CN115011216B - 一种防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于防腐补口施工技术领域，具体涉及一种防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料及其制备方法和应用。本发明采用复配型环氧树脂，与复配型固化剂、偶联剂、稀释剂、耐磨填料、改性剂等成分按照一定流程混合而成，在长输油气管道B型套筒修复处通过刷涂、喷涂等工艺涂覆成厚度较小的一层，得到流平性能佳、耐高低温、剥离强度高、耐磨性好、耐微生物侵蚀、强度高、韧性好的永久性防腐补口，是一种采用特殊配方生产管道维抢修B型套筒修复层快速防腐补口的方法。

Description

一种防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料及其制备方法和 应用

技术领域

本发明属于防腐补口施工技术领域，具体涉及一种防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料及其制备方法和应用。

背景技术

随着近年来天然气输送需求的激增，我国的油气管道建设逐步体现出“高钢级、大口径、高压力”的情况，以补焊、补板、A型套筒、复合材料为代表的传统管道的缺陷修复技术无法满足现今高钢级管道维抢修尤其是环焊缝缺陷的修复要求，采用B型套筒进行修复是目前常用的、修复质量较高、修复费用较少的。B型套筒修复技术原理是根据管体减薄处在内压作用下的径向应力增大，利用全封闭钢质套筒恢复管璧减薄处的承压强度，使其不会因达到塑性变形极限而破裂。

常用B型套筒的防腐补口形式为热收缩带、冷缠带等传统补口形式，由于B型套筒外径加大、焊道较多、焊接位置坡角较大、存在吊耳或丝堵等特殊结构的原因，常出现B型套筒处的防腐补口空鼓严重，导致防腐补口效果不佳。而目前常用的环氧类液体防腐涂料也存在诸如流动流平性能不佳、剥离强度无法达标、施工工艺繁琐、价格昂贵等缺点，如何能够生产制备一款双亲性能好、施工工艺简捷、价格低廉的液体环氧涂料是目前管道行业亟待解决的一项重大技术难题。

本发明提供的一种长输油气管道B型套筒防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料，是专门针对管道维抢修中B型套筒动火修复管体缺陷或环焊缝缺陷后，快速进行防腐补口的一种液体类防腐涂料，能够单独使用或配合聚乙烯加强型热缩套进行管道B型套筒修复层的防腐补口，具有粘接性牢固、化学稳定性持久、抗机械损伤性优良、没有阴极屏蔽问题，能够解决多年来管道维抢修行业中存在的B型套筒修复层处的防腐补口填充不充分问题，与高钢级管道钢材兼容性好，施工流程简单便捷，可极大缩减管道维抢修防腐补口作业的施工时间，提升管道修复层使用寿命，有效降低管道修复层的返修率和换管率，为管道维抢修行业的施工作业提供一种安全、快速、有效的B型套筒防腐补口技术手段。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料及其制备方法和应用。本发明所提供的防腐浆料为一种液体类防腐涂料，其可针对管道维抢修中B型套筒动火修复管体缺陷或环焊缝缺陷后，快速进行防腐补口，并能够单独使用或配合聚乙烯加强型热缩套进行管道B型套筒修复层的防腐补口，提升管道修复层使用寿命，有效降低管道修复层的返修率和换管率，为管道维抢修行业的施工作业提供一种安全、快速、有效的B型套筒防腐补口技术手段。

本发明所提供的技术方案如下：

一种防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将环氧树脂主剂、环氧树脂辅料、端羟基聚丁二烯、二异氰酸酯按照100:(25-40):(1-3):(5-10)的质量比进行共混搅拌，制备得到复配型环氧树脂；

