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防腐管道
来源:山东聊城龙辉管业有限公司 发布时间: 2019/10/18 14:30:48 【返回上一步】
防腐管道
技术信息
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管道防腐综述

避免管道,遭受土壤、空气和输送介质(石油、天然气等)腐蚀的防护技术。输送油、气的管道大多处于复杂的土壤环境中,所输送的介质也多有腐蚀性,因而管道内壁和外壁都可能遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔,即造成油、气漏失,不仅使运输中断,而且会污染环境,甚至可能引起火灾,造成危害。据美国管道工业的统计资料,1975年由于腐蚀造成的直接损失达6亿美元。因此,防止管道腐蚀是管道工程的重要内容。





管道防腐简介

管道腐蚀现象的描述腐蚀可以理解为材料在其所处的环境中发生的一种化学反应,该反应会造成管道材料的流失并导致管线部件甚至整个管线系统失效。在管线系统中,腐蚀的定义是:基于特定的管线环境,在管线系统所有的金属和非金属材料中发生的化学反应、电化学反应和微生物的侵蚀,该反应可以导致管线结构和其他材料的损坏和流失。除了腐蚀作用对材料的直接破坏外,由腐蚀产物所引起的管道损坏也可视为腐蚀破坏。管道腐蚀是否会扩散,扩散范围有多大主要取决于腐蚀介质的侵蚀力以及现有管道材料的耐腐蚀性能。温度、腐蚀介质的浓度以及应力状况都会影响管道腐蚀的程度。




管道防腐应用
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管道防腐适用范围

本工艺标准适用于民用及一般工业建筑的设备、管道的防腐蚀施工操作。金属在周围介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏现象。按管道被腐蚀部位,可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀;按管道腐蚀形态,可分为全面腐蚀和局部腐蚀;按管道腐蚀机理,可分为化学腐蚀和电化学腐蚀等。





管道防腐工艺流程






管道防腐(图1)

基面处理 → 调配涂料 → 刷中间漆 → 刷或喷涂施工 → 养护
管道防腐分为主体防腐和补口焊口防腐
管道防腐选用什么材料,要根据主体管道防腐层材料的不同而定。
常用补口方式有石油沥青补口、环氧煤沥青补口、粘胶带补口、粉末环氧补口和PE热缩材料补口等多种方式。
管道主体如果是三层PE复合结构,其补口材料首选三层PE热缩补口材料。
单层环氧粉末涂层的补口可采用环氧粉末、胶粘带+底漆和三层PE热缩补口三种方式。
另:国内应用较多的钢质管道防腐层有石油沥青、PE夹克及PE泡沫夹克、环氧煤沥青、煤焦油瓷漆、环氧粉末和三层复合结构、环氧煤沥青冷缠带(PF型)、橡塑型环氧煤沥青冷缠带(RPC型)等,目前推广应用最广的几种管道防腐方式为三层PE复合结构、单层粉末环氧、PF型冷缠带、RPC型冷缠带。
石油沥青,原料广泛,价格低。但劳动条件差,质量难以保证,环境污染严重。
环氧煤沥青,操作简便,但覆盖层固化时间长,受环境影响大,不适于野外作业,10℃以下难以施工。
环氧粉末防腐,采用静电喷涂方式,与同种材料防腐的管体熔结好,粘接力强,但环氧粉末防水性较差(吸水率较高,达到0.83%),给阴极保护设计带来一定的困难。现场器具要求高,操作难度大,质量不易控制。
3PE热缩材料,管道防腐密封性强,机械强度高,防水性强,质量稳定,施工方便,适用性好,不污染环境。PE吸水率低(低于0.01%),同时具备环氧强度高,PE吸水性低和热熔胶柔软性好等,有很高的防腐可靠性,缺点是:与其它补口材料成本相比,费用高。
PF型、RPC型冷缠带施工简便易行,配套的三种定型胶,使PF型环氧煤沥青冷缠带可以在任何环境、任何季节、任何温度条件下施工。
冷缠带和3PE热缩带的特点是:适用各种材料主体防腐层管道,而其他方式适用于相同或接近材料的主体防腐层管道。
其次随着发展有些管道在防腐时同时也需要保温,石油是很复杂的混合物,易腐蚀管道,防腐是有必要的,但是成品油管线在防腐的情况下也需要做保温,在东北和冬季,热胀冷缩会冻裂管道,影响稳定供应。





