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        鋼管涂塑的現狀與展望趙永德開胃菜(一)

        來源:http://www.xddwd.com/article/2020313262.html

        鋼管在傳輸介質時或置于大氣、土壤等自然環境中,管壁都會經受不同程度的侵蝕,最后導致終止管道的使用壽命。有些管道內的介質不允許因管壁腐蝕而受到污染;有的介質不允許與管壁鐵離子接觸,這就提出了對管壁保護的問題。傳統的保護措施很多,基本出發點不外乎于鋼管內壁或外壁施加涂層。涂層的種類繁多,有橡膠、鍍鋅、環氧酚醛清漆、水泥砂漿、塑料等。其中最佳者是塑料涂層,最佳的工藝是鋼管涂塑。本文就這些涂層的特點、施工工藝及其應用范圍分別作一介紹。

        一、涂層的種類與特點

        1、涂層的種類與特點橡膠涂層及其弊端
            橡膠涂層是通過襯墊工藝成形,其厚度一般為4^-6 mm。這一厚厚的涂層保護管壁(主要是內壁),抵抗酸、堿、鹽等介質的侵蝕,以延長管道的使用壽命。但從橡膠這一成分來看,結合其應用效果,存在如下弊端。涂層附著力差
            橡膠與鋼管表面粘接是一個物理過程,若未經過較高溫度形成化學反應,就不會形成牢固的化學鍵,從而產生較差的附著力。

        2、耐候性差
            一年四季的氣候暴熱暴寒交替影響,易使橡膠層因與鐵膨脹系數相差較大而脫落,尤其是管口部位更是薄弱環節。此外,橡膠層易老化、龜裂。

        3、鋼管自重增加而流量降低
            由于橡膠層較厚,勢必增加管道自重,這樣使運輸、安裝都遇到困難。如果離地安裝,就增加了起吊荷載。另外,管壁涂層加厚,勢必縮小管徑,致使管內流量降低。

        4、應用范圍局限
            襯橡膠工藝的特性限制了橡膠涂層管的長度不得超過2m,而且必須是較大口徑的管道,口徑2英寸以下的管道難以施工。2 m長的一段段管道,多數采用若干對法蘭連接,既提高了成本,又增加了法蘭接口部位的泄漏點,帶來較多的隱患。

            鍍鋅層通常是鋼管在510-520℃的鋅液中熱浸獲得的,鍍鋅層管又稱熱浸鍍鋅管,常用于船舶行業和城建行業。鋅層在鋼鐵表面形成一種結合物,具有一定的抗蝕能力。但鋅畢竟是一種金屬,它的活潑性優于鐵,優先參加化學反應,介質先將鋅層侵蝕掉再侵蝕鐵層,直至管壁穿孔。此外,還存在如下缺陷。

            城建行業中的自來水管道歷來都采用熱鍍鋅管(俗稱“白鐵管”),由于水中的礦物質、污垢容易沉積在鋅層表面形成較堅硬的化合物,與鋅層牢牢粘接在一起,致使管徑日益縮小,甚至會堵塞管道。

        涂層質量很難控制
            熱鍍鋅操作時,工件浸入角度和先后順序的差異就得到不同厚度的鋅層。小口徑管道內的空氣一時排不出,即會出現“鋅爆”的現象,對操作人員造成傷害,也會產生漏涂現象。若涂層出現空白或針孔,就無法用儀器探測,更無法局部補鍍。

        三廢”產生,破壞生態平衡
            熱鍍鋅操作時,有“三廢”產生,鋅蒸氣損害了操作人員的健康,又破壞了大自然的生態平衡。

        使用成本高
            熱鍍鋅管尤其是船用熱鍍鋅管受海水腐蝕相當嚴重一艘船2年小修時,部分管道就要更換,8年大修時全部管道要更換,最短的使用期只有半年左右時間。為了延長管道的使用壽命,不得不采取增加管壁厚度再鍍鋅的措施。這不僅增加了船用管道的自重,降低了船的載運量,而且又浪費了鋼材,提高了造船的成本。

        環氧酚醛清漆涂層及其弱點
            油田中地下水礦化度極高,對井下注水管的內、外壁腐蝕嚴重。為了延長注水管的使用壽命,以環氧酚醛清漆作涂層,這是在油田中普遍應用的防護措施.通過實際使用證明,它具有一定的防腐效果,但也存在著致命的弱點。

        涂層質量缺陷多
            單單從管外壁可以清楚地看到涂層厚薄不均、流掛、鼓泡和凹隱等現象.環氧酚醛清漆是液體涂料,涂層固化時,溶劑揮發,容易在涂層內產生氣路通道,形成針孔。

        使用壽命短
            涂層的缺陷以及涂層本身的抗介質滲透能力差,使具有該涂層的注水管使用期不過一二年時間,不得不頻繁更換。

        涂層管生產節拍慢
            環氧酚醛清漆涂層要經過兩次噴涂兩次固化才能完成,若連同內外管壁都要噴涂,共要4次加熱工序,生產節拍慢,滿足不了使用需要量。

