CN104119686B - 一种改性沥青聚乙烯钢质管道防腐新工艺 - Google Patents

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一种改性沥青聚乙烯钢质管道防腐新工艺。该工艺首先将钢管除锈、输送接管、中频加热、粉末喷涂,然后改性沥青粉状物将投入高速混合机中,通过高速混合形成均匀的,再通过挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆于钢管外表面形成防腐层,再通过另一台塑料挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆一层PE在改性沥青防腐层外,形成保护层,从而构成一个完整的改性沥青聚乙烯钢质管道防腐结构,上述原料按重量份配比。解决了现有防腐工艺环境污染大、能源消耗大、防腐效果差、防腐寿命短等技术问题。

Description

一种改性沥青聚乙烯钢质管道防腐新工艺
技术领域:
本发明涉及埋地管道外防腐新工艺,一种挤出包覆改性沥青聚乙烯钢质管道防腐新工艺。
背景技术:
当前,在国内各个油田和城市建设中,用于钢质管道外防腐工艺很多,如沥青、玻璃丝布缠绕防腐工艺、玻璃钢防腐工艺、粉末涂料静电喷涂防腐工艺、2PE、3PE防腐工艺等;目前使用最多的是:沥青和玻璃丝布缠绕防腐工艺、3PE防腐工艺,但沥青和玻璃丝布缠绕防腐工艺,污染大,熬沥青消耗大量的燃煤,排出大量的温室气体和废渣、有害气体,污染环境,伤害人体;就拿当前应用最广的3PE防腐工艺来说,原预测此防腐层可使用50年,通过实际使用并非这样,由于它是钢性防腐层,埋地后在土壤应力的作用下,2~3年防腐层就自行剥落,失去防腐效果。
沥青和玻璃丝布缠绕防腐工艺生产过程对人身和环境的影响:1、熬制沥青液,是把沥青投放在开口的沥青锅内,用燃煤加热搅拌熬制,熬制一锅需要4~5小时以上,熬制沥青液到220~240℃易放出1m3/t以上的芳烃类、酚类有毒有害气体和大量的致癌物质,缠绕生产石油沥青防腐管时还会放出1m3/t左右的芳烃类酚类有毒有害气体,造成环境污染。虽然戴有口罩和手套操作,有毒有害气体和大量的致癌物质还会被人体吸入,造成对人体损害。由于操作控制不合理,生产过程易产生着火和烫伤。若以直径为114mm的石油沥青防腐管为例,防腐层厚度5mm,需要沥青量2.3t/km。若年生产100km的石油沥青防腐管,就需要石油沥青2300t,从熬制沥青到防腐管生产过程完成,可排入大气中的有毒有害气体4600m3,这是多么大的环境污染源;2、熬制沥青液和熬制沥青液过程中需消耗1t/t以上燃煤,均易产生大量的废渣、烟尘,造成环境污染。
由于沥青防腐的成本低,防腐效果好,在城市管网和油田防腐管道上得到大量的应用。就国家能源生产企业——油田而言,每年都需要制作大量的沥青防腐管应用于油田生产。以国内最大的油田为例,每年需要生产近千公里沥青防腐管道应用于油田建设,每生产1公里加强级沥青防腐管(以直径114mm的沥青防腐管为例,防腐层厚度为5mm)需熬制好的沥青液2.3吨,那么,要生产1000公里沥青防腐管,需熬制沥青2300吨。沥青熬制过程和防腐管生产过程的芳烃类有毒有害气体排放量按一吨沥青2m3的排放量计,每年可排放芳烃类有毒有害气体4600m3。若按熬制一吨沥青需消耗一吨燃煤计算,共需燃煤2300吨,排废渣量按30%计,共可排废渣690吨,加之沥青的10%排废渣量,共计排废渣量920吨,加之烟尘的排放这是多大的污染源。全国有大小十多个油田,加之城市管网的应用,每年约有上万立方米的有毒有害气体排放到大气中,污染空气和大量的废渣排出,破坏环境。
3PE防腐工艺:所谓的3PE防腐是以环氧粉末涂层(涂层厚度≥100μm)为主要防腐层,加之胶层(厚度≥100μm)和PE层(厚度≥2.5mm)而形成的统一整体钢性防腐层,防腐效果很优越。但通过这几年的使用也不断的发现3PE防腐存在着严重的剥离现象,造成这种问题的原因主要有以下三点:1、在对钢管进行抛丸除锈时管面易产生磁性灰尘粉末,附在除锈后的管面上,在防腐前若清理不干净就易产生隔离层,形成防腐层与管面的剥离;2、环氧粉末涂层必须在胶化状态下与胶粘剂以化学键反应结合,若在防腐生产过程中钢管表面温度控制不当或粉末胶化时间较短,在包覆胶粘剂层时粉末涂层已固化,无法与胶粘剂中的极性物质反应结合必产生剥离;3、3PE防腐层结合紧密,PE层越厚钢性越强,加之PE的热胀冷缩是钢材的10倍,与钢材很难同步,在长期埋地使用过程中,由于土壤应力的作用和受到强热冷变化影响就会产生剥离,严重的影响防腐效果。
发明内容:
针对背景技术中所述的钢质管道外防腐工艺存在的问题,本发明提供一种挤出包覆改性沥青聚乙烯钢制管道防腐新工艺,解决了现有防腐工艺环境污染大、能源消耗大、防腐效果差、防腐寿命短等技术问题。
