CN104140640A

CN104140640A - 一种管道修复用导电环氧树脂及管道在线修复方法

Info

Publication number: CN104140640A
Application number: CN201310523188.3A
Authority: CN
Inventors: 高继峰; 龚金海; 银永明; 刘德绪; 万龙; 王勇
Original assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Zhongyuan Petroleum Engineering Design Co Ltd
Current assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Zhongyuan Petroleum Engineering Design Co Ltd
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: CN104140640B

Abstract

本发明公开了一种管道修复用导电环氧树脂及管道在线修复方法，利用两个与管道内壁紧密接触的可滑动封闭夹具，将含有牺牲阳极材料粉末颗粒的修复封闭在夹具之间，通过气体推动夹具向前移动，将夹具之间的填料挤压填充在管壁腐蚀坑内并迅速与管道粘结固化，利用牺牲阳极材料对腐蚀部位进行管道内部的阳极保护，避免管道腐蚀缺陷部位的进一步腐蚀，保证管道的机械强度。

Description

一种管道修复用导电环氧树脂及管道在线修复方法

技术领域

本发明属于油、气管道损伤内壁修复技术领域，特别涉及采用牺牲阳极材料的粉末颗粒作为导电环氧树脂的添加剂，进而对缺陷管道进行保护的方法。

背景技术

在石油行业中，油气管道由于输送介质的不同而普遍发生不同程度的内壁腐蚀，造成管道内部缺陷。尤其是含硫酸性天然气的开发、开采及输送过程中，天然气压力和温度发生变化时，硫磺将因其在H₂S气体中的溶解度降低而析出，沉积于管道部分的硫一方面会造成硫堵，此外，硫与H₂S_X、H₂S及HS^-等共同作用促进集输管道的腐蚀，使得管道出现穿孔和破裂等现象尤为突出。此外，由于油气管道中Cl^-的浓度很高，研究表明当气田水中Cl^-含量达到10⁴mg/L时，管道就会发生点腐蚀。点蚀缺陷的存在会降低管道的强度，成为管道安全运行的隐患。因此研究点蚀的控制与修复技术，对油气田管道设备的安全运行具有重要意义。

在损伤管道修复技术领域，中国专利CN1086881提出了一种改进的用于具有内部保护套层的金属包壳来修复管道局部损坏的方法，方法通过在腐蚀缺陷位置的管道外部将两个圆筒形半壳焊接在一起，在管道损坏部分的周围形成一个圆筒形包壳，从而产生一个内部空间，将密封件压向包壳的圆环形凸缘，将该内部空间密封，此后，以高压将树脂注入该内部空间，由此使得外套筒承载缺陷处的应力，起到外修复的作用，但该方法不能对管道内部腐蚀起到抑制作用，并且当发生腐蚀穿孔时，树脂材料的承压能力较低，容易造成气体从缝隙发生泄漏。

中国专利CN1814666提出了一种管道修复用注入有机材料及其制备方法，采用无机填料及聚氨酯等作为改性材料，将环氧树脂进行改性处理，通过挤压法在外套筒与管道间快速固化，用于管道泄漏的现场抢修技术效果较好，但仍然属于外修复技术，不能从根本上解决内部缺陷的问题。

中国专利CN1221864发明了一种旧管道修复的复合结构衬里及压力挤涂工艺技术，在旧管道内壁通过挤压法依次形成聚合物水泥浆加固层、环氧树脂过渡层以及防腐层等三层保护涂层，这种技术能够对管道内部的缺陷进行有效覆盖，但是涂层制备过程复杂、同时也在管道中引入了大量的固体杂质。因此，研究相对简单的内腐蚀缺陷修复方法，对于保证集输系统的安全运行具有重要的工程价值。