        水泥砂漿襯里涂層及其局限性
            大口徑的自來水輸送管道,一般采用水泥砂漿襯里涂層來防腐,油田用的輸汕管也采用該涂層。其成形工藝簡單、成本低、防護能力在一定范圍尚能滿足要求而受到人們的重視,但還存在很大的局限性。

        涂層厚度不均勻
            水泥砂漿拌和后敷貼于管內壁,由于重力緣故,管內涂層一般出現上薄下厚的現象。

        涂層易脫落
            水泥砂漿與鐵的結合力較低,隨著時問的推移和意外的機械振動撞擊和水流的沖刷,涂層會很快地龜裂脫落。

        耐蝕范圍局限
            由于水泥呈堿性,涂層管只能適用輸送堿性、中性介質,遇到類似酸性介質的流體輸送,就不適用了。

        小口徑管道不適用
            對于小口徑管道或彎管,就不能采用水泥砂漿作涂層,這是工藝上實現不了而造成的這一缺憾.

        搪瓷涂層及其缺點
            化工容器、反應釜的內壁常見有搪瓷作涂層用以抵抗一定溫度下化工介質的侵入。厚厚的一層搪瓷涂層(亦稱搪玻璃)起到了一定的防護作用,但還不盡如人意。

        涂層脆性
            材質本身決定了搪玻璃的脆性要害,稍不注意受到碰擊,涂層就會破裂脫殼。

        修補困難
            涂層破裂乃至脫殼后,破損處要進行修補,甚為困難。修補處不僅外表欠佳,而且質地相差甚遠。

        防腐能力不理想
            化工行業諸多介質腐蝕性極強,尤其在高溫狀況下,矛盾更為突出,搪玻璃往往抵抗不了介質的進攻而敗下陣來,故該涂層還不是理想的屏障。

        塑料涂層及其優越性
            塑料涂層是指高分子粉末涂料涂敷于鋼管內、外壁而形成的。其與管體本身組合一體成鋼塑復合管,既保留了鋼管原有的強度、剛度等機械特性,又充分顯示了高分子塑料的綜合性能.

        1、涂層附著力好
            粉末涂料涂敷于管壁經加熱固化(塑化)后,涂料與鐵表面經高溫反應后形成牢固的化學鍵,使涂層具有良好的附著力。

        2、耐腐蝕能力強
            對于多種介質中的酸、堿、鹽及有機溶劑,粉末涂料都有較強的耐蝕力,有的粉末涂料使用溫度達200 0C,且能在強腐蝕性介質中長期使用。

        3、涂層質量容易控制
            粉末涂料成形工藝范圍廣,它對任何形狀的工件表面都可以涂敷成形,而且涂層厚度可以控制,涂層的致密性也能保證。若一旦因意外因素造成漏點、針孔等,完全可以用涂層檢漏儀探測出來,再加以補涂,以達到產品質量要求,使涂層均勻、平滑、光澤,具有良好的外觀。

        4、涂層無毒性
            許多工業部門,像自來水、醫藥衛生等應用的環氧、聚乙烯等粉末涂層經測試和應用證明,與涂層接觸的介質各項性能指標都在國標范圍內,說明涂層無毒性,這是許多粉末涂層的一大優點.

        5、涂層管使用壽命長
            船用熱鍍鋅管改用涂塑管后,在船上使用20年期間內,毋需更換,采用鍍鋅管至少要更換兩次。其他部門使用的涂塑管也比原先的管道使用壽命提高了2}4倍。
         

        6、涂塑管取代了合金管
            根據介質的工況條件,許多管道不得已用銅鎳合金管、不銹鋼管,涂塑管的性能滿足要求后,可以一改初衷,改用低碳鋼管施加塑料涂層即可.涂塑管取代了合金管,節約了原材料,取得了可觀的經濟效益。

        7、改善水力學效率,減少動力消耗用于流體輸送所消耗的相當部分動力都被用來克服流體和管子表面之間的摩擦阻力。因為涂塑管表面與裸露鋼管表面相比是非常光滑的,這就使得這一阻力降至很小。
            研究結果告訴我們,在輸送流體的管道里,塑料涂層可使摩擦力減少5000;在氣體管線內,涂層改善傳遞系數達25%,即增加25%的流量。試驗還表明,管線中水力學效率的改善和動力需求量的降低一般在15^-25%的范圍內。換言之,在容許流量保持不變的條件下,可將管徑降低到較小的尺寸。
            通常,人們認為塑料涂層對流體流動狀況的改善和動力需求的降低僅僅是腐蝕防護的附加作用。而這種看法應當被二者所帶來的巨大效益所糾正。

        8、大大減少了管道阻塞的機會
            光滑的涂層表面不粘附任何物質,流體中的沉淀物或污垢由于缺乏滯留的“土壤”,控制了積垢,從而減小了阻力和動力需求,也大大減少了管道的堵塞。

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