CN118307933A - 一种耐腐蚀螺旋缝钢管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道材料技术领域，提出了一种耐腐蚀螺旋缝钢管及其制备方法，耐腐蚀螺旋缝钢管包括螺旋缝钢管和设置于螺旋缝钢管外表面的聚乙烯防腐层，聚乙烯防腐层包括由内至外依次设置的熔结环氧层、胶粘层和聚乙烯层；熔结环氧层的原料包括以下重量份的组分：环氧树脂50~60份、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物20~30份、石油树脂10~20份、氢化钛20~30份、脱气剂2~5份、固化剂1~4份；胶粘层的原料包括以下重量份的组分：乙烯丙烯酸树脂15~45份、聚乙烯醇缩丁醛8~14份、聚异丁烯10~20份、增塑剂1~3份。通过上述技术方案，解决了现有技术中的耐腐蚀螺旋缝钢管的聚乙烯防腐层剥离性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及管道材料技术领域，具体的，涉及一种耐腐蚀螺旋缝钢管及其制备方法。
背景技术
螺旋缝钢管是采用螺旋焊接工艺制成的管道材料，具有强度高、连接方便以及成本低廉等优点，被广泛应用于石油、化工、天然气、水利等多个领域。随着工业的发展，市场对螺旋缝钢管的耐腐蚀性能提出了更为严苛的要求。
为了提高螺旋缝钢管的耐腐蚀性能，业内常用的方法为在螺旋缝钢管外表面设置三层结构的聚乙烯防腐层。三层结构的聚乙烯防腐层中，底层通常为熔结环氧层、中间层为胶粘层，外层为聚乙烯层。目前，耐腐蚀螺旋缝钢管的聚乙烯防腐层存在剥离性能较差的缺陷，这严重影响了耐腐蚀螺旋缝钢管的实际应用。因此，亟需研发一种新型的耐腐蚀螺旋缝钢管。
发明内容
本发明提出一种耐腐蚀螺旋缝钢管及其制备方法，解决了相关技术中耐腐蚀螺旋缝钢管的聚乙烯防腐层剥离性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种耐腐蚀螺旋缝钢管，包括螺旋缝钢管和设置于所述螺旋缝钢管外表面的聚乙烯防腐层，所述聚乙烯防腐层包括由内至外依次设置的熔结环氧层、胶粘层和聚乙烯层；
所述熔结环氧层的原料包括以下重量份的组分：环氧树脂50~60份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20~30份、石油树脂10~20份、氢化钛20~30份、脱气剂2~5份、固化剂1~4份；
所述胶粘层的原料包括以下重量份的组分：乙烯丙烯酸树脂15~45份、聚乙烯醇缩丁醛8~14份、聚异丁烯10~20份、增塑剂1~3份。
作为进一步的技术方案，所述螺旋缝钢管的材质型号包括Q235A、Q235B、Q235C、Q355B中的一种。
作为进一步的技术方案，所述聚乙烯层的材质包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、线性高密度聚乙烯中的一种。
作为进一步的技术方案，所述熔结环氧层中，所述氢化钛为改性氢化钛；
所述改性氢化钛包括以下组分：氢化钛、甲基丙烯酸钠和醋酸丁酸纤维素。
本发明中，通过甲基丙烯酸钠和醋酸丁酸纤维素对氢化钛进行改性，一方面可以增强氢化钛的流动性，使之更易分散均匀，另一方面还可以与胶粘层中的高分子形成化学交联，从而进一步提高聚乙烯防腐层的剥离性能。
作为进一步的技术方案，所述氢化钛和甲基丙烯酸钠、醋酸丁酸纤维素的重量比为7~12:1:2。
本发明中，当氢化钛和甲基丙烯酸钠、醋酸丁酸纤维素的重量比为7~12:1:2时，有助于进一步提高聚乙烯防腐层的剥离性能。
作为进一步的技术方案，所述改性氢化钛的制备方法为：将醋酸丁酸纤维素溶解于乙酸乙酯中，加入甲基丙烯酸钠和氢化钛，混合均匀，浓缩，得到所述改性氢化钛。
作为进一步的技术方案，所述胶粘层中，所述乙烯丙烯酸树脂和聚乙烯醇缩丁醛的重量比为2~3:1。
本发明中，当胶粘层中乙烯丙烯酸树脂和聚乙烯醇缩丁醛的重量比为2~3:1时，有助于进一步提高聚乙烯防腐层的剥离性能。
作为进一步的技术方案，所述聚异丁烯的重均分子量为65000~95000。
作为进一步的技术方案，所述熔结环氧层中，所述脱气剂包括安息香、微粉蜡中的一种或两种。
