还可能引起爆炸;不仅会带来巨大的经济损失,而且会威胁人身安全、污染环境。因此阀门管道工程的防是极为重要的。
管道外壁层
20世纪70年代以来,由于油气长输管道向极地、海洋、冻土、沼泽、沙漠等严酷环境延伸,对层性能提出了更严格的要求,因此在管道材料研究中,各国都着眼于发展复合材料或复合结构。强调层具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应性能等,满足防腐、绝缘、保温、增加强度等多种功能要求。
(1)外壁层
① 各种外壁层的性能和使用条件:各国根据本国的资源情况,管道工作环境和技术水平等,逐步形成了各种材料系列,其技术性能和使用条件如表2- 所示。
表2- 外层的技术性能和使用条件简表
涂层
材料
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石油沥青,中间材料为玻璃网布或玻璃毡等
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煤焦油沥青,中间材料为玻璃网布或玻璃毡等
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煤沥青、634#环氧树脂混合剂、玻璃布等
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聚乙烯、聚氯乙烯(带材)
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高(低)密度聚乙烯(粒料)
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聚乙烯、环氧树脂、酚醛树脂(粉末)
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涂层
结构
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采用薄涂多层结构
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同左
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同左
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普通:1层内带
1层外带
加强:2层内带
1层外带
特强:2层内带
2层外带
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涂料连续紧密粘结在管壁上,形成硬质外壳
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涂层熔化在管壁上,形成连续坚固的薄膜
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厚度
/mm
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普通≥4.5
加强≥5.5
特强≥7
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普通≥3
加强≥4.5
特强≥5.5
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普通≥0.2
加强≥0.4
特强≥0.6
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0.7~4
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1~3.5
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0.2~0.3
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适用温
度/℃
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–20~70
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–20~70
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一般:–30~60
特殊:–60~100
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–40~80
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–40~107
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施工及
补口
方法
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工厂分段预制或现场机械连续作业,补口多用石油沥青现场补涂
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多采用工厂预制,补口多用热烤带
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工厂分段预制或现场机械连续作业,补口用相同材料涂刷
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主要采用现场机械连续作业
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采用模具挤出或挤出缠绕法,工厂预制,补口用热收缩套
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采用静电喷涂等离子喷涂工厂分段预制,用热收缩套或喷涂后固化补口
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优、
缺点
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技术成熟,可靠,物理性能差,且受xx腐蚀
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吸水率低,可靠,物理性能差,抗xx腐蚀,现场施工时略有毒性
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机械强度高,耐热、耐水、耐介质能力强、常温固化时间长,要求除锈严格,表面干燥
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绝缘电阻高,易于施工,物理性能差
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很好的通用防腐层,物理性能和低温性能好,技术复杂,成本较高
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性能好,粘结力强,强度高,抗阴极剥离好,技术复杂,成本高
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适用
范围
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材料来源丰富地区
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同左
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适用于普通地形及海底管道
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干燥地区
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各类地区
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大口径、大型工程、沙漠热带地区
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② 常用外壁层
a.石油沥青层:石油沥青用作管道材料已有很长历史。由于这种材料具有来源丰富、成本低、安全可靠、施工适应性强等优点,在我国应用时间长、使用经验丰富、设备定型,不过和其他材料相比,已比较落后。其主要缺点是吸水率大,耐老化性能差,不耐xx等。
b.煤焦油瓷漆层:煤焦油瓷漆(煤沥青)具有吸水率低、电绝缘性能好。抗xx腐蚀等优点,即使在新型塑料层迅猛发展的近30年,美国油、气管道使用煤焦油瓷漆仍占约半数。目前我国只在小范围内使用,有待进一步推广。主要原因是热敷过程毒性较大,操作时须采取劳动保护措施。
c.环氧煤沥青层:由环氧树脂、煤沥青、固化剂及防锈颜料所组成的环氧煤沥青所组成的环氧煤沥青涂料,具有强度高、绝缘好、耐水、耐热、耐腐蚀介质、xx等性能,适用于水下管道及金属结构。同时具有施工简单(冷涂工艺)、操作安全、施工机具少等优点,目前已在国内油气管道推广应用。不过这种防腐蚀层属于薄型涂层,总厚度小于1mm,对钢管表面处理、环境温度、湿度等要求很严,稍有疏忽就会产生针孔,因此施工中应特别注意。
d.塑料胶粘带层:在制成的塑料带基材上(一般为聚乙烯或聚氯乙烯,厚0.3mm左右),涂上压敏型粘合剂(厚0.1mm左右)即成压敏型胶粘带,是目前使用较为普遍的类型。它是在掺有各种防老化剂的塑料带材上,挂涂特殊胶粘剂制成的防腐蚀材料,在常温下有压敏粘结性能,温度升高后能固化,与金属有很好的粘结力,可在管道表面形成完整的密封层。
胶粘带的另一种类型为自融型带,它的塑料基布薄(0.1mm左右),粘合剂厚(约0.3mm),塑料布主要起挂胶作用,粘合剂则具有防腐性能。由于粘合层厚,可有效地关闭带层之间地间隙,防止水分从间隙侵入。
e.聚乙烯包覆层:通过专用机具将聚乙烯塑料热塑在管道表面,形成紧密粘接在管壁上的连续硬质塑料外壳,俗称“夹克”。其应用性能、机械强度、适用温度范围等指标均较好,是性能优良的防腐涂层之一,我国自1978年以来,陆续在各油田试用。夹克防腐层的补口,一般可采用聚乙烯热收缩套(带、片)。
f.环氧粉末涂层:环氧粉末涂层是将严格处理过的管子预热至一定温度,再把环氧粉末喷在管子上,利用管壁热量将粉末融化,冷却后形成均匀、连续、坚固的薄膜。热固性环氧粉末涂层由于其性能优越,特别适用于严酷苛刻环境,如高盐高碱的土壤,高含盐分的海水和酷热的沙漠地带的管道防腐。环氧粉末涂层喷涂方法自20世纪60年代静电喷涂研究成功到现在,已形成了完整的喷涂工艺,正向高度自动化方向发展。
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