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管道防腐保溫技術綜述
     
發布時間:2016.03.30 新聞來源:河南金鵬管道有限公司 瀏覽次數:
 
     氨酯塑料保溫層外卩聚乙烯夾克防護掾工硫有也噸Hou(,溫面必須雕水帽密封防水bookmark2 1管道保溫防腐技術概況對輸油管線防腐保溫是降低能耗及保證管道安全運行的重要手段之一。管道所用的保溫材料最初為石棉灰、硅藻土、蛭石,后發展到礦渣棉、玻璃棉、珍珠巖等,這些材料的保溫效果、吸水性及施工條件等都不夠理想。七十年代初,隨著各種新材料的問世,原油管線開始采用硬質聚氨酯泡沫塑料保溫,由于該種材料具有密度小、比強高、導熱系數低、成型工藝簡單等特點,使其廣泛地應用于油田的保溫工程,在各類繁多的保溫材料中逐漸占據了主導地位。
   埋地輸油管線的實際保溫效果能否達到預定指標,取決于保溫層的防水性,而保溫材料的多孔性使其吸水性較強,硬脂聚氨酯泡沫塑料雖然具有閉孔結構,但如果長時間處在一定水壓下,同樣要吸水,因此,對這類保溫材料要外包防水層。國內管道采用硬脂聚氨酯泡沫保溫時使用的外防腐層主要有兩種:即石油瀝青玻璃布防護層和聚乙烯夾克防護層。硬質聚氨酯泡沫塑料保溫層外加石油瀝青玻璃布防護層的施工工藝為噴涂泡沫成型或模具成型后外纏石油瀝青玻璃布,生產效率低,施工工藝落后,現在己較少使用。硬脂聚“管中管”成型和“一步法”成型兩種,隨著兩種施工工藝日趨成熟,生產效率高,從而使油田集輸管線的保溫幾乎全部采用了硬脂聚氨酯泡沫塑料保溫外加聚乙烯夾克的結構。泡沫夾克防腐保溫體系的可靠性和安全性取決于接頭補口部位是否可靠,國內先后采用了玻璃鋼、石油瀝青玻璃布、聚乙烯膠帶、聚乙烯電熔補口套及聚乙烯熱收縮帶等補口材料。由于玻璃鋼補口材料與聚乙烯夾克不匹配,目前己不使用。
   2防腐保溫結構及材料選擇1防腐保溫層結構埋地鋼制管道防腐保溫層是由防腐層一保溫層一防護層組成的復合結構。防腐層是指防腐涂料或具有防腐性能的熱熔膠層;保溫層是指泡沫塑料層;防護層是指聚乙烯塑料層。
   防腐層材料及厚度由設計確定,但厚度不應小保溫層厚度應采用經濟厚度計算確定,但不應防護層厚度應根據管徑及施工工藝確定,但不22常用油(氣)管道敷設方式及保溫結構油氣管道敷設方式通常采用架空、管溝及直埋敷設。根據敷設方式的不同,所采用的保溫及外護層材料亦不同,現分述如下:2.2.1直埋敷設當溫度小于100 *C時,鋼管經除銹后,進行鋼管表面防腐,其防腐材料要求較高,目前廣泛采用的涂料有氰凝、TO樹脂及其它聚氨脂或樹脂類涂料。保溫材料采用較多的為聚氨脂硬質泡沫塑料,保溫厚度一般為30~40mm.保護層多為三油四布(瀝青玻璃布)、環氧樹脂玻璃鋼、TO樹脂玻璃鋼,長輸干線管道采用高密度聚乙烯夾克外護層。
   *C時,通常在鋼管及聚氨脂泡沫塑料之間加一層硅制品(如微孔硅酸鈣),但這也僅適用于短距離及站場內部管道。
