全国服务热线:0317-2065000
新闻中心  
当前位置:网站首页 > 新闻中心 > 正文
赵永德钢管内壁涂塑防腐新工艺

钢管在国民经济建设中占有十分重要的地位,船舶上,化工、石油、电力等行业中,管道密布。为了使每个环节的管内介质正常运行,钢管的维修工作相当繁重。单是船舶管系的维修工作量就占船舶总维修工作量的1/4。造成维修的根本原因就是管壁受介质的侵蚀。如果瀚钢管加上内涂层的话,这将对防腐起着积极的作用。选用好的涂层工艺,对钢管防腐技术进步将l是有力的促进。

钢管在传输介质时,影响传输介质效率的因素之牛是管壁粗糙度。管内壁受介质长时间的混蚀w}还会增加粗糙度,从而进一步降低传物韵率,’‘直''管壁腐蚀殆尽,出现局部或普遍烂穿后,钢管即失去作用。

钢管的成形工艺对管壁的粗糙度影响很大。国外生产的的管子内壁粗糙度非常小,美国为0,02 mm,苏联为0,03 mm以下。目前,我国制管技术落后,新制管子内壁粗糙度约在0,045 mm以上。粗糙度越小,流体流动的阻力就越小,传输效率就越高。如果要降低流动阻力,提高传输效率,就要降低管壁粗糙度,而降低粗糙度的最有效的办法是对管内壁进行涂层处理。涂层既使内壁光滑,又能防止介质的侵蚀,达到了提高传输效率和防腐的双重目的,也就是在防腐的同时也达到了提高传输能力的目的。

    管道的内壁涂层,最初是作为防止管道内壁腐蚀而提出来的。早在1947^-1948年,内涂层第一次应用于含硫原油管道和含硫天然气管道。1953年,第一次应用于干线输气。以后发现,内涂层不仅是管道内壁防腐蚀的有效办法,而且还是提高管道输送量的有效手段,特别是对于干线输气管道。根据文献介绍,输气管道使用内涂层后,可使输气量增加5^20000同样,在传输液体时,由于使用了内涂层,降低了粗糙度,减小了摩擦阻力,故在保证流量的情况下,管径可减小,所需的钢材量即可减少。这样,就节省了一笔管材费和施工费用。

    管道有了内涂层后,由于防腐蚀能力增强了,管内腐蚀物就大大减少,从而保证了输送介质的质
    内涂层选用的材料不同,涂层的性能(主要是防腐性能)也就不同。目前,使用较多的涂层管道有衬橡胶管、热镀锌管、环氧酚醛清漆涂层管、衬塑管、水泥沙浆衬里管和涂塑管。从使用效果来看,涂塑管的防腐性能最佳。

    涂塑管就是采用特殊工艺装备将塑料粉末均匀地涂敷管内壁的一种涂层钢管。涂塑层的性能指标与其他涂层管的比较综述如下。
    1.衬徐胶管
    右油化工行业中的管道普遍采用衬橡胶工艺,其特点是利用橡胶成分中的化学稳定性来抵抗酸、碱、}hnn等多种介质的侵蚀,保护管壁;延长钢管的使用寿命。但与涂塑管比较,存在着如下弊端。
    (1)涂层附着力差。衬橡胶是在常温条件下施工的,由于所使用的粘结剂本身的特性,.决定了橡胶与钢材表面的粘接是物理过程,不是化学过程,没有形成牢固的化学键,因而涂层附着力差。而在涂塑管中,塑料涂层尤其是环氧粉末涂层,本身就是极性分子,它与金属表面氢离子以化学键的形式在一定温度条件下牢固地结合在一起,形成附着力极好的涂层。
    (2)耐候性差。一年四季的气温变化及烈日、雨雪等气候交替影响,容易使橡胶层胀缩后脱落,尤其是法兰焊口部位更为明显。而涂塑层的热交变性能、耐候性能比橡胶优越得多。
    (3)施工工艺复杂。衬橡胶工艺的局限性决定了只能对1^-2 m长的大口径管道施工,也就是说长管道只能切断后分段施工,增加法兰接口部位,也就增加了泄漏点。对于小25,4 mm左右的管道就无法施工,要在弯头处衬胶,也只能分.2段或3段来操作,接口处的缝隙就是隐患,也就是介质容易渗透之处。涂塑管的长度可达6m,且弯管、支管、三通部分可以一次涂敷,既无衬胶管那样的隐患,又大大简化了工艺。
    (4)管内流量降低。衬橡胶管内贴有一层厚达几毫米左右的橡胶层,便缩小了原管内径,势必降低了流量。涂塑层的厚度差不多相当于橡胶层的1/10,因而对流量几乎没有什么影响。
    (5)成本高。按管内表面积计算,衬橡胶管加工费用达120元/mz,同样的管子改用涂塑的话,成本下降30%之多。
    (6乏使用寿命短。衬橡胶管使用寿命为3~5年。涂塑管使用寿命可达20年以上。

