大庆油田工程建设有限责任公司管道公司黑龙江大庆163000
摘要:本文简单介绍了防腐管内减阻涂层的基本原理和其形成的工艺流程,同时着重提出了内减阻涂层常见的缺陷。根据内减阻涂层缺陷的表面性状,我们可以分析出造成这些缺陷产生的原因,进而提出相应的解决办法,最终实现对内减阻涂层质量有效的控制。这对提高长输管道后期建设质量有着重要的意义。
关键词:防腐管;内减阻涂层;缺陷;质量;分析
1引言
在我国,长输管道已经成为石油天然气运输的主要方式,其具有运输成本低、安全可靠等特点。作为长输管道的主要部分,防腐管的质量至关重要。防腐管大多采用的是内减阻涂层,涂层往往会出现这样那样的缺陷,严重影响防腐管的整体质量。通过对内减阻涂层原理、工艺流程、常见缺陷详细的了解,我们才能分析出有效的质量控制措施。
2内减阻涂层技术的基本原理
内减阻涂层的基本原理是根据阿芒汤摩擦定律得来的。阿芒汤摩擦定律可以用下面这个式子来阐述:
μ=F/N=A•S/A•Pm=S/Pm(1)
其中μ为摩擦系数;F为施加外力;N为正压力;A为接触表面积;S为剪切强度;Pm为压缩流动压力。
由式(1)中可以看出,μ的大小取决于S与Pm的比值大小。如果在防腐管内壁涂覆一层剪切强度比较小的涂层材料,同时保证压缩流动压力恒定,那么摩擦系数必然减小。对于高分子涂料来说,可以改变防腐管的刚性边界,使流体速度梯度降低,进而达到了减阻的目的。内减阻涂层技术的实现以涂层的材料和涂层涂覆为基础,涂层质量的好坏决定着内减阻涂层技术。
3内减阻涂层技术工艺流程
3.1内减阻涂层材料
目前国内外采用的内减阻涂层材料大多是环氧树脂类的,因为环氧树脂类材料中环氧树脂分子含有大量的苯环结构和极性羟基和醚基,具有良好的附着力和耐腐蚀性。美国石油协会对内涂层做出了新的规定,并制定了APIRP5L2《非腐蚀性气体输送管道内覆盖层推荐准则》。该准则对内减阻涂料实验室涂装样板的性能的规定,如表一。
表一内减阻涂料实验室涂装样板的主要性能数据
3.2内减阻涂层工艺流程
在进行内减阻涂层工艺之前,首先要准备内减阻涂层相关的施工设备。主要包含以下三个方面的设备。
(1)除锈部分的设备。除锈部分的设备我们一般简称为除锈生产线,由抛丸器、抛丸车、抛丸室、运管小车、运沙、回沙、吸尘、除尘、提升机等系统组成。主要是借助液压动力,以钢丸、钢沙为磨料对防腐管内部进行除锈处理。
(2)喷涂部分的设备。喷涂部分的设备我们一般简称为涂覆生产线,由运管小车、喷涂车、喷涂室、吸尘、吹尘、转管等系统组成。主要是借助空气压缩力驱动高压泵,将涂料吸入,增压,把涂料化成细小的颗粒,喷射到管子内壁表面。
(3)固化炉。固化炉子可以加热到一定的温度,加速涂层的固化。
以上述三部分设备为基础,我们就可以进行内减阻涂层的涂覆的生产流程。其生产工艺流程如下:
钢管进管→预热→除锈→质量检验→管端贴纸→内喷涂→涂层湿膜检测→涂层进行干燥→质量测控→打标识→分类堆放保存
4内减阻涂层常见的缺陷
内减阻涂层在生产工艺流程最开始进行的就是表面处理,表面处理的好,缺陷就少;表面处理的不好,就会容易产生质点、气泡、针孔等缺陷。除此之外,涂覆工艺也是一个重要的方面。好的施工工艺才能生产出优质的内减阻涂层,不好的工艺容易产生流挂、厚度不均匀等缺陷。