步骤二：将固化剂主剂、固化剂辅料、固化剂助剂按照100:(15-20):(0.3-3)的质量比进行共混搅拌，制备得到复配型固化剂；

步骤三：将偶联剂、稀释剂、耐磨填料、改性剂按照质量比(2-15):100:(30-45):(0.5-8)共混并搅拌均匀，得到改性助剂；

步骤四：将步骤一的复配型环氧树脂、步骤二的复配型固化剂按照100:(10-20)的质量比混合，采用60-70℃加热、200-300rad/min的速率进行同方向搅拌，搅拌过程中分次加入质量分数为步骤一的复配型环氧树脂10-25％的步骤三得到的改性助剂，完全混合均匀后停止搅拌加热，采用0.5-2MHz超声波处理5min以上，静置5-10min，即制备得到防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料。

上述技术方案采用复配型环氧树脂，与复配型固化剂、偶联剂、稀释剂、耐磨填料、改性剂等成分按照一定流程混合而成，在长输油气管道B型套筒修复处通过刷涂、喷涂等工艺涂覆成厚度较小的一层，得到流平性能佳、耐高低温、剥离强度高、耐磨性好、耐微生物侵蚀、强度高、韧性好的永久性防腐补口，是一种采用特殊配方生产管道维抢修B型套筒修复层快速防腐补口的方法。

上述技术方案中，复配型环氧树脂和复配型固化剂分别采用复配的方式，进行了多种固化形式，形成了多种类型的固化树脂，从而综合了各类固化树脂的优点，使防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料具有较高的耐磨性、双亲性能、快速固化性能等更加适用于管道修复防腐补口现场施工所需的综合性能。

具体说来:

复配型环氧树脂中的E54、E51、E44、E21、E20等多种主剂与F51、F48、F44、CYD014等多种辅料进行一定比例复配后，尤其再与端羟基聚丁二烯、二异氰酸酯进行复配后，形成流动性能较为优异且粘度等物性受温度环境影响较小的复合型环氧树脂，且强度性能更为优异，能够适应极寒条件下管道施工等多种恶劣施工环境；在特定配方、特定比例复配的偶联剂、稀释剂、填料、改性剂的共同配合下，与所述的复配型固化剂进行共混，得到的最终固化产物，具有粘接性牢固、化学稳定性持久、抗机械损伤性优良、没有阴极屏蔽问题等多种优点，较之现有技术的各项物性均有较为明显的提升。

其中，改性剂中的气相二氧化硅、有机膨润土作用于本发明的环氧树脂复配体系，得到流平性能优异的共混树脂，可以增加管道现场防腐施工流平性好、边角结构填缝效果好的优点。

耐磨填料中的30μm以下氧化铝粉、二氧化硅粉、二氧化锆粉、二氧化钛粉、二硼化钛粉、六硼化钙、氮化硼等均能提升环氧树脂固化后的表面硬度和耐磨性能，提升管道防腐的抗机械损伤能力。

偶联剂中的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、β-(3、4环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3，4—环氧环已基)乙基三甲氧基硅烷等能改善环氧树脂的固化效果，提高共混环氧树脂的双亲性能，能够防止施工管道的表面处理不当、产生的油污和其他杂物导致的防腐附着力不强的问题。

其他相关辅料产品，例如固化剂辅料、固化剂助剂、环氧树脂辅料等，均能在本发明规定的配比范围内大幅提升共混树脂、固化产物的各项物理参数和力学性能，提高与管道钢材表面亲和的能力，使施工流程更加便捷，可极大缩减管道维抢修防腐补口作业的施工时间，提升管道修复层使用寿命，有效降低管道修复层的返修率和换管率，为管道施工作业提供一种快速、有效的B型套筒防腐补口技术手段。

具体的，步骤一中：所述的环氧树脂主剂为E54、E51、E44、E21、E20中的一种或几种复配；

具体的，步骤一中：所述的环氧树脂辅料为F51、F48、F44、CYD014的一种或几种复配；

具体的，步骤一中：所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)中的一种或几种复配。

具体的，步骤二中：所述的固化剂主剂为牌号651、593、3115、3120、3301、8115、6101中的一种或几种复配；

具体的，步骤二中：所述的固化剂辅料为牌号191、5115、5115×70、5125、5140、5230、5390、5353、5100-65中的一种或几种复配；

具体的，步骤二中：所述的固化剂助剂为偏苯三甲酸酐(TMA)、苯酮四羟酸三酐(BTDA)的同质量比混合物。

具体的，步骤三中：所述的偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、β-(3、4环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷(KH-1770)、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-7180)、β-(3，4—环氧环已基)乙基三甲氧基硅烷(A-168)、配位型钛酸酯的代表如四异丙基二(亚磷酸二月桂酯)钛酸酯(KB-36S)、丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯(KR-TTS)、异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯(KR-38S)中的一种或几种复配；