   2.2.2管溝敷設該種敷設方式廣泛用于站內管道或跨越管段。鋼管除銹后,刷防銹涂料,保溫材料常采用水泥珍珠巖、微孔硅酸鈣、復合硅酸鋁及巖棉或礦渣棉制品等。再經捆軋固定后加外護層。外護層常采用瀝青油氈玻璃布結構、瀝青玻璃布或環氧煤瀝青玻璃布結構等。
   2.2.3架空敷設該種敷設方式僅適用于站場管道。
   鋼管除銹后刷防銹涂料。保溫材料常采用容重較輕的巖棉制品、礦渣棉制品、復合硅酸鹽材料及制品等。保溫層經捆軋固定后進行外防護。防護層采用較多的為鍍鋅鐵皮、鋁合金板,近年來鋁箔玻璃鋼也被廣泛應用。
  當輸送高粘度介質時(如原油、重油),根據工藝要求亦采用保溫加伴熱結構,即在保溫層與鋼管之間布置蒸汽或熱水伴熱管或采用電熱帶。
   23材料2.3.1防腐涂料其性能如附著力、柔韌性、耐沖擊強度等要符合要求。
   2.3.2采用的保溫材料應符合如下系列條件和要求:除軟質、半硬質、散狀材料外,硬質成型制品的抗壓強度不應小于0.29MPa;在使用溫度下性能穩定,保溫材料制品的允許使用溫度應高于介質溫度。
   阻燃或不燃,水分含量小、吸水性低,對金屬無腐蝕作用。
   相同溫度范圍內,所用的保溫材料應是導熱系工,經綜合比較,合理選用。
   高溫介質的管道,經綜合經濟比較后,可選用復合材料。
   3國內外保溫管的材料及結構3.1國內防腐保溫管道常用材料3.1.1防腐層鋼管防腐層常用材料有S52―1型聚氨酯型防腐防水漆、煤焦油瓷漆、防銹漆、TO樹脂、環氧粉末、環氧樹脂類涂料、環氧煤瀝青及熱瀝青等。
   3.1.2保溫層地上保溫管道多以巖棉、玻璃棉、水泥蛭石、聚氨酯泡沫塑料等為主;埋地保溫管道則主要以硬質聚氨酯泡沫塑料為主,輸送介質溫度較高的保溫管道則一般采用在鋼管與聚氨酯泡沫之間加夾一層微孔硅酸鈣等的復合結構。
   1.3外保護防水層地上敷設管道多采用鍍鋅鐵皮、鋁箔玻璃鋼等。埋地管道則多為高、低密度聚乙烯包覆層,俗稱夾克。近來也有將高、低密度聚乙烯綜合起來使用做防護層的,俗稱中密度聚乙烯。該種材料既有近似于高密度聚乙烯的強度,同時又具有低密度聚乙烯的韌性,將二者綜合后的材料大大延長了材料的耐環境應力開裂時間。埋地保溫管道的外防水層也有的使用TO樹脂玻璃鋼、環氧樹脂玻璃鋼或改性石油瀝青玻璃布等。整改、整修的管道一般采用環氧煤瀝青、冷纏膠帶、煤焦油瓷漆等防水防腐材料。
   1.4補口材料根據統計,管道腐蝕的主要原因是由于地下水從管道補口處侵入保溫層后,由電化學腐蝕引起的。但從近十幾年來各油田的陸上保溫管道的補口材料來看,過去主要采用冷纏帶、石油瀝青玻璃布等,近年來,由于熱縮制品的發展,多采用聚乙烯熱收縮帶、聚乙烯熱熔套等。針對補口是保溫管道的關鍵環節,設計中一般在管端采用輻射交聯熱收縮性防水帽,并在補口處鋼管外壁采用加強防腐措施,采用的材料有加強煤焦油瓷漆、加厚型S52―1型聚氨酯專用防水防腐漆、環氧類防水材料、輻射交聯熱收縮套(帶)等。
   3.2國外保溫管道結構及常用材料根據對國外保溫管道檢索資料分析,國外保溫管道常用的材料主要有以下幾種類型:數小遙度小造價低,J地取材或就近取材11于施克。補口口采用現場泡沫塑料澆注然后用熱收縮套和保溫管道的結構為輸送鋼管一防腐層一保溫層一外保護層。其保溫層的材料為閉孔型硬質泡沫塑料,地上管道保溫層外的保護層一般采用鍍鋅鐵皮,地下管道保溫層外的保護層一般采用聚乙烯夾鐵皮雙重保護。目前保溫管道的防護層采用纏繞法涂敷工藝,使涂敷質量更佳,較其它涂敷工藝更經濟。
