CN103629446B - 低洼耐蚀合金化防腐保温管道及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道及其加工工艺，低洼耐蚀合金化防腐保温管道包括：钢管（1）、多元合金耐蚀层（2）、聚氨酯保温层（3）、聚乙烯防护层（4），解决了保温管道易腐蚀的问题。低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺有以下步骤：步骤一、钢管表面进行抛丸除锈处理；步骤二、在熔池中将Zn、Al熔融；步骤三、将钢管浸入熔池；步骤四、转入热喷涂工位；步骤五、热喷涂制备Zn—Ni表层，形成Zn—Al—Ni多元合金耐蚀层；步骤六、“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层。低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺简单合理，节约能源，低洼耐蚀合金化防腐保温管道具有耐腐蚀性强、使用寿命长的特点。
Description
技术领域
本发明涉及管道领域，特别是应用在油田的保温管道，具体是一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道及其加工工艺。
背景技术
东北松嫩平原是我国最大的产油区，地处北温带高纬度高寒地区，作为陆相油田土壤，土壤含盐量大，大约15%的集输管道需要敷设在低洼、沼泽等强腐蚀区，土壤环境条件恶劣，地下水位高，当管道防腐层出现局部破损或老化后，形成大阴极（非破坏区）、小阳极（破损点），作为阳极的金属管道部位因这种电化学腐蚀，导致穿孔腐蚀，保温管道使用寿命下降。
为了延长保温管道在低洼和沼泽地区使用寿命，以往通常采用外加电流或牺牲阳极的阴极保护技术，外加电流法需要持续外部电源，维护电源费用较高，并且因低洼和沼泽地杂散电流作用导致过保护，引发防腐层的破坏及管材氢脆，牺牲阳极虽然免维护，但依然存在着远离阳极点保护作用降低问题，近几年国内也出现了一种电化学保温管，通过以单纯锌铝为主形成合金镀层，实现了旧油管基材的全覆盖，仅适用在普通土壤二级腐蚀环境下使用，在沼泽和低洼含盐碱量高的一级土壤强腐蚀区域使用，锌铝原子作为阳极材料加快了消耗，存在涂层提前粉化和老化问题，缩短了使用寿命，因此，满足特殊地理地质条件下的防腐保温新结构工程意义重大。
发明内容
为解决背景技术中存在问题，本发明提出了一种耐腐蚀性强，不需要外接电流的低洼耐蚀合金化防腐保温管道，并提出了一种工艺简单合理，节约能源的低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺。
本发明所采用的技术方案是:一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道，包括钢管、多元合金耐蚀层、聚氨酯保温层、聚乙烯防护层，其特征是：钢管外壁覆盖有多元合金耐蚀层，多元合金耐蚀层外覆盖有聚氨酯保温层，聚乙烯防护层覆盖在聚氨酯保温层外。
所述的多元耐蚀合金层厚度200μm—300μm，是包括Zn、Al、Ni的多元合金复合涂层。
所述的聚氨酯保温层厚度为25mm—30mm，是由聚醚和异氰酸酯在常温下发生聚合反应形成的一种质轻、高强的保温材料。
所述的聚乙烯防护层厚度不小于1.6mm，是由高密度聚乙烯颗粒经过挤出机高温加热、熔融所形成的筒状无缝保护壳，具有防水、抗压功能。
本发明还提出了一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、首先清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白级，锚纹深度达到80μm—150μm。
步骤二、以天然气为热源，在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430℃—700℃，相继熔融。
步骤三、表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min—3min，钢管表面形成Zn—Al合金内层。
步骤四、将钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200℃—300℃，悬吊钢管转入热喷涂工位。
步骤五、利用余温和氧乙炔环形火焰喷涂工艺制备Zn—Ni表层，喷涂所采用的氧气压力为0.5MPa—0.8MPa，流量l.2L/min,乙炔压力为0.07MPa—0.2MPa,流量1.4L/min，Zn—Ni粉末送粉量为50g/min,最终获得Zn—Al—Ni多元合金耐蚀层。
步骤六、将覆盖有多元合金耐蚀层的钢管冷却至常温，通过“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层，最终加工完成低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
本发明的有益效果是：由于采用本发明所采用的技术方案，具有以下优点：
1、多元合金钝化功能：在预先经过抛丸除锈处理的钢管外表面，利用热浸镀和热喷涂联合工艺，在钢管基材外表面形成一种嵌入到基材中的多元合金镀层，特别是钢管抛丸除锈形成了80μm—150μm的凹坑，有利于多层合金元素在较高温度下形成致密的金相组织，确保了镀层对钢管的结合力，镀层具有抗冲击特性。
2、自我阴极极化保护作用：在钢管上镀一层Zn、Al合金阳极性材料,为基体提供良好的牺牲涂层,具有阴极保护作用，钢材表面防护合金化前自然电位为-0.50V至-0.60V左右，处理后不仅具有常规防腐隔离层的保护作用，同时因合金层中锌、铝原子的牺牲阳极保护作用，使管体破损处极化电位达到-0.85V以上，符合国家标准。
3、多元合金层稳定可靠：管道浸湿初期，伴随Zn-Al原子牺牲阳极逐渐发生，自腐蚀电位呈现上下浮动的正移趋势，由于Zn-Ni作为阳极材料作用的进一步发挥，Ni起到了稳定Zn(OH)2和Al（OH）3作用，使ZnO和Al2O3的钝化膜结构更加稳定致密，且无脱离、粉化和起层现象。
4、消除保温管阴极屏蔽现象：常规阴极保护方法存在阴极屏蔽现象，使保温层远离渗水区成为电化学保护的盲区，经过多元合金化处理后的保温管，实现了多元合金镀层的全覆盖和自生电流免维护，消除了保温管的阴极屏蔽现象。