具体的，步骤三中：所述的稀释剂为环氧丙烷丁基醚(牌号501)、环氧丙烷苄基醚(牌号692)、二乙二醇缩水甘油醚(牌号664)、己二醇缩水甘油醚(牌号ED-503)、乙二醇缩水甘油醚(牌号669)中的一种；

具体的，步骤三中：所述的耐磨填料为99.5％颗粒细度不大于30μm的氧化铝粉、二氧化硅粉、二氧化锆粉、二氧化钛粉、二硼化钛粉、六硼化钙、氮化硼中的一种或几种复配；

具体的，步骤三中：所述的改性剂为3,3′,3″-三羟基苯氧基硅烷三缩水甘油醚、气相二氧化硅、有机膨润土(1.7g/cm³、细度10μm及以下)三种材料同质量复配而成。

进一步的，步骤三中：所述的分次加入改性助剂的方法，具体为按照6次加入、每次间隔1min的时间间隔，加入量按照第一次加入偶联剂总量的50％、第二至第六次分别加入10％的方式进行操作。

本发明还提供了根据上述制备方法制备得到的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料。

具体的，防腐浆料的可操作时间为25℃下65min或75℃下30min。

本发明还提供了上述防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料的应用，作为长输油气管道B型套筒的防腐补口用防腐浆料。

长输油气管道B型套筒的防腐补口具体包括以下步骤：

1)待长输油气管道B型套筒完全安装完毕后，采用制备完成的权利要求6所述的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料进行涂刷或喷涂，将湿膜厚度涂刷至0.5-2mm，自然流平；

或者，在纵焊缝、环角焊缝处采用浇注方式进行填充；

或者，在管道两端PE防腐层剥离位置进行覆盖涂刷，覆盖轴向长度不小于100mm；

2)等待防腐层表干后，进行辅助防腐措施；

或者，当采用高韧性环氧防腐浆料的一层防腐结构，需表干后再等待5-8h进行回填。

具体的，待长输油气管道B型套筒完全安装完毕后，将制备完成的长输油气管道B型套筒防腐补口用耐磨双亲环氧防腐浆料由至少2班组、每班组至少2人的操作人员安排进行涂刷或喷涂，采用尼龙毛刷、PP毛刷、滚轮刷的方式或0.8MPa气动喷涂，由管道12点、6点方向同时作业，将湿膜厚度涂刷至0.5-2mm，自然流平。在纵焊缝、环角焊缝处采用浇注方式进行填充。在管道两端PE防腐层剥离位置进行覆盖涂刷，覆盖轴向长度不小于100mm。

步骤六：等待防腐层表干后，可按照相关操作规程外敷冷缠带、热收缩带等辅助防腐措施。若采用高韧性环氧防腐浆料一层防腐结构，需表干后再等待5-8h进行回填。

以本发明所提供的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料单独使用或配合聚乙烯加强型热缩套进行管道B型套筒修复层的防腐补口，具有粘接性牢固、化学稳定性持久、抗机械损伤性优良、没有阴极屏蔽问题，能够解决多年来管道维抢修行业中存在的B型套筒修复层处的防腐补口填充不充分问题，与高钢级管道钢材兼容性好，施工流程简单便捷，可极大缩减管道维抢修防腐补口作业的施工时间，提升管道修复层使用寿命，有效降低管道修复层的返修率和换管率，为管道维抢修行业的施工作业提供一种安全、快速、有效的B型套筒防腐补口技术手段。