发明内容

本发明的目的在于针对油气管道内部腐蚀部位缺乏简单有效修复与防护技术的问题，提供一种管道内部缺腐蚀陷修复方法，在管道缺陷部位形成保护层。

本发明的另外一个目的在于提供管道内部缺陷修复用导电环氧树脂的制备方法。

本发明提供的管道修复用导电环氧树脂制备方法是：

一种管道修复用导电环氧树脂，由基料与添加料构成，其中：

（1）基料组分及含量按质量分数如下：

液态双酚A型环氧树脂 50%～90%；

液态聚氨酯 3%～15%；

邻苯二甲酸二甲脂 2%～10%；

粒径为100微米以下的导电体粉末 5%～25%；

（2）添加料组分及含量按质量分数如下：

胺类固化剂 40%～70%；

牺牲阳极合金材料粉末（粒径小于200微米） 30%～60%；

（3）在管道修复处理之前1～2小时内，将基料与添加料按照如下质量分数混合并搅拌均匀：

基料： 60%～85%；

添加料： 15%～40%；

所述液态双酚A型环氧树脂包括为含有式（a1）所示结构的E-44、E-7、F-51型环氧树脂；

n取值在500-10000之间。

所述粒径为100微米以下的导电体粉末为铜粉、碳纳米管、银粉、铝粉、锡粉或石墨；

所述胺类固化剂为含有式（a2）所示结构的乙二胺、聚酰胺、双氰胺、2-甲基咪唑、2-甲基-4乙基咪唑或者甲基六氢苯酐。

H₂N-R-NH₂ 式（a2）

R表示含有若干个碳原子的高分子基团。

所述牺牲阳极材料粉末主要成分为镁、铝、锌三金属中的任意两种或三种金属构成的合金。

本发明提供的管道内部缺腐蚀陷修复技术方案：

一种管道内部缺腐蚀陷修复方法，将以上导电环氧树脂置于两个清管器之间，通过清管器的运动将导电环氧树脂填充在管道缺陷部位：

（1）采用两个与管壁间无缝隙并且滑动良好的清管器，将以上导电环氧树脂通过压力注入两个清管器之间，并保证管壁四周接触；

（2）通过气体保持两个清管器前后的压差为0.1MPa～1MPa，以1m/s～4m/s的速度把清管器从管道一端推向另一端，在清管器运行过程中，导电环氧树脂被挤压填充管壁上的缺陷部位并迅速固化；

（3）导电环氧树脂与缺陷处管壁粘结牢固，树脂中的牺牲阳极材料与缺陷部位形成回路，起到有效的防腐蚀作用。

本发明的优势在于：含有牺牲阳极的导电环氧树脂，以液态形式通过两个运动的清管器填充管壁的缺陷部位，导电环氧树脂在60℃以下能够迅速固化，固化后的导电环氧树脂与管壁的粘结强度大于10MPa，并且固化后变形率小于0.5%；并且，导电环氧树脂中的牺牲阳极材料能够与腐蚀部位形成导电回路，对管道腐蚀部位起到牺牲阳极保护的作用，有效避免管道的进一步腐蚀。这种工艺方法实用简单，具有良好的现场应用效果。

附图说明

图1是本发明提出的利用两个清管球挤压填充工艺示意图；图2是依据本发明提出了内部缺腐蚀陷修复用导电环氧树脂及在线修复方法对管道缺陷修复后的截面示意图。

具体实施方式

本发明所述的管道内部缺腐蚀陷修复用导电环氧树脂及在线修复方法，可用作输油、输气管道的腐蚀及其他损伤缺陷修复。基于用途和修复材料的性能，考虑到现场应用的可操作性，提出了具体的实施方案并通过实施例进行描述。

实施例1：

（1）将液态E-44型环氧树脂、液态聚氨酯、邻苯二甲酸二甲脂及粒径为80微米的铜粉按照70%、5%、5%、20%的质量百分比加入真空分散反应釜中，在30℃下以500转/分钟的转速搅拌20分钟；

（2）将MGAZ63B型牺牲阳极采用真空球磨机加工成粒径为100微米的粉末，将粉末与乙二胺按照质量比1:1混合注入真空分散反应釜中，在30℃下以500转/分钟的转速搅拌10分钟；