4.1质点
涂层表面局部形成的一个个明显的颗粒,我们称之为质点。质点数目过多,会造成整个防腐管的报废。形成质点的原因是:一是喷丸除锈的过程中,除锈不干净;二是除锈后空气颗粒的二次沉积。图一是质点缺陷的外观图。
图一质点缺陷
4.2气泡和针孔
涂料成膜表面易产生针孔,表层以下容易产生气泡。它们的产生原因基本相同,只不过存在的位置不同,针孔在表面,气泡在表面之下。在管子内壁处于湿度较大的情况下,一部分水汽进入涂层没有散发出来埋藏在表面之下,就产生了气泡。有些水汽散发出来至表面,无流平就会产生针孔。图二和图三分别是气泡和针孔缺陷的外观图。
图二气泡缺陷图三针孔缺陷
4.3流挂和流滴
涂膜在成膜过程中受到重力的作用向低处流动,形成了表面涂覆不均匀,厚度大小不等的现象。根据流痕形状分为流挂和流滴。流挂造成的原因主要与涂覆和固化中涂料的流动性有关;流滴主要是跟设备构造及喷枪本身有关,喷枪可能本身有缺陷。图四和图五分别是流挂和流滴缺陷外观图。
图四流挂缺陷图五流滴缺陷
5内减阻涂层质量控制分析
通过上面的介绍,可以看出内减阻涂层质量影响的因素是多方面的,有施工之前的,有生产流程过程当中的,还有涂料本身。这些因素控制的好坏,直接制约着最终内减阻涂层的最终质量。我们在内减阻涂层的质量控制中应从以下这几个方面去做:
1、选用质量优良的涂料。涂料的质量好坏是影响内减阻涂层质量的重要方面。在实际操作中,除了要求厂家提供质量合格证明外,还需要对每一批的内涂层质量验收,不合格的产品要求厂家及时更换。
2、加强对除锈质量的控制。除锈必须要达到防腐管除锈规定的要求,严格按规程办事,保证管子内壁表面的清洁度。对于湿度较大的管子内壁,应提前预热,清除管内湿气。
3、选用高效的内减阻涂层喷涂工艺。可以适当采用高压无气体的喷涂方法,或者采用高压喷射速度较快的喷枪喷涂,使涂料瞬间变成细小颗粒状涂覆在管子内壁,同时保证隔绝水分。喷涂过程中,要保证喷枪喷涂的速度和管子旋转的速度达到匹配,减少不必要缺陷的产生。
4、产品质量最终检验的控制。当管子防腐内涂层涂覆完成并通过固化炉固化后,对产品要做细致的检验。在专用灯光照射下,对流滴,气泡,缩孔,外观形状等一一检测,有问题的从中选出,再进行下一步的补涂覆流程。同时也要对管子内减阻涂层厚度全面检查,必须保证涂覆厚度一致。
6结语
本文对防腐管内减阻涂层技术基本原理、生产工艺流程、常见的缺陷做了简单的阐释,同时对质量控制措施做了分析。通过有效的质量控制措施,可以在一定程度上提高内减阻涂层的质量及防腐管整体的质量。我们还需要在实际中探索更高效、更先进的涂层涂覆工艺,不断提升内减阻涂层质量。
参考文献
[1]杜建伟,张静.减阻耐磨涂料在输气管道上涂装时的问题探讨[J].特种涂料与涂装特刊,2006(7):35-36.
[2]崔超,刘忠胜.内减阻技术简述及涂层缺陷与对策[J].现代涂料与涂装,2007,10(7):50-52.
[3]崔超,刘忠胜,陈明,孙水涛.影响内减阻涂层质量因素分析与对策探讨[J].防腐保温技术,2008,3(16).
[4]赵炳刚,陈群尧,胡士信.石油工业涂料与涂装技术[M].北京:化学工业出版社,2002.