作为进一步的技术方案，所述熔结环氧层中，所述固化剂包括己二酸二酰肼、2-甲基咪唑、双氰胺中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述胶粘层中，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种。
本发明还提出所述的耐腐蚀螺旋缝钢管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将熔结环氧层原料的各组分共混，挤出，粉碎，得到熔结环氧层粉末；
S2、将胶粘层原料的各组分共混，挤出，粉碎，得到胶粘层粉末；
S3、将所述熔结环氧层粉末熔结于螺旋缝钢管外表面，得到熔结环氧层，将所述胶粘层粉末敷设于所述熔结环氧层表面，得到胶粘层，将聚乙烯层铺设于所述胶粘层表面，得到耐腐蚀螺旋缝钢管。
作为进一步的技术方案，步骤S1中，所述共混时，温度为80~90℃。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述共混时，温度为120~140℃。
作为进一步的技术方案，所述螺旋缝钢管的内径为219~4020mm，壁厚为6~24mm。
作为进一步的技术方案，所述熔结环氧层的厚度为120~180μm。
作为进一步的技术方案，所述胶粘层的厚度为170~200μm。
作为进一步的技术方案，所述聚乙烯层的厚度为2~4mm。
本发明还提出所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管或所述的制备方法制备得到的耐腐蚀螺旋缝钢管在管道领域中的应用。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明中，耐腐蚀螺旋缝钢管聚乙烯防腐层中的胶粘层含有乙烯丙烯酸树脂和聚乙烯醇缩丁醛，通过两者的协同增效，提高了聚乙烯防腐层整体的胶粘效果，从而明显提高了聚乙烯防腐层的剥离性能。此外，熔结环氧层中，氢化钛的加入，有助于增加聚乙烯防腐层空间结构的复杂程度，也可提高聚乙烯防腐层的剥离性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中，如无特殊说明，螺旋缝钢管的材质型号为Q235B，聚乙烯层的材质为线性低密度聚乙烯、型号为LE3405，环氧树脂的型号为SM601，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的型号为EVA910，石油树脂的型号为C9石油树脂，氢化钛的粒径为45μm，乙烯丙烯酸树脂的型号为EAA3440，聚乙烯醇缩丁醛的型号为B60H，聚异丁烯的型号为HRD850，醋酸丁酸纤维素的型号为CAB381-2。
实施例1
一种耐腐蚀螺旋缝钢管的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将50份环氧树脂、20份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、10份石油树脂、20份氢化钛、2份安息香、1份己二酸二酰肼于85℃下共混，挤出，粉碎，得到熔结环氧层粉末；
S2、按重量份计，将15份乙烯丙烯酸树脂、8份聚乙烯醇缩丁醛、10份聚异丁烯、1份邻苯二甲酸二辛酯于130℃下共混，挤出，粉碎，得到胶粘层粉末；
S3、将熔结环氧层粉末熔结于螺旋缝钢管外表面，得到熔结环氧层，将胶粘层粉末敷设于熔结环氧层表面，得到胶粘层，将聚乙烯层铺设于胶粘层表面，得到耐腐蚀螺旋缝钢管；
其中，螺旋缝钢管的内径为800mm，壁厚为10mm；熔结环氧层的厚度为160μm；胶粘层的厚度为190μm；聚乙烯层的厚度为3.5mm。
实施例2
一种耐腐蚀螺旋缝钢管的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将60份环氧树脂、30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20份石油树脂、30份氢化钛、5份安息香、4份己二酸二酰肼于85℃下共混，挤出，粉碎，得到熔结环氧层粉末；
