利用高分子復合材料對輸送管線進行防府的技術
一、項目來源及目的意義
多年來隨著工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展,地下供水、排水、油氣輸送管線出現(xiàn)結垢、腐蝕、穿孔等問題,需要進行清洗、修復、更換。過去多采用全線開挖徹底更換管線的方法,成本高,耗時長,而且對于埋設在高大建筑物及重要交通干線下的管線常常無法更換。我廠利用中科院技術,研制開發(fā)的利用高分子復合材料對舊管道進行修補、內防技術,只要在施工管線兩端開挖兩個操作坑,就可很好地解決埋設于地下的各種水、油管線的修復問題。
二、管道涂敷材料選擇
根據(jù)管道的情況和所輸送的介質和溫度不同,先用不同的防腐涂料,我們采用的防腐涂料主要有兩大類:鈦納米聚合物涂料(用于介質溫度≤150℃)和高分子復合材料涂料(用于介質溫度≤65℃)。
1、鈦納米聚合物涂料的性能優(yōu)勢及機理簡介:
1)耐蝕性能好:
?、僖话阃苛系钠茐亩际怯捎诟g介質沿分子間的界面、分子和填料間的界面而進行的,用化學健合與化學吸附和小尺寸納米鈦阻塞了這些通道。
②涂層抗?jié)B透能力強,減緩腐蝕速度。
③鈦本身的耐蝕性好。
?、芑瘜W鍵合與化學吸附作用、阻止水、氧及其它腐蝕介質的取代作用,使其不易發(fā)生腐蝕反應。
?、萁饘儆H油憎水性形成保護油膜,所以耐蝕性能好。
2)防垢性能好:
?、賹τ诖植诘谋砻婺茉黾右后w的阻力,減小流速,增加近壁流層的厚度,造成更多的結垢核心,有利于污垢的沉積長大,涂料由于納米鈦的填充作用涂層表面光滑度很高,近壁流層薄不利于結垢。
?、阝伡{米聚合和特殊的磁性與化學結構形成親油憎水表面,一方面能改性污垢粒子,另一方面排斥污垢粒子,使其不能粘附到涂層表面上,達到防垢的功能。
3)耐熱性能好:鈦納米聚合物提高了樹脂的轉化溫度,即溫度升到樹脂溫度轉化溫度時,樹脂鏈節(jié)運行由于受鈦納米粒子的化學鍵合和填充的束縛作用,其自由體積空穴不能增大,仍有良好抗?jié)B透性,使腐蝕因子容易透過。
4)耐蝕性能好:
?、偻繉佑捕雀?。
?、阝伡{米粒子摩擦脫落后仍有活性,可吸附于摩擦副間起修平和潤滑作用,這一性能是一般涂料不具備的。
5)化學健合與化學吸附:鈦納米粒子的高活性懸空健用聚合物配位,形成化學健合與化學吸附,同時將聚合物閉環(huán)打開,形成開環(huán)的經(jīng)基與醚健進一步與樹脂形成化學健合與化學吸附,這大大改善了樹脂之間、填料與樹脂之間、涂料與涂覆面之間的結合力,由普通涂料的物理附著轉變成化學健合與化學吸附。
6)抗?jié)B透能力強,耐水性好:涂料中的填料與樹脂和涂覆面形成了化學健合與化學吸附;納米鈦粉填補到樹脂分子間隙中,阻塞了滲透通道,另外涂層有憎水性,所以通常的極性介質和離子很難通過涂膜,滲透率很小,每透水率0.1%~0.2%。
7)附著力高:涂料對于金屬、混泥土、木材、玻璃等均有優(yōu)良附著力。
其一,因為鈦納米聚合物的引入增加了活性烴基,醚鍵數(shù)量對涂覆面形成了化學吸附。
其二,所選樹脂固化時體積收縮很小,內應力不高。
其三,樹脂中的醚鍵使分子鏈柔軟便于旋轉,可消除內應力。
其四,抗?jié)B透力加強,不會引起腫脹,降低附著力,所以附著力高。
2、高分子復合材料涂料ZJCX6000鋅基涂料的性能優(yōu)勢及機理簡介:
熱浸鍍鋅與熱噴鋅(鋁)是目前常用的陰極保護技術,鋅或鋁作為犧牲性陽極,對鋼鐵表面進行保護,即使鋅層出現(xiàn)一定程度破損,鋅層下面的鋼鐵基體也不會形成鐵銹。
市場上出售的常規(guī)富鋅涂料因含鋅量低,陰極保護作用不強,基本上是以屏障保護為主,一旦出現(xiàn)局部破損,很快出現(xiàn)明顯腐蝕銹斑。
