天然气管道双层熔结环氧粉末防腐体系的应用

经试验室检测和现场应用试验证明 ,应用于天 然气管道的双层熔结环氧粉末防腐体系具有比单层 环氧粉末防腐层更优异的综合性能 ,具有性能价格 比高 ,使用寿命长 ,维护费用低 ,防腐层类型多等优 点 ,可针对不同的需要选择类型 ,适用于各种条件的 管道建设 ,特别是管道穿越和山区施工 ,抗酸 、碱 、盐 等化学腐蚀性较强的各种土壤腐蚀 ,使用温度及适 用管径范围大 ,适用于各种异型件 ,现场补口施工 、 补伤等工艺成熟 ,质量容易控制 ,优秀的耐划伤性 能 ,同三层 PE 防腐结构相比拟的抗冲击性能等 。 双层熔结环氧粉末防腐体系综合了标准熔结环氧粉 末与基材较高的粘结性能和改性熔结环氧粉末较好 的抗水渗透性的特点 ,兼备了两者的优势 ,已大量应 用于石油天然气工业 。
表 2 双层熔结环氧粉末防腐体系技术指标测试方法
项目
测试方法
抗冲击性
抗弯曲性
耐热水
硬度
耐划性
耐磨性
阴极剥离
ASTM G14 21 ℃,<20. 5
24 h , CAN/ CSA - Z245. 20 - 12. 14 , 95 ℃ 48 h , CAN/ CSA - Z245. 20 - 12. 14 , 75 ℃
在粉末材料方面 ,面层粉末的生产和工艺是双 层熔结环氧粉末防腐体系的技术核心 。由于要求根 据不同的地理环境和工程情况 ,开发适应类型的外 层粉末涂料 ,成膜后的抗冲击 、抗弯曲 、耐划 、耐磨 、 耐热等性能要求很高 。因此 ,国际上许多具有底层 熔结环氧粉末涂料生产技术的公司 ,目前尚未有面 层粉末供货 ,其核心技术仍掌握在少数国际大公司 手中 ,国外能够提供高性能面层熔结环氧粉末涂料 的公司仅见报道的有美国的 3M、杜邦的 OBRIN 树 脂公司 、Herberts 公司以及日本川崎公司等 。
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第 24 卷第 1 期 杨晓鸿 :天然气管道双层熔结环氧粉末防腐体系的应用 ·45 ·
采用双层熔结环氧粉末防腐体系解决了外防腐问 题 ; EUPEC WELSPUN/ SOCONORD的哥伦比亚输气管 道工程 ,采用双层熔结环氧粉末防腐体系解决了管 道接头外防腐问题 。
在工程应用的同时 ,科研工作也不断深化 ,研究 更高性能的熔结粉末覆盖体系成为管道工程界的更 高追求〔3〕。如杜邦公司正开发新的可以直接应用在 钻管上的耐高温粉末涂料体系 。在产业化开发方面 涉及双层熔结环氧粉末涂敷施工和外层粉末材料生 产两方面 。目前国外许多具有双层熔结环氧粉末涂 敷能力的企业已形成了跨国经营 , 如意大利的 Socotherm公司 ,在全球有多家工厂 ,可以开展管径为 88. 9 ～1 524 mm 的管道涂敷 ;Bredero Shaw 公司在 美国 、欧洲 、非洲 、东南亚等 6 大洲建有 27 个工厂 , 在国际市场上快速成长 ; 美国 eb PIPE COATING 可 以开展管径为 152 ～1 422 mm 的管道涂敷 , L. B. FOSTER 公司可以开展管径为 203 ～609 mm 的管道 涂敷 ,BAYOU PIPECOATINGS ,MIDWEST PIPECOAT2 ING ,SHAWCOR PIPE PROTECTION ,WOMBLE 公司等 均能涂敷高性能的双层熔结环氧粉末防腐体系 。
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油 气 储 运 2005 年
枪的布置上有所变化 ,不需增加复杂的设备 。喷粉 它们都用于双层熔结环氧粉末防腐体系的涂覆 ,其 室喷枪的布置形式有双喷粉室和整体喷粉室两种 , 基本工艺过程见图 2 。
从所用的材料来看 ,底层选用的是普通熔结环 氧粉末涂料 ,面层 6352 粉末涂料是改性品种 ,其性 能指标见表 3 。
双层熔结环氧粉末防腐体系涂覆工艺与标准的 熔结环氧粉末喷涂工艺基本相同 ,仅在喷粉室和喷
3 430023 ,湖北省武汉市汉口常青花园中环西路特一号 ;电话 : (027) 83956025 。
表 3 面层 6352 粉末涂料性能指标
颜色
密度 (kg/ m3)
遮盖力 (m2/ (kg·mm - 1) )
胶化时间 (s) 204 ℃ 6352 - 04 6352 - 08
施工温度 ( ℃) 6352 - 04
6352 - 08
灰
1. 76
0. 58
9. 5
16
193～241 ,30 s
193～241 ,90 s
图 2 双层熔结环氧粉末防腐体系涂覆工艺
二 、国外双层熔结环氧粉末 防腐体系应用现状
国外天然气管道工程界认为 ,在水平和垂直的 顶钻工程中 ,管道防腐层承受着更大的土壤应力和 更多的破损因素 ,因此应针对更加坚韧的防腐层体 系开展研究 。1992 年杜邦公司 John D. Bethea 研究 开发出双层熔结环氧粉末 ,并应用到天然气管道上 , 实际应用表明 ,该防腐层可以满足工程需求 。已分
