CN102052543A

CN102052543A - 一种复合pe粉末热喷涂石油天然气管道防腐涂层

Info

Publication number: CN102052543A
Application number: CN2009101985298A
Authority: CN
Inventors: 方军峰; 郭衡纲
Original assignee: SHANGHAI HILONG ANTI-CORROSION TECHNOLOGY ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI HILONG ANTI-CORROSION TECHNOLOGY ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-11

Abstract

本发明提供了一种复合PE粉末热喷涂石油天然气管道防腐涂层，该防腐涂层是在石油天然气管道的内壁或者外壁依次热喷涂低温固化环氧粉末(PBE)、热熔共聚物胶(AD)、改性PE/PP粉末三种涂料，在石油天然气管道的内壁或者外壁上形成共混界面的防腐涂层。所述的防腐涂层与石油天然气管道具有超高强度的剥离强度，克服了传统3PE防腐技术的AD/PE层间分离的缺陷，提高了管道的防腐蚀性能；所述的防腐涂层消除了阴极屏蔽区域，提高了阴极保护抗力，并降低了焊缝部位产生“翘边”缺陷，一次喷涂工艺还有效地降低了涂敷成本。

Description

一种复合PE粉末热喷涂石油天然气管道防腐涂层

技术领域

本发明涉及石油天然气管道的防腐领域，具体的说，是通过在石油天然气管道上喷涂不同涂料使石油天然气管道具有高性能防腐涂层的方法及其形成的防腐涂层。

背景技术

3PE防腐工艺是自上世纪九十年代后期引进到中国的，这项技术的引进改变了国内多年的使用沥青、煤焦沥青、环氧煤沥青等材料包覆埋地各类输送管线防腐蚀的工艺技术，使埋地管线的使用寿命大大延长，防腐层保护时间从平均十年左右，延长到三十年甚至更长的水平，随着3PE技术的不断推广，国内目前绝大多数的输送管线(包括原油、天然气、煤气、部分自来水管线)都采用了3PE的防腐技术。我国现在正处于能源(石油、天然气)管道建设的高峰阶段，西气东输一线、西气东输二线，中俄管线、中亚管线、漠大线以及中缅管线还包括即将要开始西气东输三线等国家重点工程都在如火如荼的进行着，绝大部分外防腐方式都是采用3PE防腐技术。据统计，我国目前约2万km以上的管道防腐采用的是3PE技术，而美国则拥有10万公里以上的原油和天然气输送管道，俄罗斯更是多达24万公里，由此可看出中国有着比美国、俄罗斯更大的市场需求，3PE用量的不断增加是不容置疑的。

传统的3PE防腐层的涂敷工艺是先加热钢管到190℃-220℃左右温度，然后向其表面喷涂环氧树脂粉末，在环氧粉末未完全开环固化之前涂覆胶粘剂层，同时缠绕黑色PE夹克料层，水冷、检测验收、外送安装。该生产工艺在吸收了环氧粉末附着力好的优点，又引入了聚乙烯机械性能强的优势使结合后的防腐层系统可适用于各种防腐性强多石方区等恶劣土壤环境。

但是随着国家长距离油气输送管道的高速发展，传统的3PE管道防腐技术已经不能适应高钢级、高压力、大输量、长寿命的要求。3PE防腐技术虽然具有不少优点，但是在生产过程中3PE防腐技术仍然存在一些问题亟待解决。首先，由于3PE防腐技术的胶粘剂和夹克料层是由挤出机挤出成膜直接包覆在钢管表面的，对钢管连接处不平整的焊缝不能充分接触，导致聚乙烯层侧向挤出在焊缝坡前涂层变薄和焊缝“后坡空鼓”缺陷，导致日后的使用过程中出现了阴极屏蔽区域，影响3PE的防腐性能，而且测向缠绕搭接可能形成腐蚀通道。其次，在涂覆过程中空气容易被包裹到3PE当中，使得3PE防腐层表面出现气泡。再次，在胶和夹克料的生产过程中，需要对其进行二次加热，不但需要消耗大量的电能，而且挤出机的混炼作用会对产品性能造成一定的损害，不利于产品性能的评估。最后，防腐厂停机后再开机的时候，需要对挤出机里的残余料进行清理，造成了大量的浪费，提高了防腐厂的运营成本。

