CN104530641A - 一种管道外防腐层防护材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管道外防腐层防护材料，包括覆盖在管道外的防护层和防护层两端的腻子体系，所述防护层包括树脂体系和纤维增强体；所述树脂体系包括E51环氧树脂，E44环氧树脂，改性脂肪族胺固化剂，低分子聚酰胺固化剂，2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂，2-乙基-4甲基咪唑促进剂，多聚环氧丙烷丁基醚活性稀释剂；所述纤维增强体为超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及其制成的织物，所述织物为无纬布或单向布、平纹布、斜纹布、缎纹布；所述腻子体系包括E51环氧树脂，E44环氧树脂，改性脂肪族胺固化剂，低分子聚酰胺固化剂，2-乙基-4甲基咪唑促进剂，硅烷偶联剂KH550，增韧剂CYH-277，玻璃微珠。本发明具有耐划伤性、抗弯曲强度、冲击强度优异以及便于施工的特点。
Description
技术领域
本发明涉及管道系统技术领域，具体涉及一种管道外防腐层防护材料。
背景技术
长输管道定向钻穿越技术具有施工周期短、对环境扰动小的特点，适用于铁路、公路、河流等区域埋地管道的铺设，是一种高效的非开挖埋地管道铺设技术，目前已广泛应用于长输管道建设。定向钻穿越施工具有不会影响穿越段正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活干扰以及对环境的破坏和影响。穿越管道外防腐以3PE、FBE及热收缩带补口为主材料，具有良好的防腐和较强的抗冲击性能，但其耐划伤性能较差，常由于穿越段土质坚硬、石块异物、穿越孔洞不圆滑、控向精度较低等原因使管道出现外防腐层划伤、划透、补口刮翻等严重问题，损伤处的管体失去了防腐层保护，极易出现腐蚀甚至是穿孔。随着高钢级管材(X60及以上)的大规模应用，管道的刚度逐渐增大，在经过弹性弯曲段时，更容易损坏防腐层。由于穿越管道位置的特殊性，后期防腐层修复难度极大，因此，对穿越管道外防腐层的增强防护显得尤为必要。
目前穿越管道外防腐层防护材料主要采用光固化套和玻璃纤维增强复合材料两种类型的防护材料。其中光固化套防护技术曾在中石油漠大线黑龙江穿越段中使用，该技术使用光固化树脂预浸渍玻璃纤维短毡，制成玻璃纤维预浸料。使用时，避光条件下缠绕在管道防腐层外部，通过自然光或紫外光促使树脂固化，形成具有较强抗划伤性能的复合材料防护层。但该技术存在材料造价高、与管道3PE防腐层无法有效粘接、纤维不连续、材料需要避光保存、避光施工、增强效果有限等问题，在国内管道建设中未得到广泛应用。玻璃纤维增强复合材料又称环氧玻璃钢，该技术常用于管道防腐和管体补强，但其应用于管道外防腐层防护在国内尚处于起步阶段，对于复合材料的耐划伤性以及与3PE外防腐层的黏结性均有待提高。上述两种防护材料在实际的工程应用中，因防护层耐划伤性能不足和与3PE粘结力不足，导致防护层剥离和被划透的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种管道外防腐层防护材料，所述防护材料耐划伤性、抗弯曲强度、冲击强度优异以及便于施工。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种管道外防腐层防护材料，包括覆盖在管道外的防护层和防护层两端的腻子体系，所述防护层包括树脂体系和纤维增强体；
所述树脂体系包括如下质量百分数的组分：
所述纤维增强体为超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及其制成的织物，所述织物为无纬布或单向布、平纹布、斜纹布、缎纹布；
所述腻子体系包括如下质量百分数的组分：
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
本发明中防护层的树脂体系可使缠绕在管道外腐蚀层的纤维布固化，固化后的防护材料具有耐划伤性、抗弯曲强度、冲击强度优异以及便于施工的特点；本发明中的腻子体系涂敷在防护层两端，使防护层平滑过渡到管道表面，以防止穿越过程中隧道土壤剪切力、摩擦力等破坏防护层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例提供一种管道外防腐层防护材料，包括覆盖在管道外的防护层和防护层两端的腻子体系，所述防护层包括树脂体系和纤维增强体。
