丙烯酸聚氨酯漆应用在地下管道的防腐涂装
管道防腐涂料包括管道内防腐涂料和管道外防腐涂料两种。管道内防腐涂料的防腐性能受到所输送介质的化学性质、流速、温度等的影响,不同的输送介质所采用的防腐涂料是不同的。管道外防腐涂料主要考虑管道所处的环境,如空气、土壤环境特征。管道外防腐涂层国内外用的比较多的是石油沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶带、环氧煤沥青、环氧粉末、双层PE和三层PE等产晶。从有关资料报道来看,石油沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶带、环氧煤沥青等传统产品的用量呈下降趋势,而环氧粉末和近年来发展起来的双层PE和三层PF的用量有较大的上升,聚氨酯沥青在欧美和中东等地区也发展较快。
熔结环氧(PBE)粉末是众多防腐蚀涂料中附着力、抗冲击、耐腐蚀、抗阴极剥离等综合性能较好的品种之一,一般涂层厚度在300~500utm。但它也存在一些自身的缺点:防水性较差,不耐尖锐硬物的冲击碰撞,施工运输过程中,很难保证涂层不被破坏,现场修补困难,且价格昂贵,因此在碎石土、石方段、地下水位较高的地区要慎用或不同。近20年来,粉末涂层钢管得到迅速的发展。目前,国外涂层钢管粉末涂料还是以聚乙烯粉末涂料和防腐型环氧粉末涂料占主要地位,主要用于输送水、海水、污水、原油、成品油、煤气、化学药品等的管道。我国使用粉末涂层钢管起步较晚,但发展较快,只几年的时间,已应用于船舶、石油、化工、电力等管道系统。
三层结构聚烯烃防腐层于20世纪80年代韧,由洲国家研究成功并开始在管道上应用。这种防护层综台了环氧树脂的优点,如熔结环氧粉末涂层的高黏接性、高抗阴极剥离性和耐化学腐蚀性,以及聚烯烃材料的高抗渗性、高机械性能等优良特性,目前已被公认为性能**佳、使用效果**好的管道防护层,在许多工程中得到广泛应用,应用量呈不断上升趋势,使之成为目前世界上****的管道外防腐涂层地构,已在国内外大量推广开来。但需要指出,这种结构币适用于架空管线,另外由于其造价较高,部分功能过剩,在一般土壤条件下也很少采用.研究开发质量更好、价格更低的配套材料,以降低三层结构聚烯烃防腐技术的成本,是该技术的主要发展方向。
聚乙烯防腐层分两层结构和:层结构两种。两层结构的底层为胶黏剂,外层为聚乙烯;一层结构的底层为环氧涂料,中间层为胶黏荆,而层为聚烯烃。三层结构中的环氧涂料町以是液体环氧涂料.也可以是环氧粉末涂料。
采用聚乙烯外层防腐技术时,应根据不同的土壤腐蚀环境,选用不同等级结构的防腐层。焊缝部位的防腐层厚度不宜小于表中规定值的90%。
近年来,双层环氧粉末涂料的研究和应用已成为管道外防腐领域的一个亮点,它的底层采用常规熔结环氧粉末涂料,用作防腐蚀保护;面层为增塑剂的环氧粉末体系,用于机械保护,涂层总厚度在l一以下,大大低于三层PE的厚度。双层环氧粉末体系以增塑剂的环氧粉末涂层取代三层PE的塑料层,阴极保护的匹配性好,同时由于两层涂层的固化官能团类似,进行的是化学交联,不产生层间分离,采用结构近似的环氧液体涂料进行弯头和补口的防腐,防腐质量很好。目前加拿大3M公司、美国杜邦及日本川崎钢铁公司已经针对双层粉末体系开发出相应的产品,其性能较之单纯功能的熔结环氧粉末防腐层有了较大幅度的提高,达到三层PE防腐屡的防腐水平,而其总体造价却低于三层PE,并已于1992年投入商业应用。
