CN104500919A - 一种新型补口结构 - Google Patents

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    • F16L13/10—Adhesive or cemented joints

Abstract

本发明公开了一种新型补口结构，包括对接钢管、两端预制防腐层和补口部位,其特征在于，在补口部位钢管外壁设有环氧底漆层，所述环氧底漆层的外周围裹覆一层热塑性补口片，所述热塑性补口片全部覆盖环氧底漆层且与两端预制防腐层相搭接，在热塑性补口片的外周围设有金属护套，相邻各层之间牢固粘接，形成整体。本发明的热塑性补口片与预制防腐层及自身搭接处完全熔合成一体，密封效果极好；金属护套防锈能力强，且与热塑性补口片牢固粘接为一体，极大提高了补口层对可见光、紫外光、水、氧气及水蒸气的阻隔性，对尖锐物体机械损伤的抵抗力也得到加强，补口层寿命大幅提升。

Description

一种新型补口结构
技术领域
本发明属于输气、输油管道施工技术领域，具体涉及一种管道新型补口结构。
背景技术
油气输送管道施工中所使用的钢制管道，必须预先经过防腐处理，3LPE、3LPP 防腐层是管道外防腐中普遍采用的防腐结构。而在管道防腐过程中往往会预留焊接口，一般宽度为100-150mm。钢制管道焊接口的防腐是在施工现场完成的，其采用的管道补口技术对管线的整体防腐效果具有重大的影响，因为它关系到整条管线的最终防腐质量。无论预制工厂内3LPE、3LPP防腐层质量如何优良，如果现场补口效果不好就会导致钢制管道产生严重腐蚀，使埋地管道的使用寿命缩短，甚至造成泄漏等严重后果。      
3LPE、3LPP 防腐管道的焊接口防腐普遍采用热缩套（带）补口技术，该技术的施工方法为：对补口底材进行处理后涂刷上环氧底漆，底漆表干后包覆收缩套（带），烘烤热收缩套（带）使其收缩，同时使热收缩套上的热熔胶熔化，达到合适程度后停止加热，待热收缩套自然冷却后固定在补口处。这种传统的热缩套补口技术在使用中存在如下缺点：
1. 热缩套（带）一般由人工手持烤把用火焰烘烤，温度准确性和均匀性难以准确控制。温度偏低保证不了粘接效果，局部过热容易使热缩套（带）发生炭化，加热不均匀时收缩不一致导致气泡及褶皱，补口质量难以保证。
2. 热缩套（带）所用的热熔胶极性强，分子量低，与直管防腐层表面的PE或PP相容性不好，加之交联聚乙烯基材受热时弹性收缩力不大，对热熔胶施加的压力有限，热熔胶与直管防腐层之间无法形成可靠粘接，埋地后极易发生脱粘开裂现象，导致补口失效。
3. 辐射交联聚乙烯热收缩带（套）须经挤出成型、辐射交联、扩径、冷却、涂胶等多道工序制得，成本极高，且无法热塑回收，对环境会造成一定破坏。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构新颖、防腐效果好的补口结构。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种新型补口结构，包括对接钢管、两端预制防腐层和补口部位, 其特征在于，在补口部位钢管外壁设有环氧底漆层，所述环氧底漆层的外周围裹覆一层热塑性补口片，所述热塑性补口片全部覆盖环氧底漆层且与两端预制防腐层相搭接，在热塑性补口片的外周围设有金属护套，相邻各层之间牢固粘接，形成整体。
补口部位钢管表面粗糙，锚纹深度达到10～100μm。
所述环氧底漆层是无溶剂液体环氧涂料或环氧粉末涂料固化所形成，厚度大于50μm。
热塑性补口片与两端预制防腐层及自身搭接处完全熔合成一体，所述热塑性补口片主体厚度为直管防腐层厚度的100~150%，宽度比补口部位钢管的最小长度长100~200mm。
钢管对接处的环形焊道包埋在热塑性补口片中，不向外凸起。金属护套包裹在热塑性补口片外成圆筒形状，头尾有20~120mm的重叠，宽度比热塑性补口片宽20~240mm，厚度为0.2~1.0mm。金属护套头尾的重叠部分由预先粘附在内层金属板外表面的胶粘剂薄膜粘接成一体。胶粘剂薄膜厚度0.05~0.2mm，材质为接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物与聚乙烯/聚丙烯的混合物，其共混比例为1:0～1:7，总体接枝率为0.15wt%以上；接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物是指马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸或缩水甘油酯与聚乙烯/聚丙烯的接枝共聚物。