本发明的技术方案是:该改性沥青聚乙烯钢质管道防腐新工艺首先配制改性沥青粉状物:按重量份把防腐沥青100份、羟氨液体橡胶6~10份、丙烯酸酯类共聚酯5~8份、领苯二甲酸二丁酯5~7份、滑石粉70~90份、聚乙烯粉末8~10份投入到高速混合机中,通过高速混合而制得改性沥青粉状物备用;再将钢管除锈、输送接管、中频加热,把改性沥青粉状物通过挤出机加热熔融反应圆模挤出包覆或侧缠绕包覆于钢管外表面形成防腐层,再通过另一台塑料挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆一层PE在改性沥青防腐层外,形成保护层,从而构成一个完整的改性沥青聚乙烯钢质管道防腐结构。
上述方案中防腐沥青为主防腐材料;羟氨液体橡胶为改性材料,来增加防腐材料的弹性;丙烯酸酯类共聚酯为增强改性材料;领苯二甲酸二丁酯为增柔改性材料,滑石粉为功能材料,提高硬度;聚乙烯粉末能促使防腐层和防护层的粘接。
本发明具有如下有益效果:本工艺的防腐和使用效果优于3PE防腐工艺,由于此工艺形成的防腐层为弹性防腐层,埋地后不受土壤应力作用的影响,是解决目前3PE防腐管道防腐工艺产品、沥青和玻璃丝布缠绕管道防腐工艺产品问题的极好替代管道防腐理想工艺。本工艺具有以下特点:1、对应用沥青进行管道防腐实现了机械化工业生产,无污染,节能减排,保护环境;2、生产功效快,成本低,保证了产品质量的可持续性;3、防腐层附着力强,可耐高温、低温变化不受影响,由于防腐层为弹性防腐层,埋地后在土壤应力的变化下不会自行剥落,加之有PE层的保护,使用寿命可与钢管同步。
具体实施方式:
下面结合实施例对发明作进一步说明:
实施例1、该改性沥青聚乙烯钢质管道防腐新工艺首先将防腐沥青100Kg、羟氨液体橡胶8Kg、丙烯酸酯类共聚酯6Kg、领苯二甲酸二丁酯5Kg、滑石粉80Kg、聚乙烯粉末8Kg投入高速混合机中,通过高速混合形成均匀的改性沥青粉状物备用,然后将钢管除锈、输送接管、中频加热、粉末喷涂,再通过挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆于钢管外表面形成防腐层,再通过另一台塑料挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆一层PE在改性沥青防腐层外,形成保护层,从而构成一个完整的改性沥青聚乙烯钢质管道防腐结构,水冷却定型,从而构成一个完整的改性沥青聚乙烯钢质管道防腐结构,然后对管子端头进行切割整理,检验合格后入库。防腐层沥青的软化点125℃,延度3.5cm,针入度5.1mm,防腐层剥离强度12N/cm。上述工艺中挤出机中进行熔融反应对沥青改性,形成有一定弹性的沥青胶体,挤出机机身温度分段设置,第一段20℃、第二段30℃、第三段40℃、第四段40℃、第五段50℃。
此工艺形成的防腐层附着力强,有弹性,低温不脆裂,高温不流淌,防腐性好,功效快,防腐管埋地后,在土壤应力的作用下不脱落,可与钢管同步,不但提高了防腐涂层使用寿命,而且常温固化降低了生产成本,节约了生产资金,是目前替代三层PE防腐管的理想产品。防腐层外再通过挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆一层聚乙烯防护层,使用寿命长。
沥青在改性的过程中不需要熬制,没有无污染物排除,对环境和人体无损害;节约了大量的燃煤,消除了温室气体和废渣的排放,保护了环境。
对比例1:防腐沥青100Kg、羟氨液体橡胶3Kg、丙烯酸酯类共聚酯6Kg、领苯二甲酸二丁酯4Kg、滑石粉80Kg、聚乙烯粉末8Kg投入高速混合机中,通过高速混合形成均匀的改性沥青粉状物,再通过挤出机圆模挤出时由于拉伸不够,无法包覆或侧缠绕包覆于钢管外表面形成防腐层。各项技术指标也无法达到。
对比例2:防腐沥青100Kg、羟氨液体橡胶10Kg、丙烯酸酯类共聚酯6Kg、领苯二甲酸二丁酯8Kg、滑石粉80Kg、聚乙烯粉末8Kg投入高速混合机中,通过高速混合形成均匀的改性沥青粉状物,再通过挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆于钢管外表面形成防腐层,再通过另一台塑料挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆一层PE在改性沥青防腐层外,形成保护层,从而构成一个完整的改性沥青聚乙烯钢质管道防腐结构。防腐层沥青的软化点90℃,延度5cm,针入度10mm,防腐层剥离强度10N/cm。
实验证明,实施例1是改性沥青防腐管新工艺的最佳配方。

Claims (1)

1.一种改性沥青聚乙烯钢质管道防腐新工艺,首先配制改性沥青粉状物:按重量份把防腐沥青100份、羟氨液体橡胶8份、丙烯酸酯类共聚酯6份、邻苯二甲酸二丁酯5份、滑石粉80份、聚乙烯粉末8份投入到高速混合机中,通过高速混合而制得改性沥青粉状物备用;再将钢管除锈、输送接管、中频加热,把改性沥青粉状物通过挤出机加热熔融反应圆模挤出包覆或侧缠绕包覆于钢管外表面形成防腐层,再通过另一台塑料挤出机圆模挤出包覆或侧缠绕包覆一层PE在改性沥青防腐层外,形成保护层,从而构成一个完整的改性沥青聚乙烯钢质管道防腐结构。
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