CN103831210B - 一种管道内防腐用挤涂器及其涂覆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道内防腐用挤涂器及其涂覆的方法，该挤涂器包括耐磨弹性橡胶层及空心球，空心球外设有耐磨弹性橡胶层，空心球内固定设有第一球体、第二球体、第三球体和第四球体，第一球体与第二球体的重量相同，并在空心球内沿轴线对称设置，第三球体与第四球体的重量相同，并在空心球内非对称设置。该涂覆的方法，包括：先向管道内打入前挤涂器，由压缩气体驱动前挤涂器向前移动一段距离后，向管道内注入防腐涂料，停料后向管道内打入后挤涂器；然后在压缩气体的驱动下，后挤涂器、涂料及前挤涂器向前移动，并产生旋转，从而在管道内壁形成厚度均匀的涂层。本发明具有通过能力强、隔刮能力优异、旋涂功能、表面弹性可控的优点。
Description
技术领域
本发明涉及管道内防腐技术领域，特别涉及一种管道内防腐用挤涂器及其涂覆的方法。
背景技术
油田埋地管道内输送的介质均存在一定的腐蚀性，随着管道使用时间的延长，必然面临管道内腐蚀问题，导致壁厚减薄或穿孔，给油田的正常生产和安全环保带来隐患。管道内挤涂防腐技术是在管道内壁上涂覆一层防腐层，达到隔离腐蚀介质、增强承压能力和延长使用寿命的目的。该技术施工简单，费用低，可在线修复，是目前管道内防腐的主要方法之一。具体涂覆工序为在管道内先后放入两个挤涂器，挤涂器中间充入防腐涂料，用压缩空气推动后挤涂器从管道的一端向另一端运动，涂料环绕着挤涂器连续不断地涂覆在管道内壁上，固化后形成一定厚度的防腐层。
目前使用的挤涂器主要有刮盘式挤涂器和球形挤涂器两种。刮盘式挤涂器由几个密封皮碗圆盘串连或一个弹性材料模压而成。球形挤涂器由弹性橡胶球或水压膨胀球构成。两者均存在一定不足。刮盘式挤涂器的缺点主要是通过急弯或非标准弯头的能力差，遇阻后易卡盘，不易退出，管子不圆或通过弯头时易漏涂，施工压力较大时易变形或损坏，需要涂覆遍数较多。球形挤涂器的缺点主要为无旋涂功能，挤涂器表面弹性不能控制，导致与管道内壁的接触压力不明，涂层的厚度和均匀性难以保证。
发明内容
本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种通过能力强、隔刮能力优异、具有旋涂功能、表面弹性可控的管道内防腐用挤涂器。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：
一种管道内防腐用挤涂器，包括耐磨弹性橡胶层及空心球，所述空心球外设有耐磨弹性橡胶层，所述空心球内为偏心结构。
所述空心球内非对称设置固定设有两个重块，其中，一个重块的中心线与所述空心球的一条中心线相重合，另一个重块的中心线偏离所述空心球的该条中心线。
所述重块为实心球体。
所述空心球内固定设有第一球体、第二球体、第三球体和第四球体，所述第一球体与第二球体的重量相同，并在所述空心球内沿轴线对称设置，所述第三球体与第四球体的重量相同，并在所述空心球内非对称设置。
所述第一球体的重量大于所述第三球体的重量。
所述第一球体、第二球体、第三球体和第四球体为实心钢球；所述空心球为钢制的空心球。
所述耐磨弹性橡胶层由以下重量份数配比的原料经过均匀混炼和排胶，冷却后形成胶料，然后注射成型，最后经硫化而成;
其中,天然橡胶30-40份、顺丁橡胶10-15份、氯丁橡胶10-15份、补强剂15-25份、白炭黑8-18份、硬脂酸1-2份、活性剂3-6份、硫化活性剂2-5份、抗老化剂1-3份、硫磺0.5-2份、促进剂0.2-1份。
所述补强剂选自改性高岭土、纳米氧化锌和凹凸棒矿石粉中的一种;
所述活性剂选自钛白粉和白烟中的一种;
所述硫化活性剂选自氧化镁、硬质酸镁、直链羧酸锌皂盐与芳香酸锌皂盐混合物（活性剂AKT73）中的一种;
所述抗老化剂选自丙酮与二苯胺高温缩合物（防老剂BLE）、2,2,4-三甲基-1与2-二氢化喹啉聚合物（防老剂RD）、N-异丙基-N，苯基对苯二胺（防老剂4010NA）中的一种;
