CN102604495A - 一种用于管道补强修复的表面处理液及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可以修复补强和防腐的表面处理液及使用方法，包括磷化液和成膜液，其中，磷化液包括磷酸、亚铁氰化钾和溶剂1，成膜液包括聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、脱水蓖麻油、滑石粉、硫酸钴、二氧化锰和溶剂2，磷化液与成膜液重量比为2-3∶1，本发明提供的带锈转化表面处理液及方法可有效解决管道修复补强现场表面打磨处理不彻底和修复后修复层与管体发生脱粘等问题，大大减少补强修复管道表面处理工序，提高施工效率，降低人工打磨成本，有效增加修复层与管体的粘结力和防腐性能。

Description

一种用于管道补强修复的表面处理液及制备方法

技术领域

本发明属于管道修复领域，涉及一种用于管道补强修复的表面处理液及制备方法。

背景技术

在外界环境和输送介质的作用下，油气钢质管道会逐渐发生化学、电化学腐蚀，将会出现腐蚀、裂纹等管体缺陷，导致管道运行的安全性能下降，最终引发管道爆裂、泄漏等事故。为此美国运输部规定，当管道运行压力超过其指定最小屈服强的40％时，必须对管道的缺陷及各类损伤采用合适的方法进行修复。如何对检测到的管体缺陷进行有效地修复补强是确保管线安全运行和提高输送效益的关键技术措施。纤维复合材料修复补强技术是二十世纪九十年代发展起来的一种结构补强技术。该技术由于施工安全方便、不停输、不需要焊接作业、具有很好的可设计性和耐腐蚀性等优点在国际上深受重视，已广泛应用于钢质管道结构修复补强。

钢管表面处理是纤维复合材料修复补强技术的基础和关键，直接决定修复层和管体粘结力的好坏，表面处理不好将直接会造成修复材料与管体脱粘。缺陷表面及补强处管体表面处理参照国家标准《GB/T 8923-1988涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》，被修复表面应确保无油、无水，完全去掉缺陷部位的污物和氧化皮杂质，一般来说，目前各公司或研究单位均要求现场管道表面处理标准为打磨除锈St 3级或喷砂除锈Sa 2.5级。表面处理是否能达到施工规范要求直接影响工程质量的好坏。而现场表面处理时常见问题有：

(1)打磨工具很难接触到弥散腐蚀或腐蚀沟槽坑中的锈点并打磨干净。

(2)腐蚀严重的氧化皮很难彻底打磨去除。

(3)实际施工时，现场很难达到打磨除锈St3级，而现场喷砂除锈很难实现或无法实现。

(4)对电动钢丝刷难以打磨的部分表面，现场往往采用电动砂轮片打磨，在除锈的同时也损伤了管道本体，造成新的管道风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对弥散腐蚀或腐蚀沟槽坑中的锈点、氧化皮难打磨、电动砂轮片打磨除锈容易损伤管体等技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种可以提高效率、减低成本、修复补强和防腐效果的表面处理液及制备方法。

具体技术方案如下：

一种用于管道补强修复的表面处理液，包括磷化液和成膜液，其中，所述磷化液包括磷酸、亚铁氰化钾和溶剂1，所述成膜液包括聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、脱水蓖麻油、滑石粉、硫酸钴、二氧化锰和溶剂2，所述磷化液与所述成膜液重量比为2-3∶1，所述磷化液和所述成膜液具体配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸  70-90重量份  亚铁氰化钾  10-30重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

优选地，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸  89重量份  亚铁氰化钾  11重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

优选地，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸  70重量份  亚铁氰化钾  30重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

优选地，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸  90重量份  亚铁氰化钾  10重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

优选地，所述磷化液与所述成膜液重量比为2∶1。

进一步地，所述溶剂1为水、乙醇、异丙醇或正丁醇的任一一种。

进一步地，所述溶剂2为二甲苯和丁醇的混合液。

进一步地，所述溶剂2为2-5重量份的二甲苯和2-5重量份的丁醇的混合液。

优选地，所述聚乙烯醇缩丁醛的质量浓度为10％。

一种表面处理液的制备方法，包括如下步骤：

A 将70-90重量份的磷酸和10-30重量份的亚铁氰化钾加入到反应器1中，然后加入100重量份的溶剂1，搅拌，直至完全溶解，即得磷化液。

B 将70-90重量份的聚乙烯醇缩丁醛、5-10重量份的环氧树脂、1-5重量份的脱水蓖麻油、1-5重量份的滑石粉、0.1-0.5重量份的硫酸钴和0.1-0.5重量份的二氧化锰加入到反应器2中，再加入溶剂2，搅拌，直至溶解，即得成膜液。