   對管道采用導管傾倒巖石和砂石碎屑進行保護和保溫。即對預先開挖管溝,對管線覆蓋保溫砂層和保護性巖石碎屑的保溫保護方式。英國北海管道、挪威的國家石油公司對近海油井出油管道采取這種保溫保護方式證明,它是一種有效的經濟的保溫方式。
   國外近年來用于保溫管道的材料,除以上所述外還有:主要為巖棉制品、礦渣棉制品、硅酸鹽纖維制品、玻璃棉制品等。這類材料造價低,施工方便,工期短,結構簡單。
   硅酸鹽纖維制品有硅酸鋁氈、保溫繩、陶瓷纖維紡織品。這類材料的特點是耐火、保溫,使用溫度高,化學穩定性好,但價格較貴。
   玻璃棉及制品材料密度小,導熱系數小,在日本使用廣泛。
   氣孔狀(亦稱空氣層型)粉未類)保溫材料這類保溫材料有珍珠巖、硅藻土、膨脹硅石、硅酸鈣制品、復合硅酸鹽制品(硅酸鎂、海泡石、硅酸鉛、稀土復合保溫材料等)。
   目前在這類材料基礎上又發展出超輕量硅酸鈣及超微粒子二氧化硅。超輕量硅酸鈣密度、線收縮率、防水性能、添加強材料等方面均優于普通硅酸鈣制品。
   它的導熱系數僅是其它無機保溫材料的1/3~1/4目前,國外發泡型保溫材料分為:a)有機發泡材料如:酚醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料PVC、聚異氰脲酯泡沫塑料等。它們都具有導熱系數小、吸水率低、抗壓強度高、易于成型,方便施工等特點;)無機發泡塑料如:發泡珍珠巖、玻璃發泡體、發泡水泥、發泡粘土、發泡蛭石、水玻璃發泡體、發泡陶瓷以及磷酸鹽等。國外通過對無機發泡材料的開發和研究表明,有相當部分無機保溫材料很理想,且價格低廉。
   這些無機發泡材料有取代泡沫夾克中聚氨酯泡沫塑料保溫材料的趨勢;)復合泡沫材料如:由樹脂粘合玻璃泡沫而形成的一種復合泡沫保溫材料。異氰酸脂與堿金屬硅酸鹽類反應,可制成有機無機復合泡沫塑料。
   該類材料的最大優點是泡沫結構非常堅固,抗壓強度大和耐高溫,其特點是密度大、導熱系數大、價格高。
   從上所述可以看出,管道保溫材料從其類型上可由于多泡型保溫材料具有導熱系數小、吸水率低、抗壓強度高及易于成型和便于施工等優點,在國外的油氣管道保溫中己經得到越來越廣泛的應用。
   4保溫管材料應用及其特性1防腐層管道防腐材料選擇應做到技術可靠、經濟合理、因地制宜。管道常用防腐材料基本性能及適用范圍如下:4.1.1石油瀝青防腐涂料石油瀝青具有良好的粘結力,電絕緣性能好,吸水性低,化學穩定性強,并且成本低、防腐效果好等優點,但石油瀝青耐候性差,不耐陽光直接照射,機械強度較低,易受植物根系穿透和微生物侵蝕,因此適用于輸送介質溫度不超過80*C的埋地鋼質管道。石油瀝青外防腐管道不宜敷設在水下或沼澤及蘆葦地帶。
