CN101936442A - 钢制管道聚烯烃防腐层补口的方法和由该方法获得的产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢制管道聚烯烃防腐层的补口的方法，该方法包括如下步骤：在钢制管道聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆纤维增强复合材料；在纤维增强复合材料的外面包覆防腐材料。补口的区域包括聚烯烃防腐层之间的裸露钢管区域以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层区域。本发明还提供管道组件，其包括：钢制管道、钢制管道外的聚烯烃防腐层、聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆的纤维增强复合材料、以及在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料。本发明的方法简便可行、可靠有效。

Description

钢制管道聚烯烃防腐层补口的方法和由该方法获得的产品

技术领域

本发明一般涉及用于管道防腐层补口的方法和获得的产品，具体说，本发明涉及钢制管道聚烯烃防腐层补口的方法和由该方法获得的产品。

技术背景

埋地长输钢质管道目前大多采用3层聚烯烃作为防腐层，这是较理想的防腐方式，广泛应用于长输管道工程中。在车间预制涂覆好防腐层的管线在现场采用焊接方式连接起来，对焊接部位的涂装防腐，称为补口。这是补口的一般意义。本发明中所述的补口还包括对破损或有缺陷的防腐层进行补伤、修复。补口的位置是钢制聚烯烃防腐层管道的连接部位，也是保证管道防腐完整性的重要环节，同时也是整条管道防腐层质量最薄弱的环节。3层聚烯烃防腐管道的补口技术目前仍采用热收缩带套或液体环氧涂层加热收缩带(套)两种方式，即先在钢管表面涂敷液体环氧底漆，再在其外粘接热收缩带。热收缩带的粘接覆盖两个部位，一是与环氧底漆粘接；另一处是与防腐层的聚烯烃(PE)粘接。对于管道补口部位，很难保证预热温度能均匀地达到预定温度，这两种补口方式不能使补口部位防腐层与管体防腐层熔结在一起，在温度及土壤应力的作用下，补口部位防腐层与管体的粘接遭到破坏而出现缺陷，使补口部位防腐效果达不到3层聚烯烃防腐层的要求，致使管道的整体防腐等级降低。正是因为热收缩带在施工时需要加热，由于现场条件限制或施工人员施工水平的限制，才会导致热收缩带加热不均匀、褶皱多，在土壤应力等作用下，造成热收缩带破裂，腐蚀严重。热收缩带破损会导致脱壳，极易使腐蚀介质浸入到钢管表面，从而发生钢管的严重腐蚀。

应当理解，虽然本发明主要针对钢制管道聚烯烃防腐层的连接部位。但是，本发明中所说的补口绝不仅限于钢制管道聚烯烃防腐层的连接部位，其也可以是其他设备或者附属设施的防腐层的连接部位。

发明内容

本发明的目的包括提供一种简便可行、可靠有效的补口新方法和产品，解决现有技术中因材料性能、现场条件限制或施工人员施工水平的限制，导致现有补口材料容易破裂、脱壳，进而导致管道腐蚀的严重问题。本发明中所说的补口为广义的含义，其包括对破损或有缺陷的防腐层进行补伤或修复。本发明中所述的补口的区域是指聚烯烃防腐层中间的裸露钢管以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层，即需要进行补口的区域。

本发明提供一种钢制管道聚烯烃防腐层的补口的方法，该方法包括如下步骤：

(1)在钢制管道聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆纤维增强复合材料；

(2)在纤维增强复合材料的外面包覆防腐材料；

其中补口的区域包括聚烯烃防腐层之间的裸露钢管区域以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层区域。

优选，步骤(1)之前还包括如下步骤：对裸露钢管区域进行表面处理以提高界面结合力。

优选，表面处理的方法包括除油、除锈、磷化、偶联剂偶联和钝化中的一种或者多种。

优选，步骤(1)中使用的纤维增强复合材料的长度延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，纤维增强复合材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料。

优选，步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方式为以下方式中的任意一种：

首先在中间部分缠绕纤维增强复合材料，然后在两侧部分缠绕纤维增强复合材料；

首先在中间部分缠绕纤维增强复合材料，然后在两侧部分缠绕纤维增强复合材料，缠绕在两侧部分上的纤维增强复合材料部分与在中间部分缠绕的纤维增强复合材料有部分重叠；

从一侧向另一侧缠绕纤维增强复合材料。

优选，在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面要包覆纤维增强复合材料的区域中进行以下步骤：在所述聚烯烃防腐层上面涂覆胶黏剂；然后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤。

