CN1262408A - 玻璃鳞片树脂内衬复合钢管和管件及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃鳞片树脂内衬复合钢管和管件及其制备方法。所说的复合钢管和管件是由一个钢制的外管和一个玻璃鳞片树脂内衬所构成,所说的玻璃鳞片树脂为热固性树脂和玻璃鳞片以及其它添加剂的混合物的固化物,所说的复合钢管和管件,具有优异的防腐性能和机械性能,远优于18—8不锈钢和陶瓷内衬钢管,且其生产成本仅为不锈钢和陶瓷内衬钢管的30%和50%。

Description

玻璃鳞片树脂内衬复合钢管和管件及制备方法

本发明属于复合钢管及其制造技术领域，涉及一种具有防腐内衬的复合钢管及其制造方法。

众所周知，在石油、化工、冶金、矿山、电力等行业，通常需要各种材料所制备的管道来输送大量的腐蚀性介质。现有的钢材因性能和价格等问题，通常不能满足实际应用要求，如碳钢管，虽然价格便宜，但它的耐腐蚀性能差，不锈钢管则价格昂贵，且不耐氯离子所引起的应力腐蚀。为解决这一问题，人们常用衬胶、衬塑复合钢管来抵抗介质的腐蚀。例如中国专利(CN87107640A、CN1032812A)公开了一种将塑料管镶在钢管内制成钢塑复合管的方法，中国专利(CN2044207U)介绍了一种可将直径为350mm以下的钢管内壁涂覆一层塑料的技术，中国专利(CN1095011A)公开了不同长度钢管内衬橡胶的技术工艺。上述复合钢管都存在着十分明显的缺陷，橡胶和塑料的热膨胀系数远高于碳钢管的热膨胀系数，因此在温度较高或频繁波动变化时，衬胶层或衬塑层容易与钢管剥离蹋陷失效，丧失工作能力；此外，胶粘剂的老化，聚乙烯、聚丙烯、聚四氟塑料与钢管粘结力较差，影响了衬胶、衬塑复合钢管使用寿命。

日本专利(J8047550，J59218840，J62086172，J63089680)，美国专利(US4043353，US4142556)和中国专利(CN1059376A)等公开了一种利用铝热-离心铸造技术制备的陶瓷内衬钢管，陶瓷具有良好的防腐耐磨性能，制造陶瓷衬管是解决管材耐蚀、耐磨问题的有效方法之一，其原理是利用Al或Mg等还原金属与氧化铁发生放热反应，并依靠反应热将反应产物铁和氧化铝熔融，离心力的作用使二者分层，因Al₂O₃比重小，分布在钢管的内壁形成陶瓷衬层，而比重比较大的铁则分布在钢管基体和陶瓷之间形成过渡区，并将陶瓷和钢管结合起来。但由于反应非常迅速，氧化铝的熔点很高，致使反应产物熔融时间极短，一般持续时间2-5秒左右，因此很难在这极短的时间内形成致密氧化铝涂层；此外，因温度的急剧变化和热膨胀系数不同，钢管对陶瓷层产生很大的收缩压力，造成涂层表层出现裂纹，由于气孔和裂纹的存在，使得陶瓷衬层不能抵抗腐蚀介质的渗透，结果导致复合钢管防腐能力的丧失。所以，目前国内外均将铝热-离心法制备的钢管当作耐磨管应用于粉尘介质的输送，还不能用来输送腐蚀性的液体介质；

中国专利97106643.4公开了一种在陶瓷衬管内涂布一层热固性树脂的复合钢管，以解决上述专利所存在的缺陷，但在实际使用过程中发现，所说的复合钢管生产工艺较为复杂，生产成本较高，不易大规模推广使用。

玻璃鳞片树脂是目前世界上公认的最重要的长效重防腐材料，它具有优良的耐化学腐蚀性，对大气、水和一般浓度的酸、碱和盐等介质都有良好的适应性。与一般的树脂相比，玻璃鳞片树脂最重要的特点是其具有极优良的耐腐蚀介质的渗透性，此外，它还具有优良的耐磨损性，硬化时收缩率小，衬里与基体的粘接性好，耐温度急变性好，良好的施工工艺性等优点，且其价格低廉，热膨胀系数与钢材相近，已在许多大型的防腐设备中得到了应用。然而，由于管道生产的特殊性(操作环境小，一般的涂布工艺难以使其形成均匀的涂层，检验困难)，因此，玻璃鳞片树脂在管道和管件上的应用受到了限制，目前尚无这方面的专利和文献的报导。