表 1 双层熔结环氧粉末防腐体系主要防腐技术指标
抗冲击性 (J )
抗弯曲性 (°/ PD)
伸长率 %
耐热水 等级硬度耐 Nhomakorabea性 (μm)
耐磨性
阴极剥离 (mm)
16
2. 8
2. 4
1
86 50
203
12. 4(1)
279
失重 0. 091 g
8. 6(2)
330
4. 8(3)
注 (1) 206N ; (2) 228 ; (3) 226N/ 6233 。
别在美国 、英国 、沙特阿拉伯 、壳牌石油公司等国内 管道工程中广泛使用 ,至 1998 年双层熔结环氧粉末 防腐体系涂敷长度已达 700 km ,其中有代表性的工 程有 委 内 瑞 拉 的 CORPOVEN/ LAGOVEN 高 温 水 管 道 ,管径为 152～305 mm ,长度为 316 km ;阿科/ 厄瓜 多尔管道工程 , 管径为 305 ～ 406 mm , 长 度 为 150 km ;休斯敦的海湾穿越工程 。截止到 2001 年双层熔 结环氧粉末防腐体系已在美国哥伦比亚 、俄克拉何 马 、阿拉斯加等地的天然气管道工程的连接头 、河流 穿越 、海底管道和管道修复中发挥了不可替代的作 用 ,如 BP 阿拉斯加公司在布里斯 托 尔 海 湾 长 16 km , 水深 12 m 的输气管道工程和 TUCKER CON2 STRUCTION/ CONOCO 的俄克拉何马输气管道工程 ,
目前美国 3M 公司的产品具有较强的代表性 , 其双层熔结环氧粉末防腐体系采用 Scotchkote 206N、 6233 、226 粉末涂料熔结的底层和 Scotchkote 6352 、 6251 、207R 形成的面层配套 ,底层厚度在 304～406 μm 之间 ,面层厚度在 381～508 μm 之间 。3M 公司 典型的 381 μm Scotchkote 206N 底层与 508 μm 6352 面层配套防腐体系的技术指标及测试方法见表 1 和 表 2。
ASTM D 2240 - 97 Shore D ASTM D 2583 - 95 Barcol
30 kg , TISI R33 40 kg , TISI R33 50 kg , TISI R33
ASTM D 4060 CS17 , 1 000 g ,5 000 r 28 d , 1. 5V , 3 % NaCl , 80 ℃
第 24 卷第 1 期 油 气 储 运
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防腐保温
天然气管道双层熔结环氧粉末 防腐体系的应用
杨晓鸿 3
(武汉工业学院生化系)
杨晓鸿 :天然气管道双层熔结环氧粉末防腐体系的应用 ,油气储运 ,2005 ,24 (1) 43～46 。 摘 要 介绍了双层熔结环氧粉末防腐体系防腐层的特点 、涂层实现的技术指标 、施工工艺 、 技术优势 、应用范围 ,叙述了双层熔结环氧粉末防腐体系在国内外天然气管道工程中的应用情况和 涂敷施工企业现状 ,指出该体系的核心是面层熔结环氧粉末材料技术 ,并介绍了其国内外的技术现 状和生产情况 。 主题词 天然气管道 双层熔结环氧粉末 防腐体系 应用
由于钢质弯管形状的特殊性 ,防腐施工一直只 能手工作业 ,难以实现机械化连续生产 ,施工效率低 下 ,且难以保证防腐质量 ,使弯管成为整条管道防腐 的薄弱环节〔4〕。西气东输工程也存在这些问题 ,为 了确保西气东输管道工程的防腐施工质量 ,中国石 油天然气管道科学研究院专门研制了直径为 720～ 1 200 mm 大口径弯管外防腐生产线 。该生产线采用 了双层熔结环氧粉末防腐体系 ,两层环氧粉末一次 喷涂成膜 ,不需增加额外的设备即可同时完成弯管 的防腐和防护 ,使防腐层的防腐性能和抗机械损伤 性能大大增强 。西气东输工程淮河西岸 —上海段 , 在丘岭和水网地区 ,土壤腐蚀性较强 ,大型河流 、湖 泊等穿 越 较 多 , 采 用 双 层 FBE 防 腐 线 路 长 约 480 km。实践证明 ,涂层质量完全符合西气东输工程要 求 ,弥补了工程防腐体系的薄弱环节 ,提高了整体防 腐档次 ,充分展示了双层熔结环氧粉末防腐体系的 技术优势 。
管网工程长 166 km ,直径为 327 mm ,该埋地管道采 用双层熔结环氧粉末防腐体系后 ,涂敷管道可施工 性能大大增强 ,抗冲击性能及耐划伤性能非常突出 , 几乎没有发生防腐管损伤现象 。在金山 —扬子管道 (长 60 km ,管径分别为 <273 和 <159) 、中石化物资 装备部管道工程 (长 55 km ,管径为 <273) 中 ,均应用 了双层熔结环氧粉末防腐体系 ,取得了突出效果 。