优选，聚烯烃防腐层的上面包覆纤维增强复合材料之前还包括如下步骤：对所述聚烯烃防腐层进行表面处理，以提高界面结合力。

优选，所述表面处理包括电晕处理、火焰处理、化学处理液处理、等离子处理、多晶核化、表面接枝法、加热、打毛、偶联剂偶联中的一种或者多种的组合。

优选，在所述聚烯烃防腐层上面涂覆胶黏剂之后立即进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤，或在胶黏剂表干后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤，或在胶黏剂实干后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤。

优选，在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料的长度为a)与纤维增强复合材料的长度相同，或者b)延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，防腐材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即所述聚烯烃防腐层上面也包覆一定长度的防腐材料。

优选，在纤维增强复合材料上面和所述聚烯烃防腐层上面包覆一定长度的防腐材料包括如下步骤：

1)在纤维增强复合材料表面或所述聚烯烃防腐层的表面涂覆胶黏剂；

2)在胶黏剂外面包覆防腐材料。

优选，在包覆所述防腐材料之前还包括如下步骤：对纤维增强复合材料或所述聚烯烃防腐层进行表面处理以提高界面结合力。

优选，所述表面处理包括打毛、除油、偶联剂偶联、电晕处理、火焰处理、化学处理液处理、等离子处理、多晶核化、表面接枝法中的一种或者几种的组合。

优选，步骤2)在步骤1)之后立即进行，或在胶黏剂表干后包覆防腐材料，或在胶黏剂实干后包覆防腐材料。

优选，胶黏剂包括热熔胶、丙烯酸类(改性丙烯酸类)胶黏剂、聚氨酯类胶黏剂，优选热熔胶。

优选，热熔胶包括乙烯-醋酸乙烯共聚体型(简称EVA型)热熔胶、改性乙烯-醋酸乙烯共聚体型(简称改性EVA型)热熔胶、聚酰胺类(PA)热熔胶、聚酯型(PET)类热熔胶、聚氨酯(PU)型热熔胶、热塑性弹性体(SDS)型热熔胶。

优选，步骤(2)进一步包括以下步骤：将未加热的防腐材料包覆完毕后，在防腐材料两边粘贴密封条，再将密封膜粘在密封条上，将整个补口部位密封，用真空泵抽真空，将补口部位压紧，之后开始加热补口部位。

优选，加热补口部位的步骤为用电加热装置加热补口部位，温度到达热熔胶熔化并能从边缘溢出的温度，去掉电加热装置，开始抽真空，边抽真空边向两边赶空气同时将防腐材料表面压平；补口部位自然冷却，冷却过程继续赶压空气，伴随间断抽空气，直到所述防腐材料完全冷却固化。

优选，所述电加热装置是加热带、加热片、加热套、中频感应加热和远红外加热装置中的任何一种。

优选，步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方法为湿法铺设，其中所述湿法铺设的步骤包括：

(A)在需要补口的区域表面涂刷可固化聚合物；

(B)铺设纤维，并滚压，使得可固化聚合物均匀浸渍所述的纤维；

任选地重复(A)和(B)多次，然后进行固化。

优选，步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方法包括干法铺设，其中所述干法铺设的步骤包括：

(A)在纤维表面浸涂可固化聚合物，制成纤维预浸料；

(B)需要补口的区域铺设一层或多层步骤(A)得到的纤维预浸料，然后进行固化。

优选，所述的纤维增强复合材料包括玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、超高分子量聚烯烃纤维增强复合材料和硼纤维增强复合材料中的一种或者多种。

优选，所述的纤维是连续纤维，选自单向纤维、正交或斜交的无纬布叠层、二维织物层合和多向编织纤维材料中的一种或者多种的组合；其中所述各层纤维增强复合材料沿管道铺设的方式为以下方式中的一种或者多种方式的组合：轴向铺设、环向铺设、以一定角度铺设。

优选，所述的可固化聚合物包括基体材料以及辅助材料；基体材料选自热固性树脂、热塑性树脂及高性能树脂；辅助材料选自固化剂、偶联剂、引发剂、稀释剂、交联剂、阻燃剂、阻聚剂、抗静电剂、光稳定剂以及填料；其中所述的热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰胺树脂、有机硅树脂、烯丙基树脂或它们的改性树脂。