    2.热镀锌管
    造船行业中使肘最多的是热镀锌管。因其具有施工简便,;成型周期短的特点而广泛用于船舶管系中。:特别是蒸汽管道,非镀锌管不可。但与涂塑管比较,.存在下列缺陷。
    消防腐效果差。镀锌管表面锌层厚度只有0'. 0,8 :} 0 ,10-inm,锌元素比铁活泼,优先参加化学反应。换言之,管内的介质先腐蚀锌层,再破坏钢管本身,而锌层很容易被破坏,防腐性能就不理想了。涂塑管的内涂层与介质不存在相互作用的机理,能很好地保护钢管内表而,防腐效果当然理想了。从加速腐蚀试验得知,涂塑管与镀锌管连在一起,管内充满3%的NaCI人造海水,以3 m/s流速循环,恒温10 h,常温静止 14h为一周期,试验18。个周期后,涂塑层无任何变化。而镀锌层14个周期后即冲刷殆尽。这说明涂塑管的使用寿命是镀锌管的数倍以上。
    耗用钢材多。由于镀锌层抵御介质侵蚀能力低,延长管道使用寿命的方法之一,就是采取增加管壁厚度再热镀锌的措施,有的管道甚至要加厚几档。以江南造船厂建造的27 000吨级集装箱船为例,全船海水管系口径在60 mm以上的管道计4950 m,约2300根,管壁加厚一档,多耗钢材15t,再加上热镀锌(热镀锌费用是以吨位计价的),增加成本50万元。相反,涂塑管可以减薄壁厚,这就节省了目前国内较为紧张的钢材,具有明显的经济效益。
    涂层质量不易控制。钢管镀锌时采用热浸工艺,由于工件浸夕、角度和先后顺序不同,得到的涂层厚度就不一样。漏涂的现象时有发生,小口径的管道更易漏涂,且易发生“锌爆”危险。管道内出现漏点或针孔,又无法用仪器探测出来。反之,涂塑工艺比较稳定,涂层厚度可以科学地加以注I}i'}。一旦因意外原因造成漏点、针孔,完全可以用涂层检查仪测试出来,并加以补涂,从而严格保证了产品的质量。
    (4)不能单独实现内壁涂层。热镀锌操作时,只能是内、外壁同时镀锌。钢管往往外壁不要求锌层保护,只需一般油漆保护,且可根据管子不同功能,涂上不同颜色的油漆以示区别。不需要镀锌的外壁镀上锌,这就造成了浪费。涂塑时,钢管可以内外壁同时涂塑,也可以单独内壁涂塑。
    (5)耗能严重。热镀锌时,要将几十吨重的锌液加热到510-v520 C ,即义在三班停镀时也要加以保温。而涂塑操作时,温度一般控制在200℃以下,且可间隔加热,加热方式灵活多样,所需电能是热镀锌的1/60
    (6)产生“三废”,污染环境。热镀碎工艺不可避免地产生“三废”,废水、废渣、废气污染环境,锌蒸汽还直接危害操作人员的身体健康。而涂塑操作时,多余粉末可以回收,无此弊端。

    3.环氧酚醛清漆涂层管
    油田中采油时用的注水管,内外壁使用环氛}c?醛i} }作保护层。从实际使用效果来看,争在以下致命“勺弱点。;(1)’涂层质量差。从外壁涂层看,存在着厚薄不匀、流挂、皱皮、坑佳等现象。因为环氧酚醛清漆是一种液体涂料,涂料的特性决定了涂层的缺陷。徐塑材料是高分子粉末涂料,形成的涂膜均匀、平滑、致密,完全能保证涂层质量丈教侧月寿命短。涂层的缺陷降低了防腐性能,也缩短了使用寿命。管壁在与油田中矿化度极高的污水接触时,更易被侵蚀,一二年时间就出现烂穿现象,不得不重新更换管道。如果采用涂塑管的话,寿命将会大大延长。
    (3)生户节拍慢。环氧酚醛清漆要经过二次喷涂,二次固化过程。内外壁涂层要四次固化,每次固化时间在1h以上。同样的管子改为涂塑的话,生产效率就能提高了3^-4倍。
    (4)溶剂挥发产生有害气体。大凡液体涂料一经加热固化,溶剂挥发时就产生了有害气体。粉末涂料在固化时,无此现象发生。
    (5)涂层易产生针孔,引起点腐蚀。液体涂料固化时,溶剂分子从涂层中逸出,势必产生针孔,即使涂覆二次也不易避免。针孔出现后,即发生点腐蚀,其腐蚀速度比不涂时还要快。粉末涂料涂塑时,完全可以避免针孔的产生。