（3）将以上（1）（2）中的混合物按照6:1的质量比在真空反应釜中在70℃以500转/分钟的转速搅拌20分钟，取出获得液态导电环氧树脂；

（4）将两个清管球放入待修复管道中，如图1所示，1、2分别为前后清管器，将液态导电环氧树脂3通过阀门注入两个清管器之间并与管壁4完全接触；

（5）保持两个清管器前后压差0.5MPa，通过气体推动清管器2向前运动，速度为2m/s，在运行过程中，由于1、2间的压差将导电环氧树脂挤压至管壁缺陷部位；

（6）运行过程中，导电环氧树脂不断填充管道缺陷部位并迅速固化，如图2所示，5为无缺陷管壁，7为缺陷部位，6为导电环氧树脂填充的缺陷部位；

（7）清管器在收球筒处出管道，完成一条管道的内腐蚀缺陷修复。

本发明除可以采用挤压法进行管道缺陷修复以外，还可以通过改变清管器的直径，采用该导电环氧树脂对管道内表面进行防护涂层制备。

实施例2～5：

（1）按照下表1中的比例制备导电环氧树脂基料：

	环氧树脂	液态聚氨酯	邻苯二甲酸二甲脂	导电粉末
					1	50%	15%	10%	25%
2	60%	15%	10%	15%
					3	80%	10%	5%	5%
4	90%	3%	2%	5%

按照下表2中的比例制备导电环氧树脂添加料：

	镁、铝、锌合金粉末	胺类固化剂
			1	30%	70%
2	35%	65%
			3	40%	60%
4	45%	55%
			5	55%	45%

6

60%

40%

将表1任一配比与表2中任一配比混合，其中表1中的基料质量分数为45%～75%，其余为表2中添加料。

（2）将两个清管球放入待修复管道中，将导电环氧树脂通过阀门注入两个清管器之间并与管壁完全接触；

（3）保持两个清管器前后压差0.3MPa，通过气体推动清管器向前运动，速度为1m/s，在运行过程中，由于两个清管器间的压差将导电环氧树脂挤压至管壁缺陷部位；

（4）运行过程中，导电环氧树脂不断填充管道缺陷部位并迅速固化，

（5）清管器在收球筒处出管道，完成一条管道的内腐蚀缺陷修复。

Claims

1.一种管道修复用的导电树脂，其特征在于：该导电树脂由基料与添加料混合构成，其中：

（1）基料组分及含量按质量分数如下：

液态双酚A型环氧树脂 50%～90%；

液态聚氨酯 3%～15%；

邻苯二甲酸二甲脂 2%～10%；

粒径为100微米以下的导电体粉末 5%～25%；

（2）添加料组分及含量按质量分数如下：

胺类固化剂 40%～70%；

粒径小于200微米牺牲阳极合金材料粉末 30%～60%；

基料： 60%～85%；

添加料： 15%～40%。

2.一种如权利要求1所述管道修复用的导电树脂，其特征在于：所述的液态双酚A型环氧树脂为含有式（a1）所示结构的E-44、E-7、F-51型环氧树脂，

n取值在500-10000之间。

3.一种如权利要求1所述管道修复用的导电树脂，其特征在于：所述粒径为100微米以下的导电体粉末为铜粉、碳纳米管、银粉、铝粉、锡粉或石墨。

4.一种如权利要求1所述管道修复用的导电树脂，其特征在于：所述胺类固化剂为含有式（a2）所示结构的乙二胺、聚酰胺、双氰胺、2-甲基咪唑、2-甲基-4乙基咪唑或者甲基六氢苯酐，

H₂N-R-NH₂ 式（a2）。

5.一种如权利要求1所述管道修复用的导电树脂，其特征在于：所述牺牲阳极材料粉末主要成分为镁、铝或锌构成的合金。

6.管道在线修复方法是：

（1）采用两个与管壁间无缝隙并且滑动良好的清管器置于管道中，将权利要求1所述导电环氧树脂通过压力注入两个清管器之间，并保证管壁四周接触；

（2）通过气体保持两个清管器前后的压差为0.1MPa～1MPa，以1m/s～4m/s的速度把清管器从管道一端推向另一端。