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丙烯酸聚氨酯漆在地下管道防腐涂裝中的應用

   丙烯酸聚氨酯漆在地下管道防腐涂裝中的應用
   管道防腐涂料包括管道內防腐涂料和管道外防腐涂料兩種。管道內防腐涂料的防腐性能受到所輸送介質的化學性質、流速、溫度等的影響,不同的輸送介質所采用的防腐涂料是不同的。管道外防腐涂料主要考慮管道所處的環境,如空氣、土壤環境特征。管道外防腐涂層國內外用的比較多的是石油瀝青、煤焦油瓷漆、聚乙烯膠帶、環氧煤瀝青、環氧粉末、雙層PE和三層PE等產晶。從有關資料報道來看,石油瀝青、煤焦油瓷漆、聚乙烯膠帶、環氧煤瀝青等傳統產品的用量呈下降趨勢,而環氧粉末和近年來發展起來的雙層PE和三層PF的用量有較大的上升,聚氨酯瀝青在歐美和中東等地區也發展較快。
    熔結環氧(PBE)粉末是眾多防腐蝕涂料中附著力、抗沖擊、耐腐蝕、抗陰極剝離等綜合性能較好的品種之一,一般涂層厚度在300~500utm。但它也存在一些自身的缺點:防水性較差,不耐尖銳硬物的沖擊碰撞,施工運輸過程中,很難保證涂層不被破壞,現場修補困難,且價格昂貴,因此在碎石土、石方段、地下水位較高的地區要慎用或不同。近20年來,粉末涂層鋼管得到迅速的發展。目前,國外涂層鋼管粉末涂料還是以聚乙烯粉末涂料和防腐型環氧粉末涂料占主要地位,主要用于輸送水、海水、污水、原油、成品油、煤氣、化學藥品等的管道。我國使用粉末涂層鋼管起步較晚,但發展較快,只幾年的時間,已應用于船舶、石油、化工、電力等管道系統。
    三層結構聚烯烴防腐層于20世紀80年代韌,由洲國家研究成功并開始在管道上應用。這種防護層綜臺了環氧樹脂的優點,如熔結環氧粉末涂層的高黏接性、高抗陰極剝離性和耐化學腐蝕性,以及聚烯烴材料的高抗滲性、高機械性能等優良特性,目前已被公認為性能最佳、使用效果最好的管道防護層,在許多工程中得到廣泛應用,應用量呈不斷上升趨勢,使之成為目前世界上最先進的管道外防腐涂層地構,已在國內外大量推廣開來。但需要指出,這種結構幣適用于架空管線,另外由于其造價較高,部分功能過剩,在一般土壤條件下也很少采用.研究開發質量更好、價格更低的配套材料,以降低三層結構聚烯烴防腐技術的成本,是該技術的主要發展方向。
    聚乙烯防腐層分兩層結構和:層結構兩種。兩層結構的底層為膠黏劑,外層為聚乙烯;一層結構的底層為環氧涂料,中間層為膠黏荊,而層為聚烯烴。三層結構中的環氧涂料町以是液體環氧涂料.也可以是環氧粉末涂料。
    采用聚乙烯外層防腐技術時,應根據不同的土壤腐蝕環境,選用不同等級結構的防腐層。焊縫部位的防腐層厚度不宜小于表中規定值的90%。
    近年來,雙層環氧粉末涂料的研究和應用已成為管道外防腐領域的一個亮點,它的底層采用常規熔結環氧粉末涂料,用作防腐蝕保護;面層為增塑劑的環氧粉末體系,用于機械保護,涂層總厚度在l一以下,大大低于三層PE的厚度。雙層環氧粉末體系以增塑劑的環氧粉末涂層取代三層PE的塑料層,陰極保護的匹配性好,同時由于兩層涂層的固化官能團類似,進行的是化學交聯,不產生層間分離,采用結構近似的環氧液體涂料進行彎頭和補口的防腐,防腐質量很好。目前加拿大3M公司、美國杜邦及日本川崎鋼鐵公司已經針對雙層粉末體系開發出相應的產品,其性能較之單純功能的熔結環氧粉末防腐層有了較大幅度的提高,達到三層PE防腐屢的防腐水平,而其總體造價卻低于三層PE,并已于1992年投入商業應用。