    4.衬塑管
    衬塑管也称钢塑复合管。钢管内嵌入一塑料管即为衬塑管。与涂塑相对比,存在几点不足。
    缩小了钢管截面积。作为内衬的塑料管,壁厚在5 mm左右,嵌进钢管后,使原来的截面积减小了。要使截面积达到设计要求,则必须加大管径,这就带来增加成本这一新的矛盾,而这一矛盾对涂塑管来说,几乎是不存在的。

    (2)内衬易脱壳。内衬管是将塑料管压入。钢管冷拔而成。塑料与钢材膨胀系数不同,易与i}X1管产生相对胀缩,产生的内应力无法消除。如前所说,涂塑管的涂层已与钢管融为一体,即使碰撞、震动,涂层也不会脱壳。
    (3)成型工艺的局限性。形状复杂的管件,如弯头、三通、支管等就很难用内衬成型,弯管更难成型。在衬塑管的配套上造成很大的局限性。凡是衬塑工艺不能实现的,涂塑工艺皆可保证。
    (4)大口径的钢管无法衬塑。钢管衬塑首先要预制塑料管,大口径的塑料管生产不出来,就不能衬塑。目前,预制的塑料管通径最大的只有102 mm。也就是说通径102~以上的钢管就无法衬塑成型。而涂塑管的直径可达工m左右。
    (5)价格昂贵。衬塑管的价格相当于徐塑管的2倍以上,这对用户来说,是一个不得不考虑的实际问题。

    5.水泥沙浆衬里管
    大口径的自来水管一般采用水泥沙浆衬里,因其成型工艺简单、成本低、防腐性能在一定范围内能达到要求而得到重视。虽则如此,对比涂塑工艺,水泥沙浆衬里也有一定的缺陷。
    (1)涂层易脱落。水泥沙浆与钢管内壁的粘结力远远低于涂塑层与钢管内壁的粘结力。水泥沙浆涂层易成块地脱落。
    (2)耐蚀能力的局限性。水泥呈碱性,通常只能输送碱性、中性介质,不适合输送酸性介质。涂塑管既可以耐碱,也可以耐酸,应用范围很广。
    (3)小口径管不适用。因成型工艺的局限性,小口径钢管或弯管就不能用水泥沙浆作衬里。用涂塑管就能弥补这一不足。
    综上所述,衡量一种工艺,可以用“四E”原则,即经济(Economy)、效果(Efficiency),能源(Energy)、生态(Ecology)来检验。钢管内壁涂塑作为一种新的防腐工艺,无论从经济成本、防腐效果、能源消耗、环境保护方面,还是从实际使用情况来看,其应用价值皆优于衬橡ti ,;管、热镀锌管、环氧酚醛清漆涂层管塑彦、水泥沙浆衬里管。

钢管涂塑的开发应用
    钢管涂塑作为一种新的防腐手段,应用价值很高。近30年来,国外已将低碳钢涂塑构件广泛应用于船舶、海洋平台、汽车及其他部门。联邦德国在船舶管系、天然气输送管道中普遍采用涂塑管。美国北部阿拉斯加到太平伴有一条口径为1220 mm的输油管,全长1280 km,内壁涂塑,经多年使用,情况良好。涂塑管在日本应用更为广泛,除了船用管道外,一般的民用建筑、公共设施自来水、化工行业中,比比皆是。
    国内,涂塑管的应用起步较迟,造船工业应用最长的也只有5年时间。从使用效果来看,是令人满意的。安装于“浙江801"号腊上主机冷却管道中的涂塑钢管从1983年至今,使用情况很好。江南造船厂建造的65 00。吨级油船上的惰性气体发生器系统,按进口图纸要求一定要涂塑管,如果向国外进口的话,就得5万多美元。用上我们自己的涂塑管后,既节约了一笔外汇,又得到用户的好评。宝门自备电厂消防管系原来未经涂塑处理,管内因腐蚀物结垢堵塞管道不能应急灭火,安装了涂塑钢管后,经一年多时间的使用,用户反映良好。上海石化总厂化工一厂也用涂塑钢管代替衬橡胶管。石洞口电厂亦用聚乙烯涂塑料代替衬胶管,用户反映良好。另外像石油管道、自来水管道也将要逐步使用涂塑管。钢管内壁涂塑大有作为。