C 将步骤A得到的所述磷化液和步骤B得到的所述成膜液按重量比为2-3∶1的配比关系混合均匀，即得。

优选地，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸  89重量份  亚铁氰化钾  11重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

优选地，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸  70重量份  亚铁氰化钾  30重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

优选地，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸  90重量份  亚铁氰化钾  10重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

优选地，所述磷化液与所述成膜液重量比为2∶1。

进一步地，所述溶剂1为水、乙醇、异丙醇或正丁醇的任一一种。

进一步地，所述溶剂2为二甲苯和丁醇的混合液。

进一步地，所述溶剂2为2-5重量份的二甲苯和2-5重量份的丁醇的混合液。

优选地，所述聚乙烯醇缩丁醛的质量浓度为10％。

本发明提供的用于管道补强修复的表面处理液可有效解决管道修复补强现场表面打磨处理不彻底和修复后修复层与管体发生脱粘等问题，大大减少补强修复管道表面处理工序，提高施工效率，降低人工打磨成本，有效增加修复层与管体的粘结力和防腐性能，以提高修复补强技术的有效性及修复工程质量，确保修复补强效果和防腐效果的可靠性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供的一种用于管道补强修复的表面处理液，具体配比关系如下：

磷化液：

磷酸89g    亚铁氰化钾11g    乙醇100g

成膜液：

本实施例提供的一种用于管道补强修复的表面处理液的制备方法，具体步骤如下：

A 将89g磷酸和11g亚铁氰化钾加入到反应器1中，然后加入100g乙醇，搅拌，直至完全溶解，即得磷化液；

B 将80g聚乙烯醇缩丁醛、8gE-44环氧树脂、2g脱水蓖麻油、2.5g滑石粉、0.2g硫酸钴和0.3g二氧化锰加入到反应器2中，再加入3.5g二甲苯和3.5g丁醇，搅拌，直至溶解，即得成膜液；

C 将磷化液和成膜液按重量比为2∶1的比例配制，即得表面处理液。

使用：首先，被施工工件用钢丝刷去除浮锈和污物，用毛刷扫去灰尘等；其次，用毛刷蘸120号溶剂汽油，擦净，晾干；再次，用聚乙烯容器按比例配制转化液，充分搅拌均匀；然后，用塑料喷枪或毛刷向工件均匀喷涂或刷涂转化液，根据锈层情况，控制转化液量，不宜太厚，太厚容易使转化膜起泡，也不能太薄，太薄转化不完全。锈层局部严重地方，可再补刷一次；最后，根据环境温度高低，室温晾干后，就可进行下道底胶及纤维复合修复补强施工。

为了证明本发明的有益效果，分别对本发明所制备而来的表面处理液进行表面处理液附着力测试、阴极剥离测试和表面处理液剥离强度测试。具体如下：

第一、表面处理液附着力测试。

按GB9286-88《清漆和色漆漆膜的划格试验》进行划格法附着力试验，自制钢板尺寸为150×75×2mm，表面打磨处理干净光滑后置于室外7天，使其表面产生锈斑。试验时用钢丝刷去除浮锈，并用毛刷扫去灰尘，再用毛刷蘸120号溶剂汽油，擦净，晾干，将按实施例1配制均匀的转化液用毛刷均匀刷涂于试片上，室温分别固化24小时，48小时和168小时，按GB9286-88进行划格法附着力试验为0级。

从实验情况可以看出，切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落，说明按实施例1制备的表面处理液能降低人工打磨成本，有效增加修复层与管体的粘结力。

第二、阴极剥离测试。

按根据GB/T 23257-2009附录D进行阴极剥离性能测试，自制钢板尺寸为150×150×6mm，表面打磨处理干净光滑后置于室外7天，使其表面产生锈斑。试验时用钢丝刷去除浮锈，并用毛刷扫去灰尘，再用毛刷蘸120号溶剂汽油，擦净，晾干，将配制均匀的转化液用毛刷均匀刷涂于试片上，室温晾干2小时后在其表面进行碳纤维修复补强，固化48小时后按GB/T23257-2009附录D进行阴极剥离性能测试，试验结果为合格。