所述促进剂选自2、2'-二硫代二苯并噻唑（促进剂DM）、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺（促进剂NS）和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺（促进剂CZ）中的一种。
本发明提供的管道内防腐用挤涂器更优选的制备工艺如下：
a、将天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶进行均匀混炼；采用开炼机混炼方法，混炼温度45-55℃，辊速14-17r/min。
b、待开炼机混炼5-7min后，按活性剂、抗老化剂、促进剂、白炭黑、补强剂、硫化活性剂的顺序，依次加入，一同进行均匀混炼，混炼温度55-65℃，辊速17-20r/min，混炼时间10-20min。待混炼均匀后，投入硫磺，再混炼1-3min，排胶下片。
c、混炼完成后将胶料注射到内有空心球的模具中进行成型处理，空心球中装有大小不同的重块；
d、最后进行硫化和精修处理后，得到本发明的管道内防腐用挤涂器。
本发明还提供一种使用所述管道内防腐用挤涂器进行管道内涂覆的方法，包括以下步骤：为先向管道内打入前挤涂器，由压缩气体驱动前挤涂器向前移动一段距离后，向管道内注入防腐涂料，停料后向管道内打入后挤涂器；然后在压缩气体的驱动下，后挤涂器向前移动，涂料被夹在前、后挤涂器之间跟着向前移动，同时推动前挤涂器也向前移动，前、后挤涂器向前移动的同时还产生旋转运动，从而在管道内壁形成涂层。
所述涂覆次数为1-2遍，在每遍施工完成后，保持管道内通风，固化涂层，固化时间为3-5h，待整条管线施工完成后，通风48-72小时。
所述前、后挤涂器中的耐磨弹性橡胶层与管道内壁挤涂时形成8-10毫米的环形挤压带。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
（1）本发明管道内防腐用挤涂器为球形结构，通过能力强，不受急弯或非标准弯头影响，遇阻后易退出。
（2）耐磨弹性橡胶层的弹性变量可控，挤涂施工时可保证与管道内壁形成8-10毫米的环形挤压带，隔刮能力强，有效阻止压缩空气进入涂料内，保证涂层质量。同时，该橡胶层耐磨、耐油、耐老化，不易变形和损坏。
（3）管道内防腐用挤涂器为偏心设计，可保证挤涂器在重力作用下自动旋转，具有旋涂功能，即使涂料较少时也能保证管壁四周的涂层均匀，无漏涂。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的管道内防腐用挤涂器结构示意图；
图2是本发明进入管道时的工作示意图；
图3是本发明进入管道后前进一段距离时的工作示意图。
图1中，1.耐磨弹性橡胶层，2.第一球体，3.第三球体，4.空心球，5.第四球体，6.第二球体。
图2和图3中，10.前挤涂器，11.后挤涂器，12.涂料，13.管道，14.涂层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，一种管道内防腐用挤涂器，包括耐磨弹性橡胶层1及空心球4，空心球4外设有耐磨弹性橡胶层1，空心球4内为偏心结构。
本实施例在上述实施例的基础上，空心球4内非对称设置固定设有两个重块，其中，一个重块的中心线与空心球4的一条中心线相重合，另一个重块的中心线偏离空心球4的该条中心线。其中重块可以为实心球体。
本发明优选的实施例，一种管道内防腐用挤涂器，包括耐磨弹性橡胶层1及空心球4，空心球4外设有耐磨弹性橡胶层1，空心球4内固定设有第一球体2、第二球体6、第三球体3和第四球体5，第一球体2与第二球体6的体积和重量相同，并在空心球1内沿轴线对称设置，第三球体3与第四球体5的体积和重量相同，并在空心球1内非对称设置。其中，第一球体2的重量大于第三球体3的重量，这种偏心设计，更有利于球的自由旋转。
本发明空心球的内部固定有4个球体，其中两个大球体为对称分布，小球体为非对称分布，这种偏心设计可保证挤涂器在重力作用下发生自由旋转，具有旋涂功能，当然也可以采用其他的偏心设计。本发明的挤涂器通过能力强、隔刮能力优异，并且表面弹性可控。