聚氨酯沥青是20世纪90年代以来发展**快的地下管道用涂料,在美国、加拿大和中东等地区几乎所有的管道重涂敷设工程中均采用这类涂料。该涂料为双组分热喷涂无溶剂体系,喷涂进程很快.一天可喷50D多个焊接口。现在国外已经认定,像涂敷三层环氧/聚乙烯涂层的长输送管道或主线管道,用此涂料作焊接口涂层是**有希望并成功的。在中亚,从土库曼斯坦到中国以及从伊朗经中国到日本的天然气管道亦将全部采用聚氨酯沥青涂层。其优点是不仅能在常温下可施工,而且在0℃左右也能顺利进行施工(甚至可在一4℃条件下进行),这是其他许多涂层所做不到的;它不含溶剂,有利于环保,而且施工效率高,一次性成膜厚,还可采用湿碰湿工艺进行涂层加厚,大大缩短施工周期;其反应时间极短,20%一:为60s,50℃为30s,其涂层坚韧、表面光洁、附着力优良、耐磨性强;漆膜厚度为l.5mm就足可以使管道外壁得到保护,其按单位面积计花费与聚乙烯涂层相当。与环氧粉末和聚乙烯涂层在表面喷砂处理相比较,前者表面喷砂为SIS sA 2 5级就足以应付,后二者还要打磨,环氧粉束涂料还需要钢表面加热至250℃才能使之固化,而聚氨酯沥青仅需施工时将材料预热至50~80℃即可,钢管表面无需加热。此涂料的附着力与环氧粉末涂料一样属**等,但其耐冲击性和柔韧性要优于环氧粉末涂料,因此在管道安装时不会像环氧粉末涂料那样有一些损伤,而在这些方面聚乙烯涂层亦有所不及。环氧粉末涂料比聚氨酯沥青更易渗水,导致其硬度显著降低、冲击强度丧失且更易产生回水造成阴极脱层。尽管环氧与聚氨酯涂层耐化学品性相同,但聚氨酯沥青涂层更能经体之浸蚀作用。此外聚氨酯沥青耐微生物腐蚀性强、有韧性、抗植物根茎能力佳、耐紫外线照射和阻抗光解作用等是其他体系也难以比拟的,故而能适合各种土壤环境和气候条件。不过需要有较高的施工技巧和设备要求。
目前已形成了各种性能优良的管道外壁防腐涂层并存的局面。它们适用于不同的土壤、不同的施工环境和不同的运行条件等,很难对它们的优劣进行排队,也不可能用一种材料取代所有材料,只能依据不同工程项目的具体情况综合考虑。在选材配套设计时应主要考虑以下几方面:
(1)外界环境,包括土壤腐蚀性、周围介质的物理化学状况、温度、环境与施工条件;
(2)管道的使用寿命和维修要求对整个管道防腐设计的影响;
(3)由于各种防腐材料有其自身的防腐寿命,应综合考虑管道的预期使用寿命和工程费用,而且工程费用是一个重要的制约因素;
(4)综合考虑防腐材料供应、工程预制、现场安装与补口,质量检验等施工程序的影响。
根据我国土壤地形等实际情况,一般认为:
(1)在沙漠、植物根茎发达、腐蚀性强、地下水位高的地区,宜采用煤焦油磁漆、聚烯烃胶带、挤出聚乙烯、PBE等防腐涂层(但FBE在地下水位高的地区应慎用);
(2)岩石(包括卵石、碎石)山区、丘陵等运输条件差,倒运次数多的地区宜选用抗冲击能力强的挤出聚乙烯(中、小管径)及三层环氧/聚乙烯涂层;
(3)平原地区应采用环氧粉末、煤焦油磁漆等防腐涂层,而对于腐蚀性较弱、无植物深根又地下水位不高以及介质输送温度较低的地段可采用石油沥青;
(4)三层环氧/聚乙烯涂层虽然综合性能好,适应性广,但价格较高,故选用时应根据沿线条件、工程重要性及用户意见加以确认,而在地形复杂、维护维修困维、石方段及大型穿跨越(尤其是定向钻穿越段)中采用;
(5)聚氨酯沥青是新发展的防腐涂料.其综合性能好,适应性强,但需要一定的施工方法和设备,如条件允许,可全方位地用于各个地区的地下管道;
(6)对于距离较短的小口径管道在作业线条件不具备时可采用环氧煤沥青涂层;
(7)站场工艺埋地管道的防腐(特别是与长输管道干线管径一致的情况下)应采取与干线相同的防腐涂层,以达到方便施工减少投资的目的;
(8)考虑到施工及维修的方便,不宜在同一管道上采用过多类型的防腐涂层;
(9)补口、补伤及弯头防腐应与管体防腐相匹配,不降低管道防腐整体水平,且易于现场施工,保证质量和高效率。
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