   1.2環氧煤瀝青防腐涂料該涂料由環氧樹脂、煤瀝青、有機溶劑、防銹劑和填料等組成。它不僅具有環氧樹脂的高粘結力、高機械強度、耐化學介質侵蝕等性能,具有煤瀝青優異的耐水性、抗微生物、抗植物根系等優點。其絕緣性能優良,能在各種酸、堿、鹽、水和油類中長期浸泡,使用溫度在一40C~11C之間。
   環氧煤瀝青涂料是甲、乙雙組分涂料,并和相應的稀釋劑配套使用。
   環氧煤瀝青抗紫外線性能差,涂敷施工要求嚴格,但具有抗植物根莖穿透的特點,一般適用于管溝管道、埋地管道,不宜用于地上裸露管道。
   4.1.3氯化橡膠防腐涂料氯化橡膠分為防銹底漆和各色面漆。它具有良好的耐侯性、除銹性能,附著力良好,耐水和耐化學介質的腐蝕性等優點。它使用維修方便,漆膜基本無毒。氯化橡膠應采用厚漿型面漆,總的漆膜厚度應在20(m左右。適用于地上管線及管溝管線。
   4.1.4氯磺化聚乙烯防腐涂料氯磺化聚乙烯具有良好的耐臭氧和耐天候老化性、耐酸堿鹽類腐蝕性和耐水、耐油、抗寒等性能,其附著力強,柔韌性、耐磨性好,漆膜干燥快和抗離子輻射性能強,一般適用于地上管線4.1.5TO樹脂防腐涂料TO樹脂防腐涂料主要是由TO樹脂及加入的韌劑、固化劑、稀釋劑等組成。
   其主要特點是附著力強、密封絕緣性好、韌性和抗沖擊性強、涂膜無毒,可在溫度一60~150C下長期使用。
   分為多泡型、5空氣層型和千維型三大類Electo*地保溫£管線的外保護層,也于常年在強烈日光照bookmark3 TO樹脂防腐防水涂料適用于鋼質直埋管線或理射場合使用的設施,如架空管線、露天儲罐及設備的防腐蝕。
   4.1.6聚氨脂涂料其中的聚氨脂底漆廣泛應用于油(氣)管道、儲罐及海洋條件、中強腐蝕環境下鋼結構及砼結構的防護。而聚氨脂面漆具有高光澤,保色性和保光性強,耐酸、堿、鹽類腐蝕性。
   4.2保溫層4.2.1巖棉、礦渣棉巖棉、礦渣棉可加入酚醛樹脂制成或直接貼面縫合成氈、板、帶、管殼、縫氈、貼面氈等各種制品。廣泛用于架空敷設的保溫油(氣)管道,當用于地溝敷設時,應采用加強防水措施。
   4.2.2聚氨脂硬質泡沫塑料它是一種發泡體保溫材料,廣泛應用于地下直埋敷設保溫油(氣)管道,尤其是長輸干線管道。
   4.2.3復方硅酸鋁復方硅酸鋁棉又稱陶瓷棉,是一種具有絕熱、耐火雙重功能的無機纖維材料。它的主要成分是氧化鋁和氧化硅。主要用于架空高溫管道,其使用溫度為800~1200°C. 4.2.4復方硅酸鹽保溫涂料它廣泛用于架空及地溝敷設的管道,因其適用于涂抹施工及對保溫面的良好粘接性能,尤其適合于各種不規則保溫面(如管件、閥門等),其溫度適用范圍為一25°C~600°C. 4.2.5膨脹珍珠巖膨脹珍珠巖及其制品是較早并較多在油(氣)管道上應用的保溫材料,其溫度使用范圍為一900工對管溝敷設的各種管道尤為經濟合理。4.2.6微孔硅酸鈣微孔硅酸鈣耐溫達650較多用于地溝及架空敷設的各種保溫管道,尤其是近年來和聚氨脂硬質泡沫塑料的配合使用,使其在高溫直埋管道上得以廣泛使用。