作为优选，空心球4为钢制的空心球；第一球体2、第二球体6、第三球体3和第四球体5为实心钢球。
实施例1
本发明耐磨弹性橡胶层的硬度由其厚度和成分比例进行控制，具体重量份配比如下：
天然橡胶35份、顺丁橡胶15份、氯丁橡胶10份、改性高岭土15份、白炭黑13份、硬脂酸2份、钛白粉5份、硬质酸镁2份、防老剂4010NA 1.5份、硫磺1份、促进剂DM 0.5份。
本发明管道内防腐用挤涂器制备工艺如下：
a、按照上述重量份配比，将天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶进行均匀混炼；采用开炼机混炼方法，混炼温度50℃，辊速16r/min。
b、待开炼机混炼6min后，按活性剂、抗老化剂、促进剂、白炭黑、补强剂、硬脂酸、硫化活性剂的顺序，依次加入，一同进行均匀混炼，混炼温度60℃，辊速18r/min，混炼时间15min。待混炼均匀后，投入硫磺，再混炼2min，排胶下片。
c、混炼完成后将胶料注射到内有空心球的模具中进行成型处理，空心球中装有大小不同的重块；
d、最后进行硫化和精修处理后，得到本发明的管道内防腐用挤涂器。
硫化工艺参数为：硫化温度150℃、硫化时间8min、硫化压力20MPa。硫化完成后剪去胶边，用1000#细砂纸打磨精修至表面光滑。
实施例2
耐磨弹性橡胶层的原料配比如下：
天然橡胶30份、顺丁橡胶13份、氯丁橡胶15份、纳米氧化锌20份、白炭黑18份、硬脂酸1.5份、白烟4份、活性剂AKT733份、防老剂RD 1份、硫磺0.8份、促进剂NS 0.2份。
本发明管道内防腐用挤涂器制备工艺如下：
a、按照上述重量份配比，将天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶进行均匀混炼；采用开炼机混炼方法，混炼温度45℃，辊速17r/min。
b、待开炼机混炼7min后，按活性剂、抗老化剂、促进剂、白炭黑、补强剂、硬脂酸、硫化活性剂的顺序，依次加入，一同进行均匀混炼，混炼温度55℃，辊速17r/min，混炼时间20min。待混炼均匀后，投入硫磺，再混炼1min，排胶下片。
c、混炼完成后将胶料注射到内有空心球的模具中进行成型处理，空心球中装有大小不同的重块；
d、最后进行硫化和精修处理后，得到本发明的管道内防腐用挤涂器。
实施例3
耐磨弹性橡胶层的原料配比如下：
天然橡胶40份、顺丁橡胶10份、氯丁橡胶13份、凹凸棒矿石粉25份、白炭黑10份、硬脂酸1份、白烟3份、氧化镁5份、防老剂BLE 2.5份、硫磺2份、促进剂CZ 1份。
本发明管道内防腐用挤涂器制备工艺如下：
a、按照上述重量份配比，将天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶进行均匀混炼；采用开炼机混炼方法，混炼温度55℃，辊速14r/min。
b、待开炼机混炼5min后，按活性剂、抗老化剂、促进剂、白炭黑、补强剂、硬脂酸、硫化活性剂的顺序，依次加入，一同进行均匀混炼，混炼温度65℃，辊速20r/min，混炼时间10min。待混炼均匀后，投入硫磺，再混炼3min，排胶下片。
c、混炼完成后将胶料注射到内有空心球的模具中进行成型处理，空心球中装有大小不同的重块；
d、最后进行硫化和精修处理后，得到本发明的管道内防腐用挤涂器。
耐磨弹性橡胶层1的厚度控制在10-20mm，硬度控制在45-60（邵氏），挤涂器的尺寸根据防腐管道的内径选取，D1=（1.02~1.05）D2，其中D1为挤涂器外径，D2为防腐管道的内径。通过硬度和尺寸的控制，可以很好的保证挤涂器与管道内壁的接触力，施工时，挤涂器与管道内壁之间会形成8-10毫米的环形挤压带，从而保证较强的隔刮能力。