5、防腐层的可焊接性：常规有机材料防腐，在管道间连接部位防腐层被破坏以后，涂层断开保护，而低洼耐蚀合金防腐保温管道的多元合金耐蚀层为锌、铝、镍多元合金层且与管基体是冶金结合，具备可焊接性，且焊接后不烧损防腐层。
6、使用寿命长、检修期短：因防腐层自身具有自生电流免维护的电化学保护作用，以及在强腐蚀条件下的稳定性。而大大的延长管道的使用寿命，同时，产品应用过程中不需要维护。
附图说明
图1为本发明构造示意图。
图中1-钢管，2-多元合金耐蚀层，3-聚氨酯保温层，4-聚乙烯防护层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
由图1所示，一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道，包括钢管1、多元合金耐蚀层2、聚氨酯保温层3、聚乙烯防护层4，其特征是：钢管1外壁覆盖有多元合金耐蚀层2，多元合金耐蚀层2外覆盖有聚氨酯保温层3，聚乙烯防护层4覆盖在聚氨酯保温层3外，多元耐蚀合金层2厚度200μm—300μm，是包括Zn、Al、Ni的多元合金复合涂层，聚氨酯保温层3厚度为25mm—30mm，是由聚醚和异氰酸酯在常温下发生聚合反应形成的一种质轻、高强的保温材料，聚乙烯防护层4厚度不小于1.6mm，是由高密度聚乙烯颗粒经过挤出机高温加热、熔融所形成的筒状无缝保护壳，具有防水、抗压功能。
本发明的低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺实施例如下，该加工工艺可以制备本发明的低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
步骤一、选择DN50普通钢管单管长度8～10m，首先清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白级，锚纹深度达到80μm—150μm。
步骤二、以天然气为热源，在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430℃—700℃，相继熔融。
步骤三、表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min—3min，钢管表面形成Zn—Al合金内层。
步骤四、将钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200℃—300℃，悬吊钢管转入热喷涂工位。
步骤五、利用余温和氧乙炔环形火焰喷涂工艺制备Zn—Ni表层，喷涂所采用的氧气压力为0.5MPa—0.8MPa，流量l.2L/min,乙炔压力为0.07MPa—0.2MPa,流量1.4L/min，Zn—Ni粉末送粉量为50g/min,Zn-Ni喷涂距离为150mm，喷枪行进速度0.2m/min，最终获得厚度200μm的Zn—Al—Ni多元合金耐蚀层。
步骤六、将覆盖有多元合金耐蚀层的钢管冷却至常温，通过“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层，最终加工完成低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
该低洼耐蚀合金化防腐保温管道具有多元合金钝化、自我阴极极化保护、合金层稳定可靠，也消除了保温管阴极屏蔽现象，可焊接性好，在低洼和沼泽区域使用寿命长；该低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺充分利用热浸镀工艺余热，利用热喷涂可以熔融重金属粉末Ni的技术优势，通过复合喷涂制取了Zn-Al-Ni多元合金耐蚀层，节省能源，减少了生产运行成本，复合涂层充分熔合，内外层无分界，涂层均匀、外表面光滑平整，质量稳定。
以上为本发明较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的原则之内的做的任何修改、替换、改进均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道，包括钢管（1）、多元合金耐蚀层（2）、聚氨酯保温层（3）、聚乙烯防护层（4），钢管（1）外壁覆盖有多元合金耐蚀层（2），多元合金耐蚀层（2）外覆盖有聚氨酯保温层（3），聚乙烯防护层（4）覆盖在聚氨酯保温层（3）外，其特征在于：多元合金耐蚀层（2）厚度200μm—300μm，是包括Zn、Al、Ni的多元合金复合涂层。
2.一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺，其特征包括以下步骤：
步骤一、首先清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白级，锚纹深度达到80μm—150μm；
步骤二、以天然气为热源，在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430℃—700℃，相继熔融；
步骤三、表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min—3min，钢管表面形成Zn—Al合金内层；
步骤四、将钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200℃—300℃，悬吊钢管转入热喷涂工位；
步骤五、利用余温和氧乙炔环形火焰喷涂工艺制备Zn—Ni表层，喷涂所采用的氧气压力为0.5MPa—0.8MPa，流量l.2L/min,乙炔压力为0.07MPa—0.2MPa,流量1.4L/min，Zn—Ni粉末送粉量为50g/min,最终获得Zn—Al—Ni多元合金耐蚀层；
步骤六、将覆盖有多元合金耐蚀层的钢管冷却至常温，通过“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层，最终加工完成低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
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