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我國內外防腐鋼管防腐技術發展史

目前我國每年因 金屬腐蝕造成的損失達2800億元人民幣 ’ 一些 發達國家的調查資料表明金屬腐蝕造成的損失約 占國民總產值的3% 在這些數字中管道腐蝕造 成的損失占有相當比例 ’ 近幾年管道建設越來越多,尤其在我國近幾年的管道建設高潮中  將要建設的石油天然氣管道達4萬km以上各地將建 設城市天然氣管道4萬km以上,各地城市還要 建大量的城市供水供熱等城市管道為確保這些 管道安全平穩和長期運行就需要解決一些技術問題管道防腐就是這些技術問題中的一個重要方麵因此管道行業十分關注管道防腐問題研究和推廣管道防腐新材料和新工藝成為提高管道防腐水平確保管道防腐質量的發展方向和必由之路。

我國管道防腐情況分析 

我國管道防腐塗層的種類 在我國管道建設史上應用最多時間最長的 是石油瀝青防腐塗層 ,20世紀70年代開始在部 分城市管道應用環氧煤瀝青塗層20世紀80年 代初開始在部分管道應用包覆聚乙烯塗層20世紀80年代中期開始應用環氧粉沫防腐塗層,但由 於當時價格較高隻在河流穿越等部分地段應用 在長距離輸油氣管道尚未大量使用 20紀90代陝---京氣管道開始應用三層結構纏繞聚烯塗層,近幾年建設和將要建設的管道也都選用和將選用此塗層我國管道防腐進入大量應用聚乙烯防腐塗層的新階段 

各種塗層優缺點 

對各種防腐塗層應根據其防腐性能,使用壽命,施工效率,經濟合理,有無公害, 吊運和堆放的 損傷等因素進行分析確定塗層的優劣情況。

(1)石油瀝清塗層的防腐性能較好,但是塗層是在流動狀態下塗敷的,因而塗層質量不好保證,石油瀝青對溫度很敏感,溫度高流淌溫度低變脆石油瀝青老化快 耐久性差耐微生物腐蝕性能差容易被植物根穿破吊裝運輸也容易碰傷因此可以說此塗層防腐效果是不好的。

(2)煤焦油瓷漆:這是瀝青類塗料防腐性還可以,但在低溫環境中易脆化有出現裂紋可能 在工藝過程中產生的煙霧和蒸汽含有毒成分還有陰極保護電流受屏蔽現象這就會影響陰極保護效果

(3)環氧煤瀝青::塗層防腐性能比較好價格也適中,但是塗層固化時間長給施工帶來極大的 不便 ’ 此塗層很難避免針孔低溫條件下容易開裂抗紫外線性能差 ’
材料中還含有毒成分 。

(4)環氧粉沫::塗層的各項理化指標,機械性能,耐火性都很好是一種防腐效果好的塗料隻是塗層很薄在吊裝運輸堆放過程中機械碰傷的可能性很大,此外還有出現針孔的可能,低溫彎曲性能不如聚乙烯 

(5)聚乙烯: 這是一種機械性能,理化指標耐久性都很好的防腐塗層,是技術先進,經濟合理的 防腐技術 ’ 因為聚乙烯本身有機械強度高抗衝擊好耐久性好無針孔, 陰極保護電流低,陰極剝離,性能好, 耐酸耐堿性能好,汙染小,適用溫度範圍(-50°-80°C)優點所以此塗層在世界各地 尤其發達國家廣泛應用。


國內外管道防腐技術發展趨勢


在國外一些工業化國家 石油瀝青,煤焦油瓷漆,環氧煤瀝青已很少應用,在美國,加拿大等國家管道防腐大部分選用聚乙烯和環氧粉沫防腐層, 在德國 . 法國 . 美國 . 英國 . 意大利 . 日本 . 中國 台灣等國家和地區大部分管道選用聚乙烯防腐塗 層 ,具體工藝有包覆聚乙烯 . 擠壓纏繞聚乙烯 ! 二層和三層結構 ( 和熔結聚乙烯塗層 ) 近幾年又出現 冷纏熱熔成型的聚乙烯塗層 。


我國由於經濟體製改革和科學技術的發展,管道防腐技術也在發展和進步,幾種陳舊的防腐塗層應用的越來越少,聚乙烯防腐塗層的應用越來越多,而且突破單一的包覆聚乙烯防腐工藝, 從 陝-京輸氣管道開始,近幾年建設的輸油,輸氣管道大部分選用了三層結構纏繞聚乙烯塗層,熔結聚乙烯塗層也在部分廠區管道和城市管道防腐中應用,但輸油 . 輸氣管道防腐尚未應用此工藝這就需要進一步開拓與發展。