所述树脂体系包括如下质量百分数的组分：
其中，改性脂肪族胺固化剂作为树脂固化剂与E51环氧树脂和E44环氧树脂反应，可再室温下提供温和的反应速度，因其分子链为柔性分子链，可令树脂固化后具备一定的韧性；低分子聚酰胺固化剂作为树脂固化剂与E51环氧树脂和E44环氧树脂反应，在室温下保证树脂固化率，因其分子链为刚性分子链，可令树脂固化后具备一定的强度；2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂作为树脂固化剂和促进剂与E51环氧树脂和E44环氧树脂反应，室温条件下可提高树脂固化率和固化速度；2-乙基-4甲基咪唑促进剂作为树脂促进剂与E51环氧树脂和E44环氧树脂反应，室温条件下可提高树脂固化速度；多聚环氧丙烷丁基醚活性稀释剂主要作用为降低树脂组分粘度，并参与树脂固化反应，同时与粘结促进剂中活性基团反应提高防护材料与防腐层之间的粘结力。
所述纤维增强体为超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及其制成的织物，所述织物无纬布或单向布、平纹布、斜纹布、缎纹布；
所述腻子体系包括如下质量百分数的组分：
其中，硅烷偶联剂KH550作为提高树脂与玻璃微珠之间结合效果的促进剂；增韧剂CYH-277作为一种添加剂提高腻子韧性，降低脆性；玻璃微珠作为一种填料，提高腻子体系刚度和粘度。
本发明实施例的实施涉及一种粘结促进剂，所述粘结促进剂是一种液态有机促进剂，涂覆在管道3PE防腐层与防护层之间，适用于管道外防腐层表层为聚乙烯(PE)的防腐层和防护层为环氧基树脂纤维复合材料之间的粘结，可提高防腐层表面张力，在防腐层嵌入活性基团，提高PE表面与防护层成膜物功能基的反应能力，从而增强PE表面与防护层之间的附着力。所述粘结促进剂包括有机溶剂、乳化剂、极性材料和去离子水；各组分的质量百分数如下：
有机溶剂 25％，乳化剂 15％，极性材料 25％，去离子水 35％；
其中，所述有机溶剂包括如下质量百分数的组分：丙酮 15％，四氯乙烯50％，三氯乙烷 30％，二甲苯 5％。
所述乳化剂包括如下质量百分数的组分：烷基酚聚氧乙烯醚 40％，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO3 15％，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO7 45％。
所述极性材料包括如下质量百分数的组分：等规氯化PP(含氯量30％)30％，等规氯化PE(含氯量25％) 70％。
实施例1：
本实施例提供一种管道外防腐层防护材料，包括覆盖在管道外的防护层和防护层两端的腻子体系，所述防护层包括树脂体系和纤维增强体。所述树脂体系包括如下质量百分数的组分：E51环氧树脂 35％，E44环氧树脂 25％，改性脂肪族胺固化剂 10％，低分子聚酰胺固化剂 21％，2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 2％，2-乙基-4甲基咪唑促进剂 2％，多聚环氧丙烷丁基醚活性稀释剂5％。所用纤维增强体为 200g/m2碳纤维平纹布。所述腻子体系包括如下质量百分数的组分：E51环氧树脂 30％，E44环氧树脂 20％，改性脂肪族胺固化剂5％，低分子聚酰胺固化剂 10％，2-乙基-4甲基咪唑促进剂 1％，硅烷偶联剂KH550 1％，增韧剂CYH-277 3％，玻璃微珠 30％。
实施例2：
本实施例提供一种管道外防腐层防护材料，包括覆盖在管道外的防护层和防护层两端的腻子体系，所述防护层包括树脂体系和纤维增强体。所述树脂体系包括如下质量百分数的组分：E51环氧树脂 43％，E44环氧树脂 20％，改性脂肪族胺固化剂 6％，低分子聚酰胺固化剂 25％，2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 1％，2-乙基-4甲基咪唑促进剂 2％，多聚环氧丙烷丁基醚活性稀释剂 3％。所用纤维增强体为 200g/m2玻璃纤维斜纹布。所述腻子体系包括如下质量百分数的组分：E51环氧树脂 35％，E44环氧树脂 15％，改性脂肪族胺固化剂 10％，低分子聚酰胺固化剂 15％，2-乙基-4甲基咪唑促进剂 2％，硅烷偶联剂KH5502％，增韧剂CYH-277 4％，玻璃微珠 17％。
实施例3：