   43外防護層管道保溫工程質量的好壞在很大程度上取決于防護層材料質量的優劣。由于目前采用的大多數保溫材料都具有一定的吸水率,所以一旦外防護層破壞,水很容易侵入保溫層內部,此時保溫層就失去了干態時的優良性能,導致熱損失大,管道加速腐蝕,管道運行就會偏離最佳工況。因此,國外都很重視對防水防護材料的開發和選用,常用非金屬防水防護層材料有:43.1高(低)密度聚乙烯覆蓋層(國內俗稱“夾克”)聚乙烯是一種超高分子聚合物,用聚乙烯作為保溫材料的保護層,可以有效地阻止水向保溫層的滲透,且這種材料的電絕緣性好,易于加工成型。用這種材料制成的防水保護夾克具有一定的抗磨、抗沖擊、抗撕國內外多采用聚乙烯作為防水防護層。
   聚乙烯分為高密度聚乙烯和低密度聚乙烯,它們均可用作防水防護夾克材料。二者的不同點是高密度聚乙烯的拉伸強度、斷裂伸長率和耐老化性能優于低密度聚乙烯,而低密度聚乙烯的耐環境應力開裂性能優于高密度聚乙烯。目前國外己有將高、低密度聚乙烯共同混制成新材料(國內亦稱其為中密度),這種共混的新材料的性能優于兩種單純的聚乙烯原料,其密度介于二者之間。
   4.3.2有機硅憎水劑這是一種含有硅元素的有機高分子聚合物,它具有優異的防潮、憎水、耐溫、耐老化、電絕緣、阻燃及化學性質穩定等特點。并且易于加工,用量少,一般用于無機保溫材料的防水處理。其處理方式有兩種:一是表面憎水,即將稀釋到一定濃度的有機硅憎水劑乳液涂刷在保溫材料表面,然后烘干;二是整體防水,即將一定量的有機硅憎水劑摻入保溫材料內部,使其以分子狀態均勻分布在每個孔隙中,使保溫制品形成整體防水體。
   4.3.3模制聚氨酯夾克它一般用于PVC泡沫塑料保溫管道。這種夾克是通過在保溫層外面涂敷聚氨酯并使聚氨酯滲入PVC泡沫保溫塊之間的縫隙而形成的,因而保溫層與模制聚氨酯夾克之間的粘接力相當高,同時這種夾克具有很好的耐磨性能。
   4.3.4橡膠防水層目前,國外使用最多的是氯丁橡膠,它既可用作鋼管的防腐涂層,亦可用作泡沫保溫層的防水保護層。當用作保溫層的防水保護層時,一般用于PVC保溫管道。
   4.3.5其它防水材料如:改性瀝青、防水塑料、玻璃布、鍍鋅鐵皮、強PVC塑料布等,一般多用于陸上架空管道或短距離埋地管道,且多用于纖維狀、氣孔狀保溫材料的防水層。
   5與保溫管結構類型相匹配的補口結構形式及其特性補口問題對于保溫管線至關重要。保溫管線所產生的腐蝕絕大多數是由于補口失效進水引起的。下面介紹幾種常用的補口方式。
   5.1熱收縮套(帶)裂和抗拉性能,(可以滿足施運行載荷的mHing熱b收縮套均收縮與要補口部分泡沫層牢―粘接bookmark4熱收縮套是利用聚乙烯材料的“記憶效應”,即將高壓聚乙烯帶材,先經熱輻射交聯加熱至溶點,給一定的預拉力,冷卻后拉力被保存下來,再繞包成套,內表面涂密封膠粘劑,即成收縮套,F場施工時第二次加在一起。熱收縮套補口施工有兩種方式:一種是接口處除銹、涂底漆、扣泡沫保溫瓦、套收縮套、加熱烘烤。
   該方法泡沫層平整,但收縮套加熱火焰是從中間往兩端移動的,由于施工人員的粗心,常常局部過熱,產生起泡、膨脹皺褶等現象;另一種是接口處除銹、涂底漆、扣泡沫保溫瓦、套收縮套、加熱夾克管連接處的收縮套,收縮套開孔注入泡沫混合原料,用膠粘帶堵住泡沫排氣口。該方法保證兩端夾克管連接部位的密封性,從而減少水分的侵入。但泡沫發泡不均勻,泡沫空隙、塌陷、鼓脹等現象多,而且泡沫排氣口沒有很好堵死,水分也可以侵入。