第三、表面处理液剥离强度研究。

根据GB/T 23257-2009附录J进行剥离强度测试，试验管道直径为323.9mm，实际壁厚为6.4mm，材质为L360MB，长度为3800mm。为了对比，在试验管段上选择2段轴向长度为300mm区域进行打磨处理，一处采用电动钢丝刷手工除锈打磨，保证达到GB/T 8923-1988要求的St3标准，随后立即无带锈转化液的碳纤维修复补强。另一处表面打磨处理干净光滑后置于室外7天，使其表面产生锈斑。试验时用钢丝刷去除浮锈，并用毛刷扫去灰尘，再用毛刷蘸120号溶剂汽油，擦净，晾干，将按实施例1配制均匀的转化液用毛刷均匀刷涂于试片上，室温晾干2小时后在其表面进行碳纤维修复补强。固化48小时后按GB/T 23257-2009附录D进行阴极剥离性能测试。无带锈转化液的碳纤维修复补强剥离强度达190N/mm，而有带锈转化液的碳纤维修复补强剥离强度达170N/mm，均大于标准要求的100N/mm，符合标准要求。

从实验结果可以看出，按实施例1制备的表面处理液，能确保复合材料修复体系与钢质管体之间具有良好的粘结力，避免修复层和管体发生脱粘，提高修复补强施工质量。

实施例2

本实施例还提供的一种用于管道补强修复的表面处理液，具体配比关系如下：

磷化液：

磷酸70g    亚铁氰化钾30g    异丙醇100g

成膜液：

A 本实施例还提供的一种用于管道补强修复的表面处理液的制备方法，具体步骤如下：

B 将70g磷酸和30g亚铁氰化钾加入到反应器1中，然后加入100g异丙醇，搅拌，直至完全溶解，即得磷化液；

C 将70g聚乙烯醇缩丁醛、10g环氧树脂、1g脱水蓖麻油、5g滑石粉、0.1g硫酸钴和0.5g二氧化锰加入到反应器2中，再加入2g二甲苯和2g丁醇，搅拌，直至溶解，即得成膜液；

将磷化液和成膜液按重量比为3∶1的比例配制，即得表面处理液。

实施例3

本实施例还提供的另一种用于管道补强修复的表面处理液，具体配比关系如下：

磷化液：

磷酸90g    亚铁氰化钾10g    正丁醇100g

成膜液：

本实施例还提供的一种用于管道补强修复的表面处理液的制备方法，具体步骤如下：

A 将90g磷酸和10g亚铁氰化钾加入到反应器1中，然后加入100g正丁醇，搅拌，直至完全溶解，即得磷化液；

B 将90g聚乙烯醇缩丁醛、5g E-44环氧树脂、5g脱水蓖麻油、1g滑石粉、0.5g硫酸钴和0.1g二氧化锰加入到反应器2中，再加入5g二甲苯和5g丁醇，搅拌，直至溶解，即得成膜液；

C 将磷化液和成膜液按重量比为3∶1的比例配制，即得表面处理液。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于管道补强修复的表面处理液，其特征在于，包括磷化液和成膜液，其中，所述磷化液包括磷酸、亚铁氰化钾和溶剂1，所述成膜液包括聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、脱水蓖麻油、滑石粉、硫酸钴、二氧化锰和溶剂2，所述磷化液与所述成膜液重量比为2-3∶1，所述磷化液和所述成膜液具体配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸   70-90重量份  亚铁氰化钾  10-30重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

2.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸   89重量份  亚铁氰化钾  11重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

3.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸   70重量份  亚铁氰化钾  30重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

4.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，所述磷化液和所述成膜液配比关系分别如下：

磷化液：

磷酸   90重量份  亚铁氰化钾  10重量份

溶剂1  100重量份

成膜液：

5.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，所述磷化液与所述成膜液重量比为2∶1。

6.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，所述溶剂1为水、乙醇、异丙醇或正丁醇的任一一种。

7.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，所述溶剂2为二甲苯和丁醇的混合溶液。

8.根据权利要求7所述的表面处理液，其特征在于，所述的溶剂2为2-5重量份的二甲苯和2-5重量份的丁醇的混合液。

9.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛的质量浓度为10％。

10.根据权利要求1-9任一所述的表面处理液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A 将所述磷酸和所述亚铁氰化钾加入到所述反应器1中，然后加入所述溶剂1，搅拌，直至完全溶解，即得所述磷化液。

B 将所述聚乙烯醇缩丁醛、所述环氧树脂、所述脱水蓖麻油、所述滑石粉、所述硫酸钴和所述二氧化锰加入到所述反应器2中，再加入所述溶剂2，搅拌，直至溶解，即得所述成膜液。

C 将步骤A得到的所述磷化液和步骤B得到的所述成膜液按重量比为2-3∶1的配比关系混合均匀，即得。