管道防腐防腐方法

涂层防腐





管道防腐(图2)

用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上,使其与各种腐蚀性介质隔绝,是管道防腐最基本的方法之一。70年代以来,在极地、海洋等严酷环境中敷设管道,以及油品加热输送而使管道温度升高等,对涂层性能提出了更多的要求。因此,管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。
1、外壁防腐涂层:管道外壁涂层材料种类和使用条件。
②内壁防腐涂层:为了防止管内腐蚀、降低摩擦阻力、提高输量而涂于管子内壁的薄膜。常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂,涂层厚度为 0.038~0.2毫米。为保证涂层与管壁粘结牢固,必须对管内壁进行表面处理。70年代以来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料,以便管内、外壁的涂敷同时进行。
③防腐保温涂层:在中、小口径的热输原油或燃料油的管道上,为了减少管道向土壤散热,在管道外部加上保温和防腐的复合层。常用的保温材料是硬质聚氨脂泡沫塑料,适用温度为-185~95℃。这种材料质地松软,为提高其强度,在隔热层外面加敷一层高密度聚乙烯层,形成复合材料结构,以防止地下水渗入保温层内。





管道防腐电法保护






管道防腐(图3)

改变金属相对于周围介质的电极电位,使金属免受腐蚀的方法。长输管道电法保护仅指阴极保护和电蚀防止法。
①阴极保护:将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法。这种方法用于船舶防腐已有 150多年的历史;1928年第一次用于管道,是将金属腐蚀电池中阴极不受腐蚀而阳极受腐蚀的原理应用于金属防腐技术上。利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化,则腐蚀就不会发生。判断管道是否达到阴极保护的指标有两项。一是最小保护电位,它是金属在电解液中阴极极化到腐蚀过程停止时的电位;其值与环境等因素有关,常用的数值为- 850毫伏(相对于铜-硫酸铜参比电极测定,下同)。二是最大保护电位,即被保护金属表面容许达到的最高电位值。当阴极极化过强,管道表面与涂层间会析出氢气,而使涂层产生阴极剥离,所以必须控制汇流点电位在容许范围内,以使涂层免遭破坏。此值与涂层性质有关,一般取-1.20至-2.0伏间。实现地下管道阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法两种。





管道防腐(图4)

外加电流法是利用直流电源,负极接于被保护管道上,正极接于阳极地床。电路连通后,管道被阴极极化。当管道对地电位达到最小保护电位时,即获得完全的阴极保护。其接线如图3。 常用的直流电源均可使用,其中尤以整流器居多。直流输出一般在60伏、30安以下。新型的直流电源有温差发电器、太阳能电池等,多用于缺电地区。阳极地床是与直流电源正极相连的,与大地构成良好电气接触的导电体,或称为阳极接地装置;常用材料有碳钢、高硅铁、石墨、磁性氧化铁等。阳极地床设置在土壤电阻率低、保护电流易于分布、又不干扰邻近地下构筑物的地方。阳极与管道埋设位置相对应,有浅埋远距离阳极和深阳极两种。为测定阴极保护参数,鉴定管道阴极保护效果,沿管道需设置检测点和检查片。配套使用的检测仪表有高阻伏特计、安培计、硫酸铜电极等。70年代以来,开始采用与管道航空巡线相结合的阴极保护参数遥测系统,配以电子计算机,对所测数据进行处理。外加电流阴极保护单站保护距离一般可达几十公里,长输管道阴极保护多用此法。





管道防腐(图5)