热涂聚乙烯粉末防腐覆盖层技术在20世纪80年代就已经出现，并得到一定的应用。国内外的查新报告分析结果显示，从20世纪80年代开始，这项技术主要在日本得到应用和推广，川崎制铁株式会社采用热涂聚乙烯粉末技术进行熔接管段的覆盖层涂敷；三菱公司发明了聚乙烯粉末淋涂技术和淋涂装置；久保田铁工株式会社发明了内衬钢管防腐树脂涂敷技术，但只是内衬喷涂材料为环氧粉末和聚乙烯粉末的复合材料。钢质管道聚乙烯热涂敷技术俗称单层PE技术，是将改性的高密度、低密度或线性低密度聚乙烯粉末通过淋涂的方式涂敷在加热旋转的钢质管道表面，使其热融化，利用熔融液体自然流淌的性能，均匀地附着在金属表面上，经冷凝后形成严密的防腐覆盖层。该覆盖层一次成型，减少了涂敷施工工序，且不会造成焊缝处的挤压减薄，防腐性能优良。同时，覆盖层的厚度很好设定，对控制成本、提高经济效益具有显著的作用。目前，该涂层主要应用在输水管线，还没有石油天然气管道防腐层使用的案例，其原因是它在本质上是一种单层PE涂层。

发明内容

本发明的目的是克服现有的3PE防腐技术所存在的缺陷，提供一种剥离强度高、阴极保护力强、节约原材料并减少能源消耗的防腐方法以及该方法在石油天然气管道上形成的防腐涂层。本发明所采用的技术方案如下所述。

一种复合PE粉末热喷涂石油天然气管道防腐涂层，其特征在于，该防腐涂层是在石油天然气管道的内壁或者外壁依次热喷涂低温固化环氧粉末(PBE)、热熔共聚物胶(AD)、改性PE/PP粉末三种涂料，在石油天然气管道的内壁或者外壁上形成共混界面的防腐涂层。

其中，固化环氧粉末(PBE)、热熔共聚物胶(AD)、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的范围分别是5％-30％、10％-20％、50％-80％。

在一个优选的实施方式中，固化环氧粉末(PBE)、热熔共聚物胶(AD)、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的分别是10％、10％、80％。

在一个优选的实施方式中，固化环氧粉末(PBE)、热熔共聚物胶(AD)、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的分别是5％、15％、80％。

在一个优选的实施方式中，固化环氧粉末(PBE)、热熔共聚物胶(AD)、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的分别是30％、20％、50％。

其中，通过设置的喷枪排列的顺序和数量以及石油天然气管道的螺旋前进速度控制所述的防腐涂层的厚度。

发明人在研究中发现，喷涂原料的形态决定了施工工艺，并最终影响了产品的防腐性能，把热熔共聚物胶和改性PE/PP粉末化，像固化环氧粉末一样进行热喷涂，由于3层都用粉末进行涂覆，使各层间形成共混增加了层间的附着力，提高了使用性能，而且，热熔共聚物胶和改性PE/PP粉末化后，可以通过调节喷枪的个数来调节出料量，摆脱了原来管道涂覆速率受挤出机出料速率影响的缺点，提高了涂覆效率。

而且，经过上述喷涂工艺在石油天然气管道上形成的防腐涂层具有如下的特点：

1、由于层间的共混作用，防腐涂层与石油天然气管道具有超高强度的剥离强度，(25℃，≥200N/cm)，克服了传统3PE防腐技术的AD/PE层间分离的缺陷，提高了管道的防腐蚀性能；

2、避免了传统的3PE防腐技术侧向挤出在焊缝坡前涂层变薄和焊缝“后坡空鼓缺陷”，消除了阴极屏蔽区域，提高了阴极保护抗力，使得抗阴极剥离性能达到≤10mm(65℃，30d)；