S2、按重量份计，将45份乙烯丙烯酸树脂、14份聚乙烯醇缩丁醛、20份聚异丁烯、3份邻苯二甲酸二辛酯于130℃下共混，挤出，粉碎，得到胶粘层粉末；
S3、将熔结环氧层粉末熔结于螺旋缝钢管外表面，得到熔结环氧层，将胶粘层粉末敷设于熔结环氧层表面，得到胶粘层，将聚乙烯层铺设于胶粘层表面，得到耐腐蚀螺旋缝钢管；
其中，螺旋缝钢管的内径为800mm，壁厚为10mm；熔结环氧层的厚度为160μm；胶粘层的厚度为190μm；聚乙烯层的厚度为3.5mm。
实施例3
一种耐腐蚀螺旋缝钢管的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将60份环氧树脂、30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20份石油树脂、30份氢化钛、5份安息香、4份己二酸二酰肼于85℃下共混，挤出，粉碎，得到熔结环氧层粉末；
S2、按重量份计，将22份乙烯丙烯酸树脂、14份聚乙烯醇缩丁醛、15份聚异丁烯、2份邻苯二甲酸二辛酯于130℃下共混，挤出，粉碎，得到胶粘层粉末；
S3、将熔结环氧层粉末熔结于螺旋缝钢管外表面，得到熔结环氧层，将胶粘层粉末敷设于熔结环氧层表面，得到胶粘层，将聚乙烯层铺设于胶粘层表面，得到耐腐蚀螺旋缝钢管；
其中，螺旋缝钢管的内径为800mm，壁厚为10mm；熔结环氧层的厚度为160μm；胶粘层的厚度为190μm；聚乙烯层的厚度为3.5mm。
实施例4
本实施例与实施例3的区别仅在于，本实施例中，氢化钛为改性氢化钛，改性氢化钛的制备方法为：按重量份计，将8份醋酸丁酸纤维素溶解于60份乙酸乙酯中，加入4份甲基丙烯酸钠和18份氢化钛，混合均匀，浓缩，得到改性氢化钛。
实施例5
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例中，改性氢化钛的制备方法为：按重量份计，将2份醋酸丁酸纤维素溶解于60份乙酸乙酯中，加入1份甲基丙烯酸钠和27份氢化钛，混合均匀，浓缩，得到改性氢化钛。
实施例6
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例中，改性氢化钛的制备方法为：按重量份计，将6份醋酸丁酸纤维素溶解于60份乙酸乙酯中，加入3份甲基丙烯酸钠和21份氢化钛，混合均匀，浓缩，得到改性氢化钛。
实施例7
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例中，改性氢化钛的制备方法为：按重量份计，将4份醋酸丁酸纤维素溶解于60份乙酸乙酯中，加入2份甲基丙烯酸钠和24份氢化钛，混合均匀，浓缩，得到改性氢化钛。
实施例8
本实施例与实施例7的区别仅在于，本实施例中，乙烯丙烯酸树脂的重量份为28份，聚乙烯醇缩丁醛的重量份为8份。
实施例9
本实施例与实施例7的区别仅在于，本实施例中，乙烯丙烯酸树脂的重量份为24份，聚乙烯醇缩丁醛的重量份为12份。
实施例10
本实施例与实施例7的区别仅在于，本实施例中，乙烯丙烯酸树脂的重量份为27份，聚乙烯醇缩丁醛的重量份为9份。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例中，未加入乙烯丙烯酸树脂，加入的聚乙烯醇缩丁醛的重量份为23份。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例中，未加入聚乙烯醇缩丁醛，加入的乙烯丙烯酸树脂的重量份为23份。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例中，未加入聚乙烯醇缩丁醛和乙烯丙烯酸树脂，加入的聚异丁烯的重量份为33份。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例中，未加入氢化钛。
按照GB/T 23257-2017《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》对实施例1~10和对比例1~4制备得到的耐腐蚀螺旋缝钢管的聚乙烯防腐层进行如下剥离性能测试：
①阴极剥离试验：试验时，检漏电压为25kV，试验孔直径为6.4mm，试验温度为65℃，试验时间为48h；