 

聚乙烯塗敷工藝

 

1 擠出包覆聚乙烯工藝 此塗層通常稱為夾克 其工藝是經過清理 .除鏽和預熱的鋼管通過擠壓設備的環形通道,粘膠劑和聚乙烯通過擠出機按先後順序擠壓在鋼管外 麵形成無縫套筒式的聚乙烯塗層,此工藝適用於中小直徑鋼管的防腐塗層。



2 擠壓纏繞聚乙烯工藝 

此工藝是將經過清理 . 除鏽 ,加熱的鋼管按一 定的旋轉速度送入塗敷區,第一台擠出機按一定 厚度和密度擠出膠粘劑薄膜並纏繞在鋼管表麵 在膠粘劑還處於熔化狀態時,第二台擠出機擠出 聚乙烯薄膜並纏繞在膠粘劑外而形成塗層 ) 這就是二層結構聚乙烯塗層,如在纏繞膠粘劑前在鋼 管表麵噴塗一層環氧底漆即為三層結構纏繞聚乙烯塗層 



3 熔結聚乙烯工藝 

本塗層的原料是線性聚乙烯即聚乙烯粉沫其生產方法是以低密聚乙烯為主體加入適量氧 化劑 . 改性劑 . 光穩定劑 . 流平劑 . 顏料和填料等各 種助劑而製成,線性聚乙烯分子具有短小而有規則的直鏈結構分子排列整齊其密度和結晶度介於高度和低密聚乙烯之間,機械強度,耐化學腐蝕耐環境應力開裂等性能均優於低密聚乙烯,用 於管道防腐塗敷工藝有如下幾種 


1、( 浸塗工藝)把聚乙烯粉沫即線性聚乙烯置於流化床中加熱的鋼管浸於呈沸騰狀態的粉沫中線性聚乙烯熔結在鋼管表麵形成鋼管的防腐塗層。

2、( 噴塗工藝)加熱的鋼管邊旋轉邊前進通過多把噴槍把線性聚乙烯粉沫噴至鋼管表麵熔結 成塗層


3、( 噴灑工藝)加熱的鋼管邊旋轉邊前進進入塗敷區通過多個噴灑機構把線性聚乙烯粉沫 熔結在鋼管表麵形成塗層。


熔結聚乙烯防腐塗層的可靠性

(1)熔結聚乙烯管道防腐塗層在國外已廣泛應用法國 . 德國 . 英國 . 意大利 . 美國 . 加拿大 . 日 本 . 中國台灣省等國家和地區都有多年應用曆史,這些應用實踐說明這是成熟的管道防腐工藝。

(2)近幾年在我國已開始在廠區管線 . 城市 管線的防腐工程中應用熔結聚乙烯防腐塗敷工藝從銷售業績和檢測報告完全可以說明這種防腐工藝是可靠的,塗層的各項理化指標 . 機械性 能 . 耐久性等均可達到國內外長輸管道防腐塗層 的技術標準的要求。

(3) 從理論上分析環氧粉沫和聚乙烯粉沫線性聚乙烯均屬熱熔型粉沫材料前者在我國已 有多年的應用曆史,當然後者可依同樣原理用相 似的工藝生產應用於管道防腐工程中。

(4) 熔結聚乙烯塗敷工藝所需的設備都是成熟的其中拋丸除鏽 . 中頻加熱或紅外線加熱設備在其他防腐工藝中已廣泛應用,而且也有多年應用曆史,塗敷設備在法國 . 日本等發達國家早已有定型設備,我國也已有若幹台這種塗敷設備,隻是塗敷鋼管長度不同因此, 國內完全可以加工這種設備,從工藝原理 . 塗層的原材料 . 應用實踐 . 質量 檢測 . 所需設備等方麵綜合分析 熔結聚乙烯管道,防腐塗敷工藝,和塗層質量完全是可靠的。


聚乙烯防腐塗敷工藝和塗敷質量的對比 


(1)前麵講過 " 聚乙烯防腐塗層有三種塗敷工藝 " 其中 " 包覆聚乙烯即夾克隻適用於中小管徑的防腐塗層 " 所以這裏隻對熔結聚乙烯和纏繞聚乙烯兩種塗敷工藝進行分析對比在德國 " 熔結聚乙烯和纏繞聚乙烯工藝采 用同一技術標準即DIN 30670。對兩種塗層的各項技術指標的要求是相同的.1996年葡萄牙建成的750km天然氣管線,同時選用這兩種塗敷工藝,


近幾年國內熔結聚乙烯塗層的檢測報告的各 項指標均達到三層結構纏繞聚乙烯的要求標準 " 所以說這兩種鋼管防腐塗層在技術和質量方麵是 屬於同一檔次的產品.

