行业动态

管道内喷涂防腐技术的应用
作者:金沙电玩城 发布时间:2020-08-19 18:40

  管道内喷涂防腐技术的应用_能源/化工_工程科技_专业资料。聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆(底、面漆) 耐热性能:可在温度不超过150 ℃下长期作用,在400 ℃空气和氮气中损失小于50 %。机械性能:机械性能优良,冲击强度为50 kg.cm,硬度大于2 H,柔韧性不超过1 mm。

  管道内喷涂防腐技术的应用 一、概 述 80 年代初,国外已淘汰了空气喷涂装置,取而代之的是高压无空气 喷涂、静电喷涂、电泳喷涂、静电粉末喷涂,高温离子喷涂等新工艺, 其中高压无空气喷涂占 80 %以上。国外石油天然气管道内壁涂料现已 广泛采用多元树酯改性重防腐蚀漆。90 年代初,任丘、胜利、大庆等油 田,先后从美国、日本、加拿大引进管道喷涂自动线,采用烘炉固化和 先进的检测自控设备,对管道预制取得了良好的效果。但是现场焊接口 的修补施工尚未完全解决,其施工严格复杂,施工周期长,成本高,这 些已成为石油天然气管道、油管套管内外防腐蚀工程亟待解决的课题。 当务之急要求开发适用各油田的投资小、能耗和成本低,涂装质量好的 涂料品种,以及与之配套的涂装工艺。 含硫、含水、含氯盐水天然气的开采,在四川天然气田所占比例越 来越大,特别是各气田开始进入中后期,排水找气工艺的相继推广,此 类气井和油、气管道、气田水管道的腐蚀相当严重,未经内壁防腐的输 卤管道,一般在 1~2 年内就基本穿孔、泄漏,不仅使管道停产,同时对 环境造成极大的污染。 川西南矿区为解决酸性天然气和输卤管道内的严重腐蚀及结垢,先 后采用内衬工艺塑料玻璃钢,钢质管道内覆盖层拖涂、揽涂、整体挤涂 等内管处理,玻璃钢输卤管,以及外包扎玻璃钢加强管等防腐措施,取 得了不少的经验。但实际预制和修补中采用落后的拖涂预制、现场焊口 修补揽涂的方式,致使漆膜均匀度差,出现漏涂,涂装质量得不到保证, 同时造成环境污染。另外,涂料用环氧树酯漆(底漆和面漆)常温固化缓 慢,特别是冬季施工困难,固化剂量难以准确控制,导致漆膜变脆,漆 膜柔韧性差,易粉蚀,流动差等缺点。 为了更新涂装工艺和改进涂料品种,川西南矿区工程设计研究所与 自贡利达来实用化工研究所共同研究开发了高压无气喷涂新工艺及相适 用涂料新品种的筛选,并在 1995 年 5 月至 1997 年 4 月现场应用试验。 二、管道内外防腐蚀覆盖层试验 1、 重防腐蚀涂料品种的筛选及性能 根据矿区天然气管道内外腐蚀介质,以及管内工况条件:天然气和 气田水中主要含有硫化氢(H2S)、氯化钠(NaCl2)、二氧化碳(CO2)、有 机硫酸、C2 以上烷烃以及泥砂。管道输送压力 3~4 MPa,工作温度小 于 150 ℃。要求涂料耐高温,在较高的温度 下耐硫化氢(H2S)、氯离子(Cl-)、二氧化碳(CO2)的 643000,四川省自贡市;电话。腐蚀,漆膜附着 力、强度、韧性好,具有良好的润滑性能及耐溶剂,阻燃性好。经过比 较,选择聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆,以及高压无空气喷涂工艺。 (1)聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆(底、面漆) 耐热性能:可在温度不 超过 150 ℃下长期作用,在 400 ℃空气和氮气中损失小于 50 %。 机械性能:机械性能优良,冲击强度为 50 kg.cm,硬度大于 2 H,柔 韧性不超过 1 mm。 (2)涂料性能 聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆系双组分漆, 具有优异的 耐水性、耐强酸碱性、耐硫化物(硫化氢和有机硫醇)和化工大气腐蚀, 其耐腐蚀等性能较单纯环氧漆更好。漆膜坚硬、附着力强、耐磨性好、 润滑性能优异,利于流体输送,耐压力升降剥离等性能。需与同类型底 漆、面漆配合使用,其三防性能更佳。广泛用于油气田和卤水输送管道 内外壁,化工设备管道,各种酸碱槽罐、船舶和电器设备等防腐蚀和绝 缘,以及高温设备(不超过 180 ℃)。 (3)覆盖层施工方法 铁红聚氨酯改性环氧重防腐蚀底漆和面漆均 系双组分漆,使用时按比例均匀,并用稀释剂调至施工粘度;管道经过 喷砂处理达到 Sa2.5 级,并用空气吹除粉尘;喷涂三道底漆;喷涂三道 面漆;施工现场温度不低于 0 ℃;施工器具洁净,不得使用其它稀释 剂;覆盖层厚度(平均)150~250 μm。 2、 涂装工艺及其选择 (1)涂装工艺 涂装工艺包括表面处理、喷涂底漆和面漆、以及现场 焊接口、台班连接处及其它固定焊口、堵头和烤口等内喷涂修补。本工 艺采用先进的遥控内喷砂设备,高压无空气内孔喷涂设备,特别是现场 焊接口修补等不易控制点采用内喷涂,保证了焊接口内涂质量。其工艺 流程为表面处理(喷砂)→喷涂底漆→喷涂面漆→现场焊口修补。 (2)高压无空气喷涂原理 高压无空气喷涂是将 0.6 MPa 的压缩空 气注入喷气机后利用活塞原理将涂料室压力增至 7~8 MPa,涂料在高 压下分子结构裂解后重新聚合产生互穿网络交链反应,其间空气和涂料 不直接接触。 涂料注入高压喷枪经过滤后,用螺旋式送料器推向喷头,形成球面 向管壁喷涂,见图 1、图 2。(3)表面处理 表面处理是将管内壁上的油 脂、铁锈、氧化铁皮等清除干净后,进入喷砂除锈。试验开始采用抛丸, 效果不很理想, 只能达到 Sa0.5 级,改用喷绿豆砂后达到 Sa2.5 级以上。 图1 高压无空气喷涂机原理图 图2 喷枪结构示意图 (4)喷砂 喷砂分为管内喷砂和管外喷砂工艺。 管外喷砂均采用直管 喷枪,管内采用旋转抛物喷枪。生产实践证明,管内表面处理采用旋转 抛物喷砂工艺,改进了现在四川石油管理局内各矿区采用的直管枪喷砂 工艺,管内各部位喷砂质量均达到 Sa2.5 级以上,内壁显现出金属本体 肉眼不见锈点。绿豆砂粒直径为 0.5~2.5 mm,砂粒很干燥,以免加砂 时需经常筛网过滤除去粉尘和粗颗粒。砂粒用后收集起来,避免散落。 喷砂设备包括空压机、砂罐、喷枪。 (5)喷涂底漆 聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆的甲乙组分不能与水接 触,以免起泡,用后必须盖紧。甲组分:乙组分=3~4∶1。使用时用多 少配制多少,以免固化报废。底漆喷涂三道,每道之间相隔时间,表干 即可。施工温度不低于 0 ℃,气温低时适当延长表干时间。内管壁用 专用高压无空气喷枪。外壁式平面用高压无空气枪喷涂,可采用湿碰湿 方式不断喷涂加厚,应注意以不能流挂为限。对输气和卤水管道内壁采 用上述内喷枪,未出现流挂,流平性,遮盖力和附着力好。预制管道固 化后测得膜厚为 90 μm。设备有空压机、高压无空气喷涂机、内管喷 枪。涂装完毕,用覆盖层测厚仪和覆盖层针孔检测仪分别作检验,并对 覆盖层的附着力、柔韧性、强度、硬度、耐腐蚀性作检验。其中高压无 空气内孔喷涂工艺中喷嘴、移动速度、涂料粘度之间的选取以及喷涂漆 膜厚度控制是关键。 (6)喷涂面漆 面漆采用聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆, 它也属于双组 分漆,甲乙组分不能与水接触,以免起泡,固化报废,用后必须盖紧。 