本实施例提供一种管道外防腐层防护材料，包括覆盖在管道外的防护层和防护层两端的腻子体系，所述防护层包括树脂体系和纤维增强体。所述树脂体系包括如下质量百分数的组分：E51环氧树脂 45％，E44环氧树脂 18％，改性脂肪族胺固化剂 9％，低分子聚酰胺固化剂 20％，2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 2％，2-乙基-4甲基咪唑促进剂 1％，多聚环氧丙烷丁基醚活性稀释剂 5％。所用纤维增强体为 200g/m2超高分子量聚乙烯纤维无纬布。所述腻子体系包括如下质量百分数的组分：E51环氧树脂 40％，E44环氧树脂 15％，改性脂肪族胺固化剂 6％，低分子聚酰胺固化剂 25％，2-乙基-4甲基咪唑促进剂 1％，硅烷偶联剂KH550 1％，增韧剂CYH-277 2％，玻璃微珠 10％。
本发明提供的管道外防腐层补口用防护材料的具体制备及施工流程如下：
1、将树脂体系配方中E51环氧树脂、E44环氧树脂和多聚环氧丙烷丁基醚活性稀释剂按照质量配比，通过搅拌器(30-40r/min)搅拌5分钟后制成A组分，将树脂体系配方中改性脂肪族胺固化剂、低分子聚酰胺固化剂、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂和2-乙基-4甲基咪唑促进剂按照质量配比，通过搅拌器(20-30r/min)搅拌10分钟后制成B组分。将用于封端的腻子体系配方中E51环氧树脂、E44环氧树脂和增韧剂CYH-277按照质量配比，通过搅拌器(30-40r/min)搅拌5分钟后制成C组分，将腻子体系配方中改性脂肪族胺固化剂、低分子聚酰胺固化剂、2-乙基-4甲基咪唑促进剂、硅烷偶联剂KH550和玻璃微珠按照质量配比，通过搅拌器(20-30r/min)搅拌10分钟后制成D组分。A、B、C、D四组分分装后待用。粘结促进剂按比例配置好后封装待用。
2、使用时，将A、B组分按规定比例放入容器内，用搅拌器搅拌2min～3min充分混合后静置1min后方可使用。
3、使用喷壶在清洁的管道外防腐层表面涂刷一层粘结促进剂，厚度不高于200um，涂刷完成后，静置2分钟后，表面泛白后即可涂刷树脂体系。
4、在待修复管道表面上涂刷一层树脂体系，厚度不低于100um，涂刷完毕后即可进行纤维增强体缠绕。
5、缠绕过程中确保纤维与管道轴向垂直，纤维螺旋缠绕前进方向与管道穿越拖拽方向一致，搭接长度为纤维布幅宽20％-40％。施工中纤维布如需搭接，搭接长度不应小于200mm。
6、完成缠绕后，使用刷子或刮板，使用C、D组分混合好的封端腻子涂敷在防护层两端，使防护层平滑过渡到管道表面，以防止穿越过程中隧道土壤剪切力、摩擦力等破坏防护层。
本发明实施例在实验室测试结果，其综合性能见下表：
本发明中防护层的树脂体系可使缠绕在管道外腐蚀层的纤维布固化，固化后的防护材料具有耐划伤性、抗弯曲强度、冲击强度优异以及便于施工的特点；本发明中的腻子体系涂敷在防护层两端，使防护层平滑过渡到管道表面，以防止穿越过程中隧道土壤剪切力、摩擦力等破坏防护层。
上述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上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种管道外防腐层防护材料，其特征在于：包括覆盖在管道外的防护层和防护层两端的腻子体系，所述防护层包括树脂体系和纤维增强体；
所述树脂体系包括如下质量百分数的组分：
E51环氧树脂 33-45％，
E44环氧树脂 17-25％，
改性脂肪族胺固化剂 5-10％，
低分子聚酰胺固化剂 15-25％，
2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 1-2％，
2-乙基-4甲基咪唑促进剂 1-2％，
多聚环氧丙烷丁基醚活性稀释剂 0-5％；
所述纤维增强体为超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及其制成的织物，所述织物为无纬布或单向布、平纹布、斜纹布、缎纹布；
所述腻子体系包括如下质量百分数的组分：
E51环氧树脂 25-40％，
E44环氧树脂 15-25％
改性脂肪族胺固化剂 5-10％，
低分子聚酰胺固化剂 10-25％，
2-乙基-4甲基咪唑促进剂 1-2％，
硅烷偶联剂KH550 1-2％，
增韧剂CYH-277 2-5％，
玻璃微珠 10-30％。
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