牺牲阳极法是采用比被保护金属电极电位更负的金属与被保护金属连接,两者在电解液中形成原电池。电位较负的金属(如镁、锌、铝及其合金)成为阳极,在输出电流的过程中逐渐损耗掉,被保护的管道金属成为阴极而免遭腐蚀,所以称电位较负的金属为牺牲阳极。其接线如图4。 地下管道采用牺牲阳极保护,其决定要素是阳极发生电流、阳极数量和保护长度等。当阳极种类确定后,影响上述参数的是阳极接地电阻和与该阳极保护管段区间的漏泄电阻。前者取决于土壤电阻率,后者取决于管道涂层电阻和涂层的施工质量。牺牲阳极使用寿命与重量有关,视需要可用几年至几十年。牺牲阳极具有投资省、管理简便、不需要外电源、防止干扰腐蚀效果好等优点,所以在地下金属管道防腐中得到普遍应用。





管道防腐(图6)

②电蚀防止法:一是在杂散电流源有关设施上采取措施,使漏泄电流减小到最低限度;二是在敷设管道时尽量避开杂散电流地区,或提高被干扰管段绝缘防腐层质量,采用屏蔽、加装绝缘法兰等措施;三是对干扰管道作排流保护,即将杂散电流从被干扰管道排回产生漏泄电流的电网中,以消除杂散电流对管道的腐蚀。根据应用范围和排流设备的不同性能,分直接排流、极性排流、强制排流三种。对交流干扰电压的防护,不少国家都制定有技术规定,主要是采用安全距离和管道泄流两类方法使管道免遭损害。




管道防腐保护方法
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管道阴极保护与临时保护
由于管道施工周期长,一般要求,如果土壤电阻率小于20Q.m,就要安装镁阳极进行临时保护,并通过测试桩与管道连接。而当外加电流阴极保护投用后,再拆除临时保护。
镁阳极的开路电位一般比-l. 55v CSE更负,由于外加电流电位一般控制在一1.55V CSE之上(正于一155v)-所以,镁阳极的存在不会对阴极保护产生负面影响。相反,如果管道受到交流电流干扰,镁阳极还起着排流接地的作用。但值得注意的是,尽管镁阳极消耗的速度会因外加电流阴极保护的存在而变慢,但时间久了也会消耗尽,那时,只有钢芯与管道连接,会成为管道的漏电点。所以,一般都要求在外加电流阴极保护投用后,拆除临时阴保。临时阴保的存在还会对日后的管道断电电位测量带来困难。





管道防腐技术要求

对于施加阴极保护的管道要做到经济合理跟技术可行,这就要满足一定的条件,如下:
①要保证管道纵向连接的导电性
②管道的覆盖层要保证有足够的电阻
③要保证管道跟其他低电阻接地装置的电绝缘性。