优选，防腐材料包括聚烯烃防腐材料、防腐带与防腐胶带、收缩带。

优选，聚烯烃防腐材料包括聚乙烯、聚丙烯、双层结构聚乙烯(底层为粘结剂、面层为聚乙烯)、三层结构聚乙烯(底层为环氧防腐层、中间层为粘结剂、外层为聚烯烃)；防腐带与防腐胶带包括聚乙烯胶粘带、煤焦油防腐带、石油沥青防腐带、聚乙烯冷缠带、聚丙烯冷缠带、粘弹体防腐胶带；热收缩套(带)包括交联聚乙烯热收缩套(带)。

优选，在步骤(1)之前还包括以下步骤：a)利用三个加热带对需要补口的区域两边和中间同时进行加热，b)加热到一定温度，中间的加热带去掉，两边的加热带继续加热；在步骤(2)之后包含以下步骤：用加热带对补口的区域进行加热，并利用聚氨酯保温瓦进行保温，使补口保温一定时间，保证树脂充分固化。

本发明还提供一种由本发明的方法获得的管道组件，其中所述管道组件包括：钢制管道、钢制管道外的聚烯烃防腐层、聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆的纤维增强复合材料、以及在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料，其中补口的区域包括聚烯烃防腐层之间的裸露钢管区域以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层区域。

优选，纤维增强复合材料的长度延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，纤维增强复合材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料。

优选，在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料的长度延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，防腐材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即所述聚烯烃防腐层上面也包覆一定长度的防腐材料。

本发明所述的管道包括直管、弯管、三通等管道或管件。

本发明的补口的材料与基体例如管道表面粘接强度高、耐阴极剥离性好、不渗水、耐化学腐蚀性强。

本发明的补口材料与原防腐层的聚烯烃(PE)粘接均匀有效，强度高。本发明的方法操作工序简单固定，极大减少因现场条件限制或施工人员施工水平的限制导致的热收缩带加热不均匀的现象，大幅度提高施工质量。

附图说明

下面将结合如下附图详细地描述本发明。

图1为补口修补前结构的示意图。

图2为用复合材料缠绕钢管和防腐层处的示意图。

图3为补口外部的热收缩带的示意图。

图4为加了真空膜后热收缩带紧贴在管道上的示意图。

图5为用电加热装置加热补口处热收缩带的示意图。

图6为热收缩带热后用真空泵抽真空的示意图。

具体实施方式：

本发明提供一种钢制管道聚烯烃防腐层的补口的方法，该方法包括如下步骤：

(1)在钢制管道聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆纤维增强复合材料；

(2)在纤维增强复合材料的外面包覆防腐材料；

其中补口的区域包括聚烯烃防腐层之间的裸露钢管区域以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层区域。

步骤(1)之前还可以包括如下步骤：对裸露钢管区域进行表面处理以提高界面结合力。

表面处理的方法可以包括除油、除锈、磷化、偶联剂偶联和钝化中的一种或者多种。

步骤(1)中使用的纤维增强复合材料的长度可以延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，纤维增强复合材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料。

步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方式可以为以下方式中的任意一种：

首先在中间部分缠绕纤维增强复合材料，然后在两侧部分缠绕纤维增强复合材料；

首先在中间部分缠绕纤维增强复合材料，然后在两侧部分缠绕纤维增强复合材料，缠绕在两侧部分上的纤维增强复合材料部分与在中间部分缠绕的纤维增强复合材料有部分重叠；

从一侧向另一侧缠绕纤维增强复合材料。

在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面要包覆纤维增强复合材料的区域中进行以下步骤：在所述聚烯烃防腐层上面涂覆胶黏剂；然后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤。

聚烯烃防腐层的上面包覆纤维增强复合材料之前还可以包括如下步骤：对所述聚烯烃防腐层进行表面处理，以提高界面结合力。

所述表面处理可以包括电晕处理、火焰处理、化学处理液处理、等离子处理、多晶核化、表面接枝法、加热、打毛、偶联剂偶联中的一种或者多种的组合。

在所述聚烯烃防腐层上面涂覆胶黏剂之后可以立即进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤，或在胶黏剂表干后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤，或在胶黏剂实干后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤。