ZJCX6000鋅基涂鍍涂層(以下簡稱ZJCX6000)技術的出現(xiàn),不僅解決了熱鍍鋅和熱噴鋅對環(huán)境污染生,生產(chǎn)成本高等諸多弊端,而且防腐性能絕對超過熱鍍鋅和熱噴鋅。它對鋼鐵材料提供兩種方式的保護。
主要保護:陰極保護作用
ZJCX6000的干膜涂層內含有96%以上的純鋅,足以保證為鋼鐵表面提供極好的陰極保護,長達6000小 時的鹽霧試驗結果證明,即使在極其苛刻的侵蝕環(huán)境下,ZJCX6000仍能長期犧牲其本身而對鋼鐵表面形成保護,其保護作用與熱鍍鋅和熱噴鋅完全相同。
被動保護:屏障式保護作用
當ZJCX6000涂層被氧化時,會在表面形成一層鋅鹽來提供屏障保護的同時,涂層中的粘結劑也提供一層附加的屏障保護,由此又減緩了鋅的氧化。所以,ZJCX6000的防腐性能遠比噴鋅(鋁)、熱浸鋅及其它富鋅涂料優(yōu)秀。
通俗地講,ZJCX6000 涂料是用約4%的特殊粘結劑將96%的超細鋅粉牢固地附著在鋼鐵表面,并能提供長效保護的一種新技術。
1)ZJCX6000鋅基涂鍍涂料產(chǎn)品的組成
ZJCX6000涂料是由純度達到99.9%的超細鋅粉、揮發(fā)性溶劑和有機樹脂三部分制成的單組分冷鍍鋅系統(tǒng)。
與一般雙組分富鋅涂料或其它許多單組分涂料相比,ZJCX6000涂料中的鋅含量極高(干膜中鋅含量高達96%以上)而且不含任何鉛、鎘、鉻等重金屬成分;揮發(fā)性溶劑中不含甲苯、二甲苯、一氯甲烷或甲乙酮等有害溶劑。
2)ZJCX6000涂料的優(yōu)點:
?、偈褂梅奖悖簡谓M分包裝,可以采用刷(滾)涂、有氣噴涂、無所噴涂浸涂或靜電噴涂,也可以使用ZJCX6000涂料噴罐包裝進行噴涂。
?、谑┕れ`活:不僅可以在車間里涂裝施工,也可以在室外現(xiàn)場涂裝施工。
?、劬S護更新:可以應用在熱浸鋅鋼構析的重涂和維護更新;對舊的鋼結構維修工程,去除鋼表面油污和浮銹后,ZJCX6000涂料可以涂裝在銹蝕的鋼結構表面上。
?、茈S時翻新:可在舊的ZJCX6000涂料涂層表面涂裝新的ZJCX6000涂料層,而且舊的ZJCX6000涂層會被重新溶解,與新的ZJCX6000涂層融合為單一的ZJCX6000涂層,維修極為方便,而且節(jié)約費用。
?、蓓斖可幔寒斝枰垦b面漆時,ZJCX6000涂料是優(yōu)異的底漆,這種多層的涂層系統(tǒng)保護年限=(ZJCX6000涂料保護年限+面漆保護年限)×1.8~2.5。除醇酸類涂料外,ZJCX6000涂料可與多種涂料有極好的配套性。
?、揄g性加抗磨性:ZJCX6000涂料層具有優(yōu)良的柔韌性和很強的抗機械磨損性能。
?、吒街O佳:試驗證明ZJCX6000涂料與鋼結構表面具有機械結合和化學結合優(yōu)良的附著力,即使受到磨損破壞,ZJCX6000鋅基涂鍍涂料也不會剝落。
?、喹h(huán)保產(chǎn)品:ZJCX6000涂料產(chǎn)品可以與飲用水接觸。
三、工藝過程:
1、舊管線:施工開始→全線試壓→外補漏→開挖操作坑→管線清洗→修補→內防腐→自然養(yǎng)護→試壓→投產(chǎn)。
2、新管線:施工開始→開挖操作坑→管線清理→內防腐→自然養(yǎng)護→投產(chǎn)。
3、設備:發(fā)射倉、收集倉、清管器、涂敷器、跟蹤儀。
4、動力:空氣壓縮機,排量12m3/min。
四、工藝特點
1、不開挖、占地少、無污染、一次修復可達幾公里;
2、補層整體性能好、質量可靠;
3、施工成本低;
4、內襯層連續(xù)、無焊縫、接口等易腐蝕的薄弱點;
5、內襯層光滑、減小磨阻;
6、經(jīng)過修復的管道耐腐蝕、耐磨損