管道防腐常用涂料

环氧类防腐涂料
1.环底漆 2.铁红高防腐防锈底漆 3.富锌环氧防锈底漆 4.富锌环氧防锈底漆 5.云铁环氧防锈底漆 6.云铁环氧防锈底漆 7.红丹环氧防锈漆 8.铁红车间底漆 9.铁红环氧甲板漆 10.环氧磁漆 11.环氧防腐面漆 12.环氧煤沥青重防腐涂料 13.环氧煤沥青防锈底漆 14.黑色抗静电耐油底漆 15.黑色抗静电耐油面漆 16.无机硅酸锌底漆
国外环氧树脂复合材料涂料体系较为权威的有美国阿莫370管道涂层(AP370PLC),适用于保护管道免受磨损、严酷的环境条件及外部腐蚀。AP370PLC是一种长期的防腐蚀屏障,适用于从土地到空气中的过渡部分。AP370PLC形成了一道化学屏障,能阻挡大多数的化学品,包括烧碱、稀酸、盐溶液、水、蒸汽及石油溶剂。它是一种湿敷产品,因此既能用于直管又能用于弯管、T型管及其它外形结构。由于其耐久性,该体系大大减少了定期维修。
特性:混合比例为1:1(等量混合)
颜色:A部分为白色,B部分为黑色,混合&固化后为浅灰色
AP370PLC套件可提供1夸脱、1/2加仑和1加仑桶装带1卷玻纤布胶带(备注:1加仑套件能够覆盖大约25平方英尺的管道表面)
连续工作温度:-51°C至91°C
使用时限/工作时间:24°C,约45分钟
固化时间:29°C,约2小时
提供UV防护
环氧树脂370A&B的储存期为2年
丙烯酸\聚氨酯
1.高分子互穿网络防腐底漆 2.高分子互穿网络防腐涂料 3.灰铝粉石墨醇酸磁漆 4.聚氨脂防锈底漆 5.聚氨脂中间漆 6.聚氨脂防腐面漆 7.丙烯酸聚氨酯磁漆
氯化橡胶防腐涂料
1.氯磺化聚乙烯面漆 2.氯磺化聚乙烯底漆 3.高氯化聚乙烯面漆 4.高氯化聚乙烯底漆 5.氯化橡胶厚浆甲板漆 6.氯化橡胶厚浆型防锈漆 7.氯化橡胶船壳漆 8.氯化橡胶防腐面漆 9.氯化橡胶水线面漆 10.过氯乙烯清漆 11.过氯乙烯外用磁漆 12.过氯乙烯底漆 13.过氯乙烯防腐漆
耐高温防腐涂料
1.有机硅耐热底漆 2.有机硅耐热漆磁漆 3.有机硅耐热漆磁漆 4.有机硅耐热漆 5.有机硅耐热漆 6.有机硅耐热漆 7.有机硅耐热漆
油罐内外壁防腐涂料
1.铁红环氧改性聚氨酯耐油漆 2.灰色环氧改性聚氨酯耐油漆 3.环氧聚氨酯防腐面漆 4.环氧耐油面漆
内外墙建筑涂料
1.环保内墙漆 2.内墙漆 3.外墙漆 4.弹性外墙漆 5.湘江涂料
特种涂料
1.反光漆 2.荧光漆 3.黄金漆 4.塑胶漆 5.冷镀锌
防火涂料
粉末涂料
1.粉末涂料 2.纯环氧型粉末涂料 3.环氧聚酯型粉末涂料
彩钢板防水涂料
1.彩钢板防水涂料 2.彩钢板防水涂料 3.缝织聚酯防水布
水性隔热涂料
混凝土基面防水涂料
1.混凝土防水涂料 十四、地坪涂料 1.高档丙烯酸地坪涂料 2.环氧地坪封闭底漆 3.环氧耐磨地坪中间漆 4.环氧耐磨地坪漆 5.环氧抗静电耐磨地坪漆 6.聚氨脂耐磨水泥地面漆 7.醇酸地板漆 8.氯化橡胶地坪漆 9.马路划线漆 10.环氧自流平地坪漆
树脂类防腐蚀材料
1.环氧树脂(EP):指分子中含有两个以上环氧基团的有机高分子化合物,是防腐蚀工程中普遍应用的合成树脂。具有优良的黏结性能,较好的耐腐蚀和耐热性能,固化收缩率低,工艺性能良好的特点
2.乙烯基酯树脂:由甲基丙烯酸或丙烯酸和环氧树脂加成反应的产物,易溶于苯乙烯(交链剂);工程应用的主要有环氧甲基丙烯酸型、异酸酯改性的环氧丙烯酸型和酚醛环氧甲基丙烯酸型
3.不饱和聚酯树脂(UP):由不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐、二元醇进行缩聚而成,是制造纤维增强塑料的一种重要树脂
4.呋喃树脂:是以糠醛为基本原料制成,具有呋喃环结构的一类热固型树脂的统称,主要包括糠醇树脂、糠醛树脂、糠酮树脂、糠醛-糠醇树脂、苯酚-糠醛树脂
5.酚醛树脂:指由酚类化合物和醛类化合物经缩聚反应制得的合成树脂,常用的有苯酚甲醛树脂、甲酚甲醛树脂、二甲酚甲醛树脂和苯酚糠醛树脂等。