在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料的长度可以为a)与纤维增强复合材料的长度相同，或者b)延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，防腐材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即所述聚烯烃防腐层上面也包覆一定长度的防腐材料。

在纤维增强复合材料上面和所述聚烯烃防腐层上面包覆一定长度的防腐材料可以包括如下步骤：

1)在纤维增强复合材料表面或所述聚烯烃防腐层的表面涂覆胶黏剂；

2)在胶黏剂外面包覆防腐材料。

在包覆所述防腐材料之前还可以包括如下步骤：对纤维增强复合材料或所述聚烯烃防腐层进行表面处理以提高界面结合力。

所述表面处理可以包括打毛、除油、偶联剂偶联、电晕处理、火焰处理、化学处理液处理、等离子处理、多晶核化、表面接枝法中的一种或者几种的组合。

步骤2)可以在步骤1)之后立即进行，或在胶黏剂表干后包覆防腐材料，或在胶黏剂实干后包覆防腐材料。

胶黏剂可以包括热熔胶、丙烯酸类(改性丙烯酸类)胶黏剂、聚氨酯类胶黏剂，优选热熔胶。

热熔胶可以包括乙烯-醋酸乙烯共聚体型(简称EVA型)热熔胶、改性乙烯-醋酸乙烯共聚体型(简称改性EVA型)热熔胶、聚酰胺类(PA)热熔胶、聚酯型(PET)类热熔胶、聚氨酯(PU)型热熔胶、热塑性弹性体(SDS)型热熔胶。

步骤(2)可以进一步包括以下步骤：将未加热的防腐材料包覆完毕后，在防腐材料两边粘贴密封条，再将密封膜粘在密封条上，将整个补口部位密封，用真空泵抽真空，将补口部位压紧，之后开始加热补口部位。

加热补口部位的步骤可以为用电加热装置加热补口部位，温度到达热熔胶熔化并能从边缘溢出的温度，去掉电加热装置，开始抽真空，边抽真空边向两边赶空气同时将防腐材料表面压平；补口部位自然冷却，冷却过程继续赶压空气，伴随间断抽空气，直到所述防腐材料完全冷却固化。

所述电加热装置可以是加热带、加热片、加热套、中频感应加热和远红外加热装置中的任何一种。

步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方法可以为湿法铺设，其中所述湿法铺设的步骤包括：

(A)在需要补口的区域表面涂刷可固化聚合物；

(B)铺设纤维，并滚压，使得可固化聚合物均匀浸渍所述的纤维；

任选地重复(A)和(B)多次，然后进行固化。

步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方法可以包括干法铺设，其中所述干法铺设的步骤包括：

(A)在纤维表面浸涂可固化聚合物，制成纤维预浸料；

(B)需要补口的区域铺设一层或多层步骤(A)得到的纤维预浸料，然后进行固化。

所述的纤维增强复合材料可以包括玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、超高分子量聚烯烃纤维增强复合材料和硼纤维增强复合材料中的一种或者多种。

所述的纤维可以是连续纤维，选自单向纤维、正交或斜交的无纬布叠层、二维织物层合和多向编织纤维材料中的一种或者多种的组合；其中所述各层纤维增强复合材料沿管道铺设的方式为以下方式中的一种或者多种方式的组合：轴向铺设、环向铺设、以一定角度铺设。

所述的可固化聚合物可以包括基体材料以及辅助材料；基体材料选自热固性树脂、热塑性树脂及高性能树脂；辅助材料选自固化剂、偶联剂、引发剂、稀释剂、交联剂、阻燃剂、阻聚剂、抗静电剂、光稳定剂以及填料；其中所述的热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰胺树脂、有机硅树脂、烯丙基树脂或它们的改性树脂。

防腐材料可以包括聚烯烃防腐材料、防腐带与防腐胶带、收缩带。

聚烯烃防腐材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、双层结构聚乙烯(底层为粘结剂、面层为聚乙烯)、三层结构聚乙烯(底层为环氧防腐层、中间层为粘结剂、外层为聚烯烃)；防腐带与防腐胶带包括聚乙烯胶粘带、煤焦油防腐带、石油沥青防腐带、聚乙烯冷缠带、聚丙烯冷缠带、粘弹体防腐胶带；热收缩套(带)包括交联聚乙烯热收缩套(带)。目前国内外最常用的热收缩(套)带是在交联聚乙烯基材上涂覆一定厚度的EVA型热熔胶而制成。