热塑性补口片的材质是接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物与聚乙烯/聚丙烯的混合物，其共混比例为1:0～1:7，总体接枝率为0.15wt%以上；所述接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物是指马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸或缩水甘油酯与聚乙烯/聚丙烯的接枝共聚物。
金属护套的材质选自不锈钢、镀锌钢、镀锡钢、镀铝钢、镀镍钢、镀铬钢、纯铝、铝合金、纯铜或铜合金中的一种或几种。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1. 热塑性补口片与环氧底漆之间的粘接方式和效果与直管3LPE、3LPP防腐层相当，23℃的剥离强度可达到250N/cm以上，50℃的剥离强度达到100 N/cm以上，分别为热收缩套（带）补口的2倍和5倍以上。
2. 热塑性补口片与预制防腐层及自身搭接处完全熔合成一体，密封效果极好；
3. 金属护套与热塑性补口片牢固粘接为一体，23℃的剥离强度可达到150N/cm以上，50℃的剥离强度达到75N/cm以上。金属护套极大提高了补口层对可见光、紫外光、水、氧气及水蒸气的阻隔性，对尖锐物体机械损伤的抵抗力也得到加强，补口层寿命大幅提升。
4. 本发明的补口片无须辐射交联，成本低廉，边角料可循环使用，不污染环境。
附图说明
图1为本发明的补口结构示意图;
其中，1 对接钢管  2预制防腐层   3 环氧底漆层  4 热塑性补口片 5 金属外套。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例1：
如图1所示，一种Ф610的3LPP管道，补口结构包括对接钢管1、两端预制防腐层2和补口部位。在补口部位钢管外壁设有环氧底漆层3，所述环氧底漆层3的外周围裹覆一层热塑性补口片4，所述热塑性补口片4全部覆盖环氧底漆层3且与两端预制防腐层2相搭接，在热塑性补口片4的外周围设有金属护套5，相邻各层之间牢固粘接，形成整体。
预制防腐层2的厚度3mm，补口部位钢管表面粗糙，锚纹深度达到40～80μm；环氧底漆3是无溶剂液体环氧涂料固化所形成，厚度为120～180μm；热塑性补口片4宽度400mm，厚度3.3mm，与两端预制防腐层2及自身搭接处完全熔合成一体，形成等径聚烯烃层；钢管对接处的环形焊道包埋在热塑性补口片中，不向外凸起;金属护套5包裹在热塑性补口片4外成圆筒形状，头尾有80mm的重叠，宽度为500mm，厚度为0.3mm。
热塑性补口片4的材质是接枝聚丙烯共聚物与聚丙烯的混合物，其共混比例为1:4，接枝聚丙烯共聚物是指马来酸酐与聚丙烯的接枝共聚物。
金属护套5材质选用304-1/2H不锈钢冷轧板。
金属护套5头尾的重叠部分由预先粘附在内层金属板外表面的胶粘剂薄膜粘接成一体，胶粘剂薄膜厚度0.1mm，材质与热塑性补口片相同。
实施例2：
如图1所示，一种Ф1219的3LPE管道，补口结构包括对接钢管1、两端预制防腐层2和补口部位,在补口部位钢管外壁设有环氧底漆层3，所述环氧底漆层3的外周围裹覆一层热塑性补口片4，所述热塑性补口片4全部覆盖环氧底漆层3且与两端预制防腐层2相搭接，在热塑性补口片4的外周围设有金属护套5，相邻各层之间牢固粘接，形成整体。
预制防腐层2的厚度3.7mm，补口部位钢管表面粗糙，锚纹深度达到50～100μm；环氧底漆3是环氧粉末涂料固化所形成，厚度为150～230μm；热塑性补口片4宽度450mm，厚度4.6mm，与两端预制防腐层2及自身搭接处完全熔合成一体，形成等径聚烯烃层；钢管对接处的环形焊道包埋在热塑性补口片中，不向外凸起；金属护套5包裹在热塑性补口片4外成圆筒形状，头尾有120mm的重叠，宽度为690mm，厚度为0.5mm。
补口片的材质是接枝聚乙烯共聚物与聚乙烯的混合物，其共混比例为1:2，接枝聚乙烯共聚物的化学成分是马来酸酐与聚乙烯的接枝共聚物。
金属护套材质选用3型铝合金。
金属护套头尾的重叠部分由预先粘附在内层金属板外表面的胶粘剂薄膜粘接成一体，胶粘剂薄膜厚度0.2mm，材质与热塑性补口片相同。
对比例1 ：
一种依照GB/T 23257-2009的管道补口结构如下：
从内至外依次为钢管、无溶剂液体环氧底漆和热收缩带。
补口部位的表面除锈等级达到GB/T 8923.1规定的Sa2 1/2级，环氧底漆的厚度为150～200μm，热收缩带与聚乙烯层搭接宽度为130mm，周向搭接宽度应不小于80mm。
热缩带内层为低软化点热熔胶，外层为辐射交联聚乙烯。
效果评价结果如表1所示。
表1 为各实施例及对比例管道补口结构的效果评价结果
         测试标准或方法：
         剥离强度：GB/T 23257~2009；
         密封效果：GB/T 23257~2009。