本发明的涂覆过程：本发明是在管道清扫、清管检查、喷砂除锈和通风干燥等工序完成后，进行涂覆工序时使用的。参见图2，管道内防腐的涂覆工序为先向管道13内打入前挤涂器10，由压缩气体驱动前挤涂器10向前移动一段距离后，向管道13内注入一定体积的防腐涂料12，涂料的用量事先通过量具测量和控制。涂料用量可根据以下公式计算：V＝1.25×π×D×δ×L，式中V为所需涂料体积，D为管子直径，δ为涂层厚度，L为管子长度。停料后向管道13内打入后挤涂器11。参阅图3，然后在压缩气体的驱动下，后挤涂器11向前移动，涂料12被夹在前、后挤涂器10、11之间跟着向前移动，同时推动前挤涂器10也向前移动。前、后挤涂器10、11在向前移动的同时，由于偏心设计的重力作用，会发生自由转动，将涂料12均匀旋涂于管道内壁。两个挤涂器和涂料12在压缩气体的驱动下从管道13一端匀速移动到另一端，最后进入回收装置，涂覆工序完成后管道内壁就形成了一个光滑平整、厚度均匀的内防腐涂层14。
涂覆遍数根据涂层厚度需要而定，一般涂覆1-2遍，在每遍施工完成后，应注意管内通风，以利于涂层固化，固化时间为3-5h，优选4h，待整条管线施工完成后，通风48-72小时即可正常投用。
作为优选，前、后挤涂器10、11中的耐磨弹性橡胶层与管道内壁挤涂时形成8-10毫米的环形挤压带。其隔刮能力强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种管道内防腐用挤涂器，其特征在于，包括耐磨弹性橡胶层及空心球，所述空心球外设有耐磨弹性橡胶层，所述空心球内为偏心结构；
所述空心球内非对称固定设有两个重块，其中，一个重块的中心线与所述空心球的一条中心线相重合，另一个重块的中心线偏离所述空心球的该条中心线；
或者，所述空心球内固定设有第一球体、第二球体、第三球体和第四球体，所述第一球体与第二球体的重量相同，并在所述空心球内沿轴线对称设置，所述第三球体与第四球体的重量相同，并在所述空心球内非对称设置。
2.根据权利要求1所述的管道内防腐用挤涂器，其特征在于，所述重块为实心球体。
3.根据权利要求1所述的管道内防腐用挤涂器，其特征在于，所述第一球体的重量大于所述第三球体的重量。
4.根据权利要求1所述的管道内防腐用挤涂器，其特征在于，所述第一球体、第二球体、第三球体和第四球体为实心钢球；所述空心球为钢制的空心球。
5.根据权利要求1-4任一项所述的管道内防腐用挤涂器的制备方法，其特征在于，由以下重量份数配比的原料经过均匀混炼和排胶，冷却后形成胶料，然后注射成型，最后经硫化而成；
其中,天然橡胶30-40份、顺丁橡胶10-15份、氯丁橡胶10-15份、补强剂15-25份、白炭黑8-18份、硬脂酸1-2份、活性剂3-6份、硫化活性剂2-5份、抗老化剂1-3份、硫磺0.5-2份、促进剂0.2-1份；
所述补强剂选自改性高岭土、纳米氧化锌和凹凸棒矿石粉中的一种；
所述活性剂选自钛白粉和白烟中的一种；
所述硫化活性剂选自氧化镁、硬质酸镁、直链羧酸锌皂盐与芳香酸锌皂盐混合物中的一种；
所述抗老化剂选自丙酮与二苯胺高温缩合物、2,2,4-三甲基-1与2-二氢化喹啉聚合物、N-异丙基-N，苯基对苯二胺中的一种；
所述促进剂选自2、2'-二硫代二苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺中的一种。
6.使用权利要求1所述管道内防腐用挤涂器进行管道内涂覆的方法，其特征在于，包括以下步骤：为先向管道内打入前挤涂器，由压缩气体驱动前挤涂器向前移动一段距离后，向管道内注入防腐涂料，停料后向管道内打入后挤涂器；然后在压缩气体的驱动下，后挤涂器向前移动，涂料被夹在前、后挤涂器之间跟着向前移动，同时推动前挤涂器也向前移动，前、后挤涂器向前移动的同时还产生旋转运动，从而在管道内壁形成涂层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述涂覆次数为1-2遍，在每遍施工完成后，保持管道内通风，固化涂层，固化时间为3-5h，待整条管线施工完成后，通风48-72小时。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述前、后挤涂器中的耐磨弹性橡胶层与管道内壁挤涂时形成8-10毫米的环形挤压带。
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