附图说明

图1是外敷本发明所提供的双亲环氧防腐浆料层后的效果图。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

为验证本发明的实际使用效果，2020年12月19日-21日，在鄂尔多斯某原油管道的某输油站场出站距离350m的管道进行不停输工况下B型套筒焊接修复管体缺陷，并配制涂刷本发明的防腐补口浆料。该原油管道输送的原油为鄂尔多斯盆地某油田的外输原油，管径为457mm，管道材质为X60管材钢，壁厚为10mm。某处管体外壁存在金属损失缺陷，经研究评估决定采用B型套筒焊接修复。修复过程持续时间为7h，修复完成24h后采用超声无损检测焊缝焊接效果为合格。为及时防腐回填。采用了本发明所述的B型套筒防腐补口用快速双亲环氧防腐浆料。配制及施工过程如下：

步骤一：采用精确度为0.01Kg、量程为100Kg的电子秤称取10Kg环氧树脂E51、2.5Kg环氧树脂F51、0.1Kg端羟基聚丁二烯、1Kg二异氰酸酯，放入30L的容器中，利用人工电动搅拌机按照100rad/min的速度进行共混搅拌30min，制备复配型环氧树脂主料共计13.6Kg；

步骤二：采用精确度为0.0001Kg、量程为3Kg的电子天平称取1.5Kg固化剂651、0.3Kg固化剂辅料5115、0.015Kg偏苯三甲酸酐(TMA)、0.015Kg苯酮四羟酸三酐(BTDA)，放入5L的容器中，利用磁力搅拌器按照100rad/min的速度进行共混搅拌30min，制备复配型固化剂共计1.83Kg；

步骤三：采用精确度为0.0001Kg、量程为3Kg的电子天平称取0.1Kgγ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、1Kg稀释剂环氧丙烷丁基醚(牌号501)、0.4Kg耐磨填料氧化铝粉(99.5％颗粒细度不大于30μm)、0.01Kg改性剂3,3′,3″-三羟基苯氧基硅烷三缩水甘油醚、0.01Kg改性剂气相二氧化硅、0.01Kg改性剂有机膨润土(1.7g/cm3、细度10μm及以下)，放入5L的容器中，利用磁力搅拌器按照50rad/min的速度进行共混搅拌10min，制备改性助剂共计1.53Kg；

步骤四：将步骤一的13.6Kg复配型环氧树脂、步骤二的1.83Kg复配型固化剂完全混合，采用65℃加热、200rad/min的速率进行同方向搅拌20min，搅拌过程中分10次、每次0.153Kg、每次间隔2min加入步骤三的改性助剂，完全混合均匀后停止搅拌加热，采用2MHz超声波处理5min，静置5min，即制备成长输油气管道B型套筒防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料。防腐浆料的可操作时间经测试为50min，建议在30min内涂刷完毕。

步骤五：待长输油气管道B型套筒完全安装完毕后，将制备完成的长输油气管道B型套筒防腐补口用耐磨双亲环氧防腐浆料2班组、每班组2人的操作人员安排进行涂刷，采用尼滚轮刷的方式从管道12点、6点方向同时作业，将湿膜厚度涂刷至2mm，自然流平。在纵焊缝、环角焊缝处采用浇注方式进行填充。在管道两端PE防腐层剥离位置进行覆盖涂刷，覆盖轴向长度为200mm。

步骤六：等待防腐层表干后，按照相关操作规程外敷聚氨酯泡沫及聚乙烯夹克，制备防腐绝热保护层，为管道的防腐绝热提供辅助。

本实施例刷涂实干后，在安装防腐绝热层之前，按照SY/T6854《埋地钢质管道液体环氧外防腐层技术标准》、SY/T0315《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》等标准测试了本发明涂层的力学性能指标，其中各项具体性能参数如表所示，全部符合相关标准的要求。同时6个月以后(施工地点鄂尔多斯，施工时零下二十七度到开挖时三十度)进行开挖验证，目视检测表面无任何剥落现象，验证了本发明涂料针对管道防腐的可行性和可靠性。