3、涂在管道内壁上形成的内涂层还能减阻，提高流体效率；

4、克服了3PE防腐方法侧向缠绕搭接可能形成的腐蚀通道，大幅度降低了焊缝部位产生“翘边”缺陷；

5、由于采取了一次喷涂成型工艺，节约了30％以上材料和电力，从而有效地降低了涂敷成本。

具体实施方式

现结合具体实施例，对本发明做进一步的描述。

实施所用涂料：SN105低温固化环氧粉末、SN102和SN104热熔共聚物胶和SN101和SN103改性PE/PP粉末的生产技术路线和技术指标如下：

其中SN105环氧粉末技术路线：

通过选择合适的原材料、合适的比例进行混合，混合均匀后通过双螺杆挤出设备熔融挤出，在挤出过程中严格控制物料温度，挤出物料压片，破碎，然后磨粉，包装。生产流程如下：

原材料混合→投料分散→熔融挤出→压片冷却→破碎→磨粉→转动筛过滤→成品包装

SN105熔结环氧粉末技术指标：

SN102、SN104聚乙烯胶粉末技术路线：

通过选择合适的原材料、合适的比例进行混合，混合均匀后通过双螺杆挤出设备熔融挤出，经水冷拉条切粒后进入低温磨粉机磨粉，包装。生产流程如下：

原材料混合→投料分散→熔融挤出反应→拉条水冷→切粒→低温磨粉→转动筛过滤→成品包装

SN102粉末聚乙烯热熔胶技术指标：

项目	指标要求	产品性能	测试方法
				熔体流动速率(g/10min)	2.0-8.0	2.3-2.6	GB/T3682

断裂伸长率(％)	≥600	673	GB/T1040.2
				拉伸强度(MPa)	≥17	19	GB/T1040.2
低温脆化温度(℃)	≤-50	＜-50	GB/T5470
				密度(g/cm³)	0.91-0.94	0.927	GB/T4472
维卡软化点(℃)	≥90	110	GB/T1633
				含水率(％)	≤0.1	0.06	HG/T2751
氧化诱导期(min，200℃)	≥10	27	Q/SY GJX0106-2007

SN101聚乙烯\SN103粉末技术路线：

SN101粉末聚乙烯夹克料技术指标：

项目	指标要求	产品性能	测试方法
				熔体流动速率(g/10min)	0.7-1.1	0.9	GB/T3682
断裂伸长率(％)	≥600	664	GB/T1040.2
				拉伸强度(MPa)	≥20	31	GB/T1040.2
低温脆化温度(℃)	≤-50	＜-50	GB/T5470
				密度(g/cm³)	0.91-0.94	0.933	GB/T4472
维卡软化点(℃)	≥110	141	GB/T1633
				含水率(％)	≤0.1	0.06	HG/T2751
氧化诱导期(min，200℃)	≥10	35	Q/SY GJX0106-2007

复合PE粉末热喷涂的石油天然气管道防腐涂层技术路线：

进管检验→预热→抛光除锈→除锈检验→中频加热→粉末喷涂→水冷却→成品检验→管端打磨

实施例1

热喷涂的粉末化原料组分及其重量百分含量分别为：

SN105低温固化环氧粉末 10％

SN102热熔共聚物胶 10％

SN101改性PE/PP粉末 80％

将上述三种原料依次连续热喷涂在除锈后的石油天然气钢管表面，形成复合PE粉末热喷涂的石油天然气管道防腐涂层。

实施例2

热喷涂的粉末化原料组分及其重量百分含量分别为：

SN105低温固化环氧粉末 5％

SN102热熔共聚物胶 15％

SN101改性PE粉末 80％

实施例3

热喷涂的粉末化原料组分及其重量百分含量分别为：

SN105低温固化环氧粉末 30％

SN102热熔共聚物胶 20％

SN101改性PE粉末 50％

上述实施例制备得到的复合PE粉末热喷涂的石油天然气管道防腐涂层技术指标：

技术指标应符合GB/T23257-2009埋地钢质管道聚乙烯防腐层(Polyethylene coating for buried steel pipeline)性能指标的规定。高于GB/T23257-2009指标应符合表1的规定。

表1理化指标

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims

1.一种复合PE粉末热喷涂石油天然气管道防腐涂层，其特征在于，该防腐涂层是在石油天然气管道的内壁或者外壁依次热喷涂低温固化环氧粉末、热熔共聚物胶、改性PE/PP粉末三种涂料，在石油天然气管道的内壁或者外壁上形成共混界面的防腐涂层。

2.如权利要求1所述的防腐涂层，其特征在于，固化环氧粉末、热熔共聚物胶、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的范围分别是5％-30％、10％-20％、50％-80％。

3.如权利要求2所述的防腐涂层，其特征在于，固化环氧粉末、热熔共聚物胶、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的分别是10％、10％、80％。

4.如权利要求2所述的防腐涂层，其特征在于，固化环氧粉末、热熔共聚物胶、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的分别是5％、15％、80％。

5.如权利要求2所述的防腐涂层，其特征在于，固化环氧粉末、热熔共聚物胶、改性PE/PP粉末三种涂料的质量百分含量的分别是30％、20％、50％。

6.如权利要求2所述的防腐涂层，其特征在于，通过设置的喷枪排列的顺序和数量以及石油天然气管道的螺旋前进速度控制所述的防腐涂层的厚度。