在步骤(1)之前还可以包括以下步骤：a)利用三个加热带对需要补口的区域两边和中间同时进行加热，b)加热到一定温度，中间的加热带去掉，两边的加热带继续加热；在步骤(2)之后包含以下步骤：用加热带对补口的区域进行加热，并利用聚氨酯保温瓦进行保温，使补口保温一定时间，保证树脂充分固化。

本发明还提供一种由本发明的方法获得的管道组件，其中所述管道组件包括：钢制管道、钢制管道外的聚烯烃防腐层、聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆的纤维增强复合材料、以及在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料，其中补口的区域包括聚烯烃防腐层之间的裸露钢管区域以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层区域。

纤维增强复合材料的长度可以延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，纤维增强复合材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料。

在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料的长度可以延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，防腐材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即所述聚烯烃防腐层上面也包覆一定长度的防腐材料。

本发明所述的管道包括直管、弯管、三通等管道或管件。

本发明提供了一种钢制管道聚烯烃防腐层的补口的方法，该方法包括如下步骤：

(1)在钢制管道聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆纤维增强复合材料；

(2)在纤维增强复合材料的外面包覆防腐材料。

本发明可以进一步细分为以下步骤：

(1)裸露钢管部位经喷砂或打磨等表面处理；(2)在钢管表面涂覆一层胶粘树脂，继而缠绕一层与裸露钢管等宽的纤维布，边缠绕边用滚刷将纤维布与树脂粘紧，同时将空气赶出。一层树脂一层纤维布缠绕，直缠至与防腐层厚度等同为止。此时钢管被纤维布和树脂裹紧，同时溢出的树脂将纤维布与防腐层的缝隙填满。(3)补口两端防腐层聚烯烃表面经火焰处理，即用大火将聚烯烃烤制到100℃，持续10分钟，直到表面发亮并触感弹性；或者聚烯烃表面深度打毛(深度大于2mm)；(4)聚烯烃表面处理后先在其表面涂上熔融的热熔胶，再缠绕预浸胶粘树脂的纤维。(5)待纤维和树脂半固化(或不固化)时将热收缩带包在其外；(6)在热收缩带外表面两侧边缘部位贴上密封条，粘上密封膜，在密封膜内3:00和9:00的位置放置两个抽气嘴。先将密封膜初步抽真空，保证热收缩带平整紧压在管道外面，即关掉真空泵；(7)用电加热装置加热补口部位(此电加热装置是指加热带、加热片、加热套和中频感应加热装置等)，温度到达150℃左右，去掉电加热装置，开始抽真空，边抽真空边向两边赶空气同时将热收缩带表面压平；(8)补口部位自然冷却，冷却过程继续赶压空气，伴随间断短时抽空气，直到其完全冷却固化。

本发明又提供了一种用上述复合材料和热收缩带补口的钢质管道聚烯烃防腐层(聚烯烃)管道产品。用该材料和制作方法制备的补口产品，大幅度提高了施工质量，很好地保护了钢管，并且该方法简便可行有效。

本发明提供的用于钢质管道聚烯烃防腐层补口部位钢管表面的防腐材料可以是胶粘树脂和纤维布(与玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等相关的纤维)复合而成的复合材料，用该材料替代传统补口方法中钢管表面涂刷的无溶剂环氧底漆。聚烯烃表面涂抹熔融的热熔胶与复合材料粘接，替代传统补口方法中聚烯烃表面涂刷的环氧底漆。

图2示出了本发明的一个实施例。补口结构如图1所示，由聚烯烃防腐层1和裸露的钢管2构成。用胶粘树脂和纤维复合而成的复合材料3缠绕在裸露的钢管2外面。在缠绕之前，可以首先对钢管表面喷砂处理，也可以用打磨处理等方法；在钢管2表面涂覆一层胶粘树脂，继而缠绕一层与裸露钢管2等宽的纤维布，边缠绕边用滚刷将纤维布与树脂粘紧，同时将空气赶出。每一层纤维布都要被树脂完全浸溃，同时滚刷将多余的树脂滚到纤维布两边。就这样一层树脂一层纤维布，直缠至与防腐层1厚度等同为止。此时钢管被复合材料3裹紧，同时溢出的树脂将纤维布与防腐层1的缝隙填满。补口两端与防腐层的聚烯烃(PE)的粘接步骤可以是：先对聚烯烃表面4用火焰表面处理，再涂上熔融的热熔胶，再将浸渍胶粘树脂的纤维布包覆在聚烯烃表面4上并以2cm的宽度5搭接缠在中间复合材料上。然后包覆热收缩带6作为防腐材料，如图3所示。