纏繞聚乙烯的成型工藝決定塗層有搭接縫接縫畢竟是薄弱環節 " 熔結聚乙烯工藝是聚乙 烯粉沫熔結成型的塗層 " 因此是無搭接縫的整體塗層 " 無薄弱環節.

纏繞聚乙烯塗層在塗敷過程中擠出的片狀材料單向受控,此塗層有沿拉伸方向開裂的可能 熔結成型的聚乙烯塗層,成型過程中塗層不受 力當然也無雙向受力不等問題 " 因此不會出現開裂現象.

纏繞聚乙烯工藝在塗敷過程中遇焊道等突出體流動狀態的片狀聚乙烯受突出體撐拉而變薄 " 再經受壓輥的滾壓 " 使突出層變得更薄 " 實 踐證明這種塗層會減薄25%-30%為保證設計厚度就要把全部塗層加厚 " 這就造成材料的浪費.另外,在焊道等突出體兩側形成兩個空間,尤其螺旋焊縫鋼管的焊縫和壓輥成一定角度 ,焊縫 兩側的空間更大些,這種空間就是管道防腐的隱患. 

纏繞聚乙烯塗層的底漆和膠是為增加粘結力而塗敷的 " 真正起防腐蝕作用的是聚乙烯 " 這樣 " 兩種相同厚度的塗層 " 纏繞聚乙烯工藝和熔結 聚乙烯工藝相比 " 塗層中聚乙烯厚度少0.3-0.5mm再考慮焊縫處塗層的減薄 " 對中等管徑即厚度為2.2m 的塗層 " 纏繞聚乙烯塗層中聚乙烯厚度僅有1.05-1.25mm. 這不僅影響防腐效果,也成為受衝擊碰撞的薄弱環節. 


塗層的材料種類多 " 工藝必然複雜 " 所需 的設備也多 " 塗敷難度必然增大,因此影響質量的因素增多 " 控製質量的難度也相應加大 " 熔結聚乙 烯塗層隻需一種材料 " 塗敷程序簡單 " 因此控製質 量困難相對減少。

纏繞聚乙烯工藝必須在塗敷前把鋼管連 起來並全部塗敷防腐塗層 " 纏繞塗敷後再去掉連 接機構變成單根鋼管 " 再把鋼管兩端塗層打磨掉15%, 這樣不僅浪費材料而且使塗敷工藝複雜化,熔結聚乙烯塗敷工藝可在鋼管兩端不作塗層 " 這樣既節省材料又簡化了塗敷作業程序。


纏繞工藝不能作彎管和有法蘭的短管管件防腐塗敷 " 也無法進行鋼管內壁塗敷 " 還不適合 螺旋焊縫鋼管防腐塗敷熔結聚乙烯塗敷工藝可適用於各種焊縫的鋼管和管件的防腐塗敷 " 這樣 可在同一條管道選用同一種防腐塗層。


從經濟效益方麵分析 " 熔結聚乙烯塗層的 價格可稍低於三層結構纏繞聚乙烯塗層 " 接近二 層結構聚乙烯塗層。


結論:

從防腐性能 : 使用壽命 : 施工效率 : 吊運損 傷 : 經濟效益 : 應用範圍 : 有無公害等方麵分析 " 聚乙烯管道防腐塗層是我國管道防腐的發展方向是技術先進 : 經濟合理的防腐塗層 " 應在我國管道防腐工程中推廣應用。


聚乙烯管道防腐塗層的三種工藝都是成 熟的 " 國外均有多年的應用曆史 " 不能說哪一種塗 層是唯一的塗層 " 隻是由於塗敷工藝不同而各有不同的應用條件和適用範圍,包覆聚乙烯適用於 中小直徑管線的防腐塗敷 ; 纏繞聚乙烯適用直縫 鋼管和無縫鋼管等直管的防腐塗敷 ; 熔結聚乙烯 適用於各種鋼管和管件的防腐塗敷 " 還可用於部 件金屬構件的防腐塗敷 " 因而大大拓寬了聚乙烯 防腐塗層的應用範圍.


我國生產的聚乙烯粉沫即線性聚乙烯以及部分廠區管線和管件防腐塗層的檢測報告的各 項技術指標均可達到國內外三層結構纏繞聚乙烯 防腐塗層技術要求 " 因此 " 目前我國有條件推廣應用熔結聚乙烯防腐塗敷工藝.

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