Claims (9)

1.一种新型补口结构，包括对接钢管、两端预制防腐层和补口部位,其特征在于，在补口部位钢管外壁设有环氧底漆层，所述环氧底漆层的外周围裹覆一层热塑性补口片，所述热塑性补口片全部覆盖环氧底漆层且与两端预制防腐层相搭接，在热塑性补口片的外周围设有金属护套，相邻各层之间牢固粘接，形成整体。
2.根据权利要求1所述的新型补口结构，其特征在于：补口部位钢管表面粗糙，锚纹深度达到10～100μm。
3.根据权利要求1所述的新型补口结构，其特征在于：所述环氧底漆层是无溶剂液体环氧涂料或环氧粉末涂料固化所形成，厚度大于50μm。
4.根据权利要求1所述的新型补口结构，其特征在于：热塑性补口片与两端预制防腐层及自身搭接处完全熔合成一体，所述热塑性补口片主体厚度为直管防腐层厚度的100~150%，宽度比补口部位钢管的最小长度长100~200mm。
5.根据权利要求1所述的新型补口结构，其特征在于：钢管对接处的环形焊道包埋在热塑性补口片中，不向外凸起；金属护套包裹在热塑性补口片外成圆筒形状，头尾有20~120mm的重叠，宽度比热塑性补口片宽20~240mm，厚度为0.2~1.0mm。
6.根据权利要求5所述的新型补口结构，其特征在于：金属护套头尾的重叠部分由预先粘附在内层金属板外表面的胶粘剂薄膜粘接成一体。
7.根据权利要求6所述的新型补口结构，其特征在于：胶粘剂薄膜厚度0.05~0.2mm，材质为接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物与聚乙烯/聚丙烯的混合物，其共混比例为1:0～1:7，总体接枝率为0.15wt%以上；接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物是指马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸或缩水甘油酯与聚乙烯/聚丙烯的接枝共聚物。
8.根据权利要求1-6任一项所述的新型补口结构，其特征在于：热塑性补口片的材质是接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物与聚乙烯/聚丙烯的混合物，其共混比例为1:0～1:7，总体接枝率为0.15wt%以上；所述接枝聚乙烯/聚丙烯共聚物是指马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸或缩水甘油酯与聚乙烯/聚丙烯的接枝共聚物。
9.根据权利要求1-6任一项所述的新型补口结构，其特征在于：金属护套的材质选自不锈钢、镀锌钢、镀锡钢、镀铝钢、镀镍钢、镀铬钢、纯铝、铝合金、纯铜或铜合金中的一种或几种。
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