采用上述实施例具有下述优点：钢管表面缠绕纤维和胶粘树脂的复合材料3比传统的环氧底漆对钢管2更具保护性，此复合材料3与钢管2表面粘接强度高、耐阴极剥离性好、不渗水、耐化学腐蚀性强。即使热收缩带开裂，也不会在短时间内腐蚀到钢管。该补口的防腐等级等同于钢质管道聚烯烃防腐层。这种补口方法不需加热钢管，简化了施工工序。将聚烯烃表面4处涂抹热熔胶和缠绕浸胶纤维，此法保证了热收缩带与聚烯烃的有效粘接，降低了施工中对材料的要求。

图4示出本发明的另一个实施例。补口处钢管缠绕了复合材料3后，将热收缩带6包在其外。用密封条8将无色透明的密封膜7粘在热收缩带边缘，将热收缩带包起(如图4所示)，在密封膜7内分别在3:00和9:00的位置了两个抽气嘴11，用真空泵12对密封膜7抽真空(如图6所示)。密封膜7挤压热收缩带6，将其紧压在管道表面，如图4所示。热收缩带6被压紧后，在密封膜7外用电加热装置9加热，用温控仪10将补口部位热收缩带的加热温度控制在热熔胶熔化温度150℃左右；将钢管2温度控制在80℃左右，保温10-15分钟，关掉加热电源取下电加热装置9。再次对密封膜7抽真空，边抽真空边向两边挤压空气，直至热熔胶从边缘溢出，便停止抽真空。补口部位自然冷却，冷却过程继续赶压空气，伴随间断短时抽空气，直到其完全冷却固化。

采用上述实施例具有下述优点：加热的工序采用电加热装置7直接加热补口部位的方法，替代了传统的明火加热，减小了现场施工不能动火的局限性。同时用真空泵12抽真空的方法使真空膜7将热收缩带6紧紧挤压在管道表面，可使热收缩带6粘接更均匀。先加热后抽真空，将空气赶出来同时将热收缩带6粘得更紧。此方法操作工序简单固定，极大减少因现场条件限制(不具备动明火条件)或施工人员施工水平的限制导致的热收缩带加热不均匀的现象，大幅度提高施工质量。

对于本发明中使用的热熔胶进一步说明如下。热熔胶以热塑性树脂为基体，按照基料化学组成，热熔胶可分为乙烯-醋酸乙烯共聚体型(简称EVA型)、聚酰胺类(PA)热熔胶、聚酯(PET)类热熔胶和聚氨酯(PU)型等多种，其中最主要的是EVA型。

改性EVA热熔胶的基本配方(质量份数)可以为：EVA树脂100；在EVA上接枝马来酸酐MAH 14；CS石油树脂45；液体石蜡10；碳黑5；有机蒙脱土OMMT，3；BHT抗氧剂2；过氧化二异丙苯DCP 1.5。

聚酰胺(PA)热熔胶具有良好的柔韧性，耐油性和胶接性能。其组分可以为(质量份数)：低软化点聚酰胺树脂：71；邻苯二甲酸二丁脂(DBP)：12；618#：2.0；松香：13.4；超支化聚酯1.0。

聚酯(PET)类热熔胶配方(质量份数)可以为：聚己二酸乙二酯：89；甘油马来化聚异丁烯：10；MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)、含有一定比例纯MDI与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物(聚合MDI)以及纯MDI与聚合MDI的改性物的总称)：11。

聚氨酯(PU)型热熔胶配方(质量份数)可以为：六次甲基二异氰酸酯(HDI)：35.0；1，6-己二醇：13.2；新戊二醇：7.8；聚酯多元醇：40；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，5.0。