    聚氨酯瀝青是20世紀90年代以來發展最快的地下管道用涂料,在美國、加拿大和中東等地區幾乎所有的管道重涂敷設工程中均采用這類涂料。該涂料為雙組分熱噴涂無溶劑體系,噴涂進程很快.一天可噴50D多個焊接口?,F在國外已經認定,像涂敷三層環氧/聚乙烯涂層的長輸送管道或主線管道,用此涂料作焊接口涂層是最有希望并成功的。在中亞,從土庫曼斯坦到中國以及從伊朗經中國到日本的天然氣管道亦將全部采用聚氨酯瀝青涂層。其優點是不僅能在常溫下可施工,而且在0℃左右也能順利進行施工(甚至可在一4℃條件下進行),這是其他許多涂層所做不到的;它不含溶劑,有利于環保,而且施工效率高,一次性成膜厚,還可采用濕碰濕工藝進行涂層加厚,大大縮短施工周期;其反應時間極短,20%一:為60s,50℃為30s,其涂層堅韌、表面光潔、附著力優良、耐磨性強;漆膜厚度為l.5mm就足可以使管道外壁得到保護,其按單位面積計花費與聚乙烯涂層相當。與環氧粉末和聚乙烯涂層在表面噴砂處理相比較,前者表面噴砂為SIS sA 2 5級就足以應付,后二者還要打磨,環氧粉束涂料還需要鋼表面加熱至250℃才能使之固化,而聚氨酯瀝青僅需施工時將材料預熱至50~80℃即可,鋼管表面無需加熱。此涂料的附著力與環氧粉末涂料一樣屬第一等,但其耐沖擊性和柔韌性要優于環氧粉末涂料,因此在管道安裝時不會像環氧粉末涂料那樣有一些損傷,而在這些方面聚乙烯涂層亦有所不及。環氧粉末涂料比聚氨酯瀝青更易滲水,導致其硬度顯著降低、沖擊強度喪失且更易產生回水造成陰極脫層。盡管環氧與聚氨酯涂層耐化學品性相同,但聚氨酯瀝青涂層更能經體之浸蝕作用。此外聚氨酯瀝青耐微生物腐蝕性強、有韌性、抗植物根莖能力佳、耐紫外線照射和阻抗光解作用等是其他體系也難以比擬的,故而能適合各種土壤環境和氣候條件。不過需要有較高的施工技巧和設備要求。
    目前已形成了各種性能優良的管道外壁防腐涂層并存的局面。它們適用于不同的土壤、不同的施工環境和不同的運行條件等,很難對它們的優劣進行排隊,也不可能用一種材料取代所有材料,只能依據不同工程項目的具體情況綜合考慮。在選材配套設計時應主要考慮以下幾方面:
    (1)外界環境,包括土壤腐蝕性、周圍介質的物理化學狀況、溫度、環境與施工條件;
    (2)管道的使用壽命和維修要求對整個管道防腐設計的影響;
    (3)由于各種防腐材料有其自身的防腐壽命,應綜合考慮管道的預期使用壽命和工程費用,而且工程費用是一個重要的制約因素;
    (4)綜合考慮防腐材料供應、工程預制、現場安裝與補口,質量檢驗等施工程序的影響。
    根據我國土壤地形等實際情況,一般認為:
    (1)在沙漠、植物根莖發達、腐蝕性強、地下水位高的地區,宜采用煤焦油磁漆、聚烯烴膠帶、擠出聚乙烯、PBE等防腐涂層(但FBE在地下水位高的地區應慎用);
    (2)巖石(包括卵石、碎石)山區、丘陵等運輸條件差,倒運次數多的地區宜選用抗沖擊能力強的擠出聚乙烯(中、小管徑)及三層環氧/聚乙烯涂層;
    (3)平原地區應采用環氧粉末、煤焦油磁漆等防腐涂層,而對于腐蝕性較弱、無植物深根又地下水位不高以及介質輸送溫度較低的地段可采用石油瀝青;
    (4)三層環氧/聚乙烯涂層雖然綜合性能好,適應性廣,但價格較高,故選用時應根據沿線條件、工程重要性及用戶意見加以確認,而在地形復雜、維護維修困維、石方段及大型穿跨越(尤其是定向鉆穿越段)中采用;
    (5)聚氨酯瀝青是新發展的防腐涂料.其綜合性能好,適應性強,但需要一定的施工方法和設備,如條件允許,可全方位地用于各個地區的地下管道;
    (6)對于距離較短的小口徑管道在作業線條件不具備時可采用環氧煤瀝青涂層;
    (7)站場工藝埋地管道的防腐(特別是與長輸管道干線管徑一致的情況下)應采取與干線相同的防腐涂層,以達到方便施工減少投資的目的;
    (8)考慮到施工及維修的方便,不宜在同一管道上采用過多類型的防腐涂層;
    (9)補口、補傷及彎頭防腐應與管體防腐相匹配,不降低管道防腐整體水平,且易于現場施工,保證質量和高效率。

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