管道防腐技术介绍

国外管道防腐技术
从90年代开始 国外防腐涂料发展的特点是涂料产品结构在发生根本性改变,其改变方向以节省资源、无污染、经济、高效、有利生产为原则,在防腐材料研究中,着眼于发展复合材料或复合结构,强调涂层具有良好的导电性能和物理性能,稳定的化学性能和较宽的温度适应性能,既起到防腐绝缘作用,又能保温和提高管道强度。
据防腐专家们的观点,防腐涂层技术的发展应为:
(1)发展试验技术和完善质量控制体系,保证涂料及涂层在预制厂的出厂质量;
(2)进一步提高现有管道涂料的粘结力、柔韧性、耐磨、耐湿气和氧气的渗透性;
(3)研制耐热温度达127℃的新型耐热涂料;
(4)降低涂装过程中能耗及进行管道表面处理的费用;
(5)使涂层具有更宽的适应范围,强度更大;
(6)研究和开发高度自动化的喷涂工艺。
这些材料和结构要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范围等。对国外特别是北美和俄罗斯等国的管道大修施工技术水平、防腐技术、材料和设备进行的系统调研情况,认为调研结果对我国引进国外先进的修复技术、机械化修复设备和产品,如:阿莫370 管道涂层(AP370PLC) 、阿莫385管道维护涂层(AP385PMC)、诺维克R200(液体级别)、EA管道修复、阿克EE-11、 碳纤维管道缠绕系统-钻石缠绕带等,这些优秀的管道防腐技术对提高我国管道的防腐修复技术水平、施工质量和进度,具有重要的指导性作用。
国内管道防腐技术
我国历史上使用最多、时间最长的是沥青防腐涂层,之后是煤焦油瓷漆、环氧沥青涂层,再后来发展到聚乙烯包覆涂层。聚乙烯涂层的出现推动了粉末涂料的迅猛发展,随后环氧粉末涂层以其优异的附着性和防腐性开始应用于管道防腐。
首先,环氧煤沥青漆涂层:具体如下:
1)现场施工中,环氧树脂的固化受温度影响,固化较慢,施工工期长。
2)由于在施工中添加大批溶剂,轻易给某些施工单位提供偷工减料(多加溶剂,冲稀涂料,升高造价)的时机。
3)由于是双组份,现场施工时会发生固化剂配比不准或搅拌不匀,易形成固化不好或固化后质量不均。
4)防腐层中采用玻璃布增强,玻璃布含蜡,影响层间粘接力,施工进程中发生玻璃纤维,易损伤施工工人皮肤,一般工人不愿意也不好好干。
其次,水泥砂浆内衬防腐:管道内壁采用此防腐形式容易出现空鼓的情况(容易出现针孔等),抗渗水能力差,整体性不强。对环境要求比较高,需要在10℃以上才能施工。由于水泥砂浆中水泥用量较多,收缩性大,当水泥砂浆找平层硬化收缩所产生的内应力大于砂浆与混凝土的粘结力时,砂浆找平层与混凝土之间起壳空鼓。如果施工操作不当,起壳空鼓现象更为严重。久而久之,特别是受振动后,起壳空鼓范围扩大,导致防腐层起壳开裂脱落。
再次,聚乙烯涂层:具有很好的韧性,抗弯折,耐冲击、阴极保护电流低、耐酸耐碱污染小、适用温度范围宽、适当改性具有很好的耐候性、涂装工艺简单等优点。但该涂层致密度较低,会缓慢渗水;聚乙烯分子具有非极性结构,决定了它与钢铁的附着性相对差一些。两重原因致使该涂层在长期使用过程中有脱落的风险。
再次,环氧粉末涂层:涂层的致密结构决定了它很强的防腐性,环氧分子的极性结构决定了它很强的附着性,是一种防腐效果好的涂料。只是涂层薄而脆,在吊装、运输、堆放过程中机械碰伤的可能性很大,且环氧结构抗紫外线能力很差,不适合管道外壁、外表面涂装。
最后,聚乙烯和环氧虽然都具有优良的耐腐性,但是聚乙烯属于热塑性物质,柔性好,耐磕碰,由于是非极性分子与钢管附着力的持久性差;环氧树脂属于极性分子,有羟基基团在一定温度下,易与钢管发生反应,附着力极强,但是由于是热固性物质,不耐磕碰。因此两种材料的组合属于目前防腐行业最佳搭配。
涂塑钢管行业由最早的内外聚乙烯,由于附着力问题,发展到内外环氧,但是外环氧层不耐磕碰,后来发展到第三代内环氧外聚乙烯,但是单层聚乙烯直接与钢管结合还是存在附着力问题,最后升级到第四代防腐——3PE外防腐熔结环氧粉末内防腐管道,如右图所示。
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