②剥离强度测定试验：试验时，剥离速度为10mm/min，试验温度为60℃。
测试结果如下表1所示。
表1剥离性能测试结果
实施例1和对比例1~3对比表明，聚乙烯防腐层中的胶粘层含有乙烯丙烯酸树脂和聚乙烯醇缩丁醛时，能明显提高聚乙烯防腐层的剥离性能。实施例1和对比例4对比表明，熔结环氧层中，氢化钛的加入，也可提高聚乙烯防腐层的剥离性能。
实施例3和实施例4~7对比表明，通过甲基丙烯酸钠和醋酸丁酸纤维素对氢化钛进行改性，有助于进一步提高聚乙烯防腐层的剥离性能。实施例4~5和实施例6~7对比表明，当氢化钛和甲基丙烯酸钠、醋酸丁酸纤维素的重量比为7~12:1:2时，有助于进一步提高聚乙烯防腐层的剥离性能。实施例7~8和实施例9~10对比表明，当胶粘层中乙烯丙烯酸树脂和聚乙烯醇缩丁醛的重量比为2~3:1时，有助于进一步提高聚乙烯防腐层的剥离性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)
1.一种耐腐蚀螺旋缝钢管，包括螺旋缝钢管和设置于所述螺旋缝钢管外表面的聚乙烯防腐层，其特征在于，所述聚乙烯防腐层包括由内至外依次设置的熔结环氧层、胶粘层和聚乙烯层；
所述熔结环氧层的原料包括以下重量份的组分：环氧树脂50~60份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20~30份、石油树脂10~20份、氢化钛20~30份、脱气剂2~5份、固化剂1~4份；
所述胶粘层的原料包括以下重量份的组分：乙烯丙烯酸树脂15~45份、聚乙烯醇缩丁醛8~14份、聚异丁烯10~20份、增塑剂1~3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管，其特征在于，所述熔结环氧层中，所述氢化钛为改性氢化钛；
所述改性氢化钛包括以下组分：氢化钛、甲基丙烯酸钠和醋酸丁酸纤维素。
3.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管，其特征在于，所述氢化钛和甲基丙烯酸钠、醋酸丁酸纤维素的重量比为7~12:1:2。
4.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管，其特征在于，所述改性氢化钛的制备方法为：将醋酸丁酸纤维素溶解于乙酸乙酯中，加入甲基丙烯酸钠和氢化钛，混合均匀，浓缩，得到所述改性氢化钛。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管，其特征在于，所述胶粘层中，所述乙烯丙烯酸树脂和聚乙烯醇缩丁醛的重量比为2~3:1。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管，其特征在于，所述熔结环氧层中，所述脱气剂包括安息香、微粉蜡中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管，其特征在于，所述熔结环氧层中，所述固化剂包括己二酸二酰肼、2-甲基咪唑、双氰胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管，其特征在于，所述胶粘层中，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种。
9.一种如权利要求1~8任意一项所述的耐腐蚀螺旋缝钢管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将熔结环氧层原料的各组分共混，挤出，粉碎，得到熔结环氧层粉末；
S2、将胶粘层原料的各组分共混，挤出，粉碎，得到胶粘层粉末；
S3、将所述熔结环氧层粉末熔结于螺旋缝钢管外表面，得到熔结环氧层，将所述胶粘层粉末敷设于所述熔结环氧层表面，得到胶粘层，将聚乙烯层铺设于所述胶粘层表面，得到耐腐蚀螺旋缝钢管。
10.根据权利要求1~8任意一项所述的一种耐腐蚀螺旋缝钢管或权利要求9所述的制备方法制备得到的耐腐蚀螺旋缝钢管在管道领域中的应用。
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