本发明所述的管道包括直管、弯管、三通等管道或管件。

本发明的方法中，用电加热装置取代常用的明火烤制补口热收缩带进行粘接；用树脂和纤维的复合材料粘接在钢管表面和聚烯烃表面替代常用的环氧底漆；用抽真空法挤压并抽紧补口热收缩带。本发明使得复合材料与钢管表面粘接紧密，其剪切强度和阴极剥离性能均超过环氧底漆的；复合材料缠绕在聚烯烃表面，保证了热收缩带与聚烯烃的有效粘接，降低了施工中对材料的要求；电加热装置直接加在补口部位，使热收缩带上的热熔胶均匀融化、均匀粘覆；用抽真空法挤压补口热收缩带，保证补口粘接质量。同时作业速度快、便捷、效率高，较好地解决了管道聚烯烃防腐层补口粘接的技术问题。

以上已详细描述了本发明的实施方案，对本领域技术人员来说很显然可以做很多改进和变化而不会背离本发明的基本精神。所有这些变化和改进都在本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种钢制管道聚烯烃防腐层的补口的方法，该方法包括如下步骤：

(1)在钢制管道聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆纤维增强复合材料；

(2)在纤维增强复合材料的外面包覆防腐材料；

其中补口的区域包括聚烯烃防腐层之间的裸露钢管区域以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层区域。

2.如权利要求1中所述的方法，其中步骤(1)之前还包括如下步骤：对裸露钢管区域进行表面处理以提高界面结合力。

3.如权利要求2中所述的方法，其中表面处理的方法包括除油、除锈、磷化、偶联剂偶联和钝化中的一种或者多种。

4.如权利要求1中所述方法，其中步骤(1)中使用的纤维增强复合材料的长度延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，纤维增强复合材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料。

5.如权利要求4中所述方法，其中步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方式为以下方式中的任意一种：

首先在中间部分缠绕纤维增强复合材料，然后在两侧部分缠绕纤维增强复合材料；

首先在中间部分缠绕纤维增强复合材料，然后在两侧部分缠绕纤维增强复合材料，缠绕在两侧部分上的纤维增强复合材料部分与在中间部分缠绕的纤维增强复合材料有部分重叠；

从一侧向另一侧缠绕纤维增强复合材料。

6.如权利要求4-5中任意一项所述的方法，其中在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面要包覆纤维增强复合材料的区域中进行以下步骤：在所述聚烯烃防腐层上面涂覆胶黏剂；然后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤。

7.如权利要求4-5中任意一项所述的方法，其中聚烯烃防腐层的上面包覆纤维增强复合材料之前还包括如下步骤：对所述聚烯烃防腐层进行表面处理，以提高界面结合力。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述表面处理包括电晕处理、火焰处理、化学处理液处理、等离子处理、多晶核化、表面接枝法、加热、打毛、偶联剂偶联中的一种或者多种的组合。

9.如权利要求6中所述的方法，其中在所述聚烯烃防腐层上面涂覆胶黏剂之后立即进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤，或在胶黏剂表干后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤，或在胶黏剂实干后进行所述的在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料的步骤。

10.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料的长度为a)与纤维增强复合材料的长度相同，或者b)延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，防腐材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即所述聚烯烃防腐层上面也包覆一定长度的防腐材料。

11.如权利要求10中所述的方法，其中在纤维增强复合材料上面和所述聚烯烃防腐层上面包覆一定长度的防腐材料包括如下步骤：

1)在纤维增强复合材料表面或所述聚烯烃防腐层的表面涂覆胶黏剂；

2)在胶黏剂外面包覆防腐材料。

12.如权利要求11中所述的方法，其中在包覆所述防腐材料之前还包括如下步骤：对纤维增强复合材料或所述聚烯烃防腐层进行表面处理以提高界面结合力。

13.如权利要求12中所述的方法，其中所述表面处理包括打毛、除油、偶联剂偶联、电晕处理、火焰处理、化学处理液处理、等离子处理、多晶核化、表面接枝法中的一种或者几种的组合。

14.如权利要求11中所述的方法，其中步骤2)在步骤1)之后立即进行，或在胶黏剂表干后包覆防腐材料，或在胶黏剂实干后包覆防腐材料。

15.如权利要求6和11中的任意一项中所述的方法，其中胶黏剂包括热熔胶、丙烯酸类胶黏剂、聚氨酯类胶黏剂，优选热熔胶。

16.如权利要求15中所述的方法，其中热熔胶包括乙烯-醋酸乙烯共聚体型热熔胶、改性乙烯-醋酸乙烯共聚体型热熔胶、聚酰胺类热熔胶、聚酯型类热熔胶、聚氨酯型热熔胶、热塑性弹性体型热熔胶。