甲组分∶乙组分=3~4∶1(重量)。 使用时随时用随时配制, 其操作工艺、 设备同底漆。最后一遍漆固化(实干)后用测厚仪测定漆膜,漆膜总厚度 不小于 210 μm。 (7)现场焊口修补 现场焊口内喷漆修补漆与面漆相同, 且其配比也 完全相同。其漆膜性能均达到产品质量标准。该漆有阻燃作用,焊接中 从未出现漆燃烧漫延现象。焊口切开检查,底漆完好无损,面漆略有起 泡和烧结,仅占 30%,焊口宽度约 3~4cm。内修补后膜厚为 210 μm。 现场焊口修补首先将管道内表面清洁后,喷枪伸入管内到达修补口 位置作补涂。可借助丝扣连接的钢管任意伸缩,喷涂器前的伸缩架使喷 涂器固定在适中的位置。对于固定的补涂,一般采用法兰连接加工约 300mm 长的短节,短节中部开 19.05 mm 的孔。短节焊好后,将喷涂器 伸入此孔作补涂,补涂完毕用丝扣外堵头堵死。高压无空气喷涂和焊接 口内喷修补均达到工艺设计要求,与传统的拖涂(搅涂)技术经济比较见 表 1。 表1 施工工艺 拖涂 高压无空气喷涂与传统拖涂工艺的技术经济比较 操作 涂膜 设备 施工 工程 附着力 耐磨性 硬度 耗漆量 返修率 方式 质量 投资 时间 费用 手工 差 良 优 良 优 优 优 大 小 小 长 大 大 高压无空气喷涂 自动化 优异 较大 短 较小 很低 一条 φ159×7 的内涂管道每公里费用 25 万元左右,表面处理占全 部费用的 30%,原材料和喷砂费用约占表面处理的 65%左右。 采用旋转抛物喷砂较矿区原采用直接喷砂时间短,砂利用率高,最 关键的是涂敷质量得到保证, 直喷管道中部约占整个管长 1/4 的部分达 不到要求,有漏喷现象。内喷涂较拖涂质量更高,速度快,膜厚均匀。 焊接口内喷涂修补后,不会产生漏涂。矿区原有工艺要求焊接处冷却到 60 ℃以下才能修补。采用聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆后,在 250 ~ 300 ℃下就可喷涂修补。该温度条件下固化时间缩短,膜厚不断叠增, 完全可达到 6 道漆的膜厚。而原有工艺根本不可能达到,特别当焊口出 现焊疤及线路弯头时在死角处产生漏涂。内喷涂由于采用全方位的旋转 式喷涂,可克服上述难题。 在 1995 年 5 月至 1997 年 4 月对 7.7km 的 φ159×7、5.8km 的 φ108×6 两条气田水输送管道进行内喷涂,结果表明管道预制涂装质量 优良, 较拖涂工艺管道内壁更加光滑、 均匀。 其覆盖层厚度大于 200μm。 2 据初步测算, 采用内喷涂工艺工程造价为 154.78 元/m ,一条 φ108×5 的内涂管道每公里在 3.4 万元左右, 内喷涂工艺较拖涂费用减少约 1/3, 管道使用寿命由原来 1~2 年延长至 5 年以上。 高压无空气喷涂工艺与之相配套的涂料,明显优于矿区现有涂装工 艺和涂料,是今后石油天然气管道内防腐,以及油管、套管内外壁防腐 蚀处理的发展方向。 三、结论与建议 (1)采用旋转抛物内喷砂工艺完全达到 Sa2.5 级以上水平,切实可 行,减轻了工人的劳动强度。 (2)采用高压无空气内喷涂新工艺后,涂装质量大幅度提高,较拖涂 工艺管道内壁更加光滑、均匀,克服了焊口出现焊疤及弯管时产生死角 而漏涂的难题。施工周期大大缩短,在施工中可行、可靠、安全。 (3)现场焊接口、烤口、堵头采用喷涂修补,保证质量和进度。 (4)新工艺较现有工艺成本降低三分之一左右, 管道使用寿命延长近 一倍,减少环境污染,且具有缓垢作用。 (5)建议目前用人工来控制喷枪在管内移动速度, 今后应改为遥控变 速;同时完善内管整体检测设备,如测厚仪、喷砂质量检测

金沙电玩城