附表1涂层性能测试数据

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)

1.一种防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将环氧树脂主剂、环氧树脂辅料、端羟基聚丁二烯、二异氰酸酯按照100:(25-40):(1-3):(5-10)的质量比进行共混搅拌，制备得到复配型环氧树脂；

步骤二：将固化剂主剂、固化剂辅料、固化剂助剂按照100:(15-20) : (0.3-3)的质量比进行共混搅拌，制备得到复配型固化剂；

步骤三：将偶联剂、稀释剂、耐磨填料、改性剂按照质量比(2-15):100: (30-45) :(0.5-8)共混并搅拌均匀，得到改性助剂；

步骤四：将步骤一的复配型环氧树脂、步骤二的复配型固化剂按照100: (10-20)的质量比混合，采用60-70℃加热、200-300rad/min的速率进行同方向搅拌，搅拌过程中分次加入质量分数为步骤一的复配型环氧树脂10-25%的步骤三得到的改性助剂，完全混合均匀后停止搅拌加热，采用0.5-2MHz超声波处理5min以上，静置5-10min，即制备得到防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料；

所述的环氧树脂主剂为E54、E51、E44、E21、E20中的一种或几种复配；

所述的环氧树脂辅料为F51、F48、F44、CYD014的一种或几种复配；

所述的固化剂主剂为牌号651、593、3115、3120、3301、8115、6101中的一种或几种复配；

所述的固化剂辅料为牌号191、5115、5115×70、5125、5140、5230、5390、5353、5100-65中的一种或几种复配；

所述的固化剂助剂为偏苯三甲酸酐、苯酮四羟酸三酐的同质量比混合物；

所述的偶联剂为γ- (2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、β-（3、4环氧环己基）-乙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、β- (3，4—环氧环已基)乙基三甲氧基硅烷、四异丙基二(亚磷酸二月桂酯)钛酸酯、丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酰基)钛酸酯中的一种或几种复配；

所述的改性剂为3,3′,3″-三羟基苯氧基硅烷三缩水甘油醚、气相二氧化硅、有机膨润土三种材料同质量复配而成。

2.根据权利要求1所述的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料的制备方法，其特征在于，步骤一中：

所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或几种复配。

3.根据权利要求1所述的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料的制备方法，其特征在于，步骤三中：

所述的稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苄基醚、二乙二醇缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚、乙二醇缩水甘油醚中的一种；

所述的耐磨填料为99.5%颗粒细度不大于30μm的氧化铝粉、二氧化硅粉、二氧化锆粉、二氧化钛粉、二硼化钛粉、六硼化钙、氮化硼中的一种或几种复配。

4.根据权利要求1所述的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料的制备方法，其特征在于，步骤三中：所述的分次加入改性助剂的方法，具体为按照6次加入、每次间隔1min的时间间隔，加入量按照第一次加入偶联剂总量的50%、第二至第六次分别加入10%的方式进行操作。

5.一种根据权利要求1至4任一所述的制备方法制备得到的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料。

6.根据权利要求5所述的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料，其特征在于：防腐浆料的可操作时间为25℃下65min或75℃下30min。

7.一种根据权利要求5或6所述的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料的应用，其特征在于：作为长输油气管道B型套筒的防腐补口用防腐浆料。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

1）待长输油气管道B型套筒完全安装完毕后，采用制备完成的权利要求6所述的防腐补口用快速耐磨双亲环氧防腐浆料进行涂刷或喷涂，将湿膜厚度涂刷至0.5-2mm，自然流平；

或者，在纵焊缝、环角焊缝处采用浇注方式进行填充；

或者，在管道两端PE防腐层剥离位置进行覆盖涂刷，覆盖轴向长度不小于100mm；

2）等待防腐层表干后，进行辅助防腐措施；

或者，当采用高韧性环氧防腐浆料的一层防腐结构，需表干后再等待5-8h进行回填。