17.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中步骤(2)进一步包括以下步骤：将未加热的防腐材料包覆完毕后，在防腐材料两边粘贴密封条，再将密封膜粘在密封条上，将整个补口部位密封，用真空泵抽真空，将补口部位压紧，之后开始加热补口部位。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于加热补口部位的步骤为用电加热装置加热补口部位，温度到达热熔胶熔化并能从边缘溢出的温度，去掉电加热装置，开始抽真空，边抽真空边向两边赶空气同时将防腐材料表面压平；补口部位自然冷却，冷却过程继续赶压空气，伴随间断抽空气，直到所述防腐材料完全冷却固化。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述电加热装置是加热带、加热片、加热套、中频感应加热和远红外加热装置中的任何一种。

20.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方法为湿法铺设，其中所述湿法铺设的步骤包括：

(A)在需要补口的区域表面涂刷可固化聚合物；

(B)铺设纤维，并滚压，使得可固化聚合物均匀浸渍所述的纤维；

任选地重复(A)和(B)多次，然后进行固化。

21.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中步骤(1)中包覆纤维增强复合材料的方法包括干法铺设，其中所述干法铺设的步骤包括：

(A)在纤维表面浸涂可固化聚合物，制成纤维预浸料；

(B)需要补口的区域铺设一层或多层步骤(A)得到的纤维预浸料，然后进行固化。

22.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中所述的纤维增强复合材料包括玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、超高分子量聚烯烃纤维增强复合材料和硼纤维增强复合材料中的一种或者多种。

23.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中所述的纤维是连续纤维，选自单向纤维、正交或斜交的无纬布叠层、二维织物层合和多向编织纤维材料中的一种或者多种的组合；其中所述各层纤维增强复合材料沿管道铺设的方式为以下方式中的一种或者多种方式的组合：轴向铺设、环向铺设、以一定角度铺设。

24.按照权利要求20所述的方法，其中所述的可固化聚合物包括基体材料以及辅助材料；基体材料选自热固性树脂、热塑性树脂及高性能树脂；辅助材料选自固化剂、偶联剂、引发剂、稀释剂、交联剂、阻燃剂、阻聚剂、抗静电剂、光稳定剂以及填料；其中所述的热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰胺树脂、有机硅树脂、烯丙基树脂或它们的改性树脂。

25.按照权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中防腐材料包括聚烯烃防腐材料、防腐带与防腐胶带、收缩带。

26.按照权利要求25所述的方法，其中聚烯烃防腐材料包括聚乙烯、聚丙烯、底层为粘结剂而面层为聚乙烯的双层结构聚乙烯、底层为环氧防腐层而中间层为粘结剂而外层为聚烯烃的三层结构聚乙烯；防腐带与防腐胶带包括聚乙烯胶粘带、煤焦油防腐带、石油沥青防腐带、聚乙烯冷缠带、聚丙烯冷缠带、粘弹体防腐胶带；热收缩带包括交联聚乙烯热收缩带。

27.如权利要求1所述的方法，在步骤(1)之前还包括以下步骤：a)利用三个加热带对需要补口的区域两边和中间同时进行加热，b)加热到一定温度，中间的加热带去掉，两边的加热带继续加热；在步骤(2)之后包含以下步骤：用加热带对补口的区域进行加热，并利用聚氨酯保温瓦进行保温，使补口保温一定时间，保证树脂充分固化。

28.一种由权利要求1所述的方法获得的管道组件，其中所述管道组件包括：钢制管道、钢制管道外的聚烯烃防腐层、聚烯烃防腐层之间的补口的区域包覆的纤维增强复合材料、以及在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料，其中补口的区域包括聚烯烃防腐层之间的裸露钢管区域以及任选的与裸露钢管相邻的一定长度的聚烯烃防腐层区域。

29.如权利要求28所述的管道组件，其中，纤维增强复合材料的长度延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，纤维增强复合材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即在与所述裸露钢管相邻的所述聚烯烃防腐层区域上面包覆一定长度的纤维增强复合材料。

30.如权利要求28或29所述的管道组件，其中，在纤维增强复合材料的外面包覆的防腐材料的长度延伸到所述聚烯烃防腐层的上面，防腐材料与所述聚烯烃防腐层搭接一定的尺寸，即所述聚烯烃防腐层上面也包覆一定长度的防腐材料。

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