   2聚乙烯冷纏膠帶施工方式為:接口處除銹、涂底漆、扣泡沫保溫層、纏膠粘帶。由于膠帶的粘合劑與聚乙烯夾克的相容性差,不能形成良好的粘接,現場施工過程也易由于沾染灰塵等因素影響粘結力,常出現膠帶與膠帶、膠帶與保溫層間粘結不牢的現象。
   53瀝青玻璃布施工方式為:接口處除銹、涂底漆、扣泡沫保溫層、纏繞瀝青玻璃布。該方式實際上是沿用石油瀝青防腐管線的補口方式,施工工藝成熟。但熱澆涂會使補口處泡沫表皮產生燒焦現象,而且現場熱澆涂不易保證質量,特別是管體下部往往只纏有玻璃布而無瀝青,甚至泡沫層裸露在外,達不到密封要求。
   54電熔焊(上接第33頁)4維護保養時的注意事項在維護保養時,為保證電器的防爆結構完工后完好及在維修過程中的安全,應嚴格遵守以下注意事項:維修輸油臂時,如需拆檢液氣經過部位,在施工前要進行掃空,清除輸油臂內殘留物質,以保證輸油臂內沒有殘留物質。
   維修時不得采用普通維修工具,應采用防爆工具。
   移動部位的電纜電線安裝時應預留一定的拉伸余量,更換時應采用相同絕緣等級的線纜,滿足其防爆要求。電纜的接頭及接線柱的緊固應符合設備原有將聚乙烯板預制成軸向開口的圓筒狀(頂部有兩個注入孔),在軸向和兩個環向接縫處預先各搭接好一條含電熱絲的聚乙烯帶,施工時通電,電熱絲放熱,使其周圍的聚乙烯熔融粘結,成為一體。向注入孔注入混合攪拌好的補口料,使其充滿并完全發泡后,再向注入孔處分別打入兩個堵塞并加熱,使堵塞熔融與補口外殼嚴密粘接。
   5自粘接油氈該油氈粘接力強,補口密封效果良好。
   5.6玻璃鋼由于采用的樹脂與非極性的高密度聚乙烯不粘接,故不能起密封作用。
   另外,國外還有以下兩種補口方式:一種是鋼外殼楔形鎖合補口。鋼外殼呈半圓形,外殼內外均經化學處理后涂以黑色聚乙烯涂料(上殼頂部有兩個泡沫注入孔)。施工時蓋上鋼殼,沿軸向接縫處打入四個楔形緊固器,將發泡料倒入鋼殼內,待完全發泡后,在兩個入孔處分別打入堵塞并旋緊;另一種是鋁板加熱收縮套補口。它將鋁板卷成圓筒狀,筒頂有兩個注入孔,將熱收縮套套在鋼管外側,把鋁板在己焊好的鋼管補口處緊固鉚接,將補口材料混合攪拌后倒入鋁筒內,待完全發泡后,往注入孔打入堵塞這時可以將熱收縮套移至補口處,使之與兩端的外殼管搭接,用噴燈加熱,收縮套自行收縮,貼緊補口。
  。ǎ2000年10月17日)方法并在原位,不得隨意改動。
   防爆箱的密封元件不得拆除,并在拆檢防爆箱時,檢測其的性能、狀況,必要時予以更換。安裝時按其緊固次序、力矩進行緊固,特別要注意遙控裝置的防爆級等級為e防爆級別高干其它原器件,維修時接e級標準執行更換電池,充電應在防爆區域之外進行。
   電鈴振鈴及其它不銹鋼元件損壞時,不得以普通材料代替,以免產生撞擊火花。
   避免帶電作業,防止火花產生,確保接地及搭橋線安全可靠。
   作業時穿戴勞動保護用品。
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