本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种制作工艺简单、生产成本较低、易于大规模推广使用的、具有内衬玻璃鳞片树脂的复合钢管和管件；

本发明的目的之二在于公开一种具有内衬玻璃鳞片树脂的复合管件的制备方法。

本发明的基本构思是这样的：

(1)用热固性树脂作为粘接剂，以玻璃鳞片为填充剂，辅以其它添加剂，制成热固性玻璃鳞片树脂，然后采用中国专利97106643.4公开的技术制成具有玻璃鳞片树脂内衬的复合钢管；

(2)用热固性树脂作为粘接剂，以玻璃鳞片为填充剂，辅以其它添加剂，制成热固性玻璃鳞片树脂，然后将其注入带有芯模的管件中，保持一定的压力，使其固化，制成具有玻璃鳞片树脂内衬的复合管件。

以下将对所说的复合钢管和管件的结构和制备方法进行详细的说明。

本发明所说的复合钢管或管件是由一个钢制的外管和一个玻璃鳞片树脂内衬所构成，所说的复合钢管或管件的端口根据需要还可设有带有玻璃鳞片树脂内衬的法兰。所说的玻璃鳞片树脂为热固性树脂和玻璃鳞片以及其它添加剂的混合物的固化物，所说的热固性树脂可以采用一般的热固性树脂，包括不饱和聚酯树脂，环氧树脂，呋喃树脂或酚醛树脂等中的一种或一种以上，也可以采用它们的改性树脂，如改性环氧树脂和改性酚醛树脂等；所说的玻璃鳞片的厚度为2～5μm，粒径为0.1～3mm，玻璃鳞片在所说的树脂中的含量为10％-70％(重量比)。

所说的管件包括弯管、三通、四通和变径管等。

图1为复合钢管的剖示图，图2为复合钢管的横截面图，图3为管件剖示图，其中：

1——外管

2——法兰

3——玻璃鳞片树脂内衬

由图可见，所说的复合钢管或管件由外管1、玻璃鳞片树脂内衬3所构成，玻璃鳞片树脂内衬3的厚度为0.5-3mm。玻璃鳞片树脂内衬3粘附在外管1的内壁，形成了一层具有防腐作用的内衬。

所说的复合钢管可以按照中国专利97106643.4公开的技术进行制备。

制备过程简述如下：

(1)将钢管端口焊上法兰，并用端盖和密封垫密封，端盖涂有脱模剂，垫片使钢管法兰和封盖端面存在间隙，间隙的大小取决于垫片的厚度，当树脂充满该间隙固化后，就可形成具有玻璃鳞片树脂内衬3翻边的法兰密封面；

(2)用真空泵将钢管内部抽真空，达到一定真空度要求后，通过端盖上的树脂吸入管将配制好的玻璃鳞片树脂吸入钢管内；

(3)将吸入树脂的钢管置于离心机上离心旋转，等树脂固化后拆开端盖，即可得到所说的玻璃鳞片树脂内衬复合管。

所说的玻璃鳞片树脂内衬复合管件则可采用如图4所示的方法进行制备：

其中：

4——密封垫片

5——端盖

6——树脂吸入管

(1)将钢制管件的端口焊上法兰2，将芯模7装入所说的管件，端口用端盖5和密封垫4密封，端盖5和芯模7涂有脱模剂，垫片4使钢管法兰和封盖端面存在间隙，间隙的大小取决于垫片4的厚度，当树脂充满该间隙固化后，就形成树脂法兰翻边密封面；

(2)通过端盖5上的树脂吸入管6将配制好的玻璃鳞片树脂注入管件内，并使管件内的压力保持在0.1～0.5MPa，直到树脂固化，固化时间是由树脂的类型所决定，不同的树脂有不同的固化时间，这对于一般的技术人员来说是十分容易决定的。

(3)树脂固化后，拆开端盖5，抽出芯模7，即可获得所说的玻璃鳞片树脂内衬复合管件。

所说的玻璃鳞片树脂的配制为一种现有技术，在《防腐蚀工程设计与新型实用技术》一书中已有详细的报道，本发明不再赘述，树脂的加入量可以根据管道和管件的内径以及所需的衬层的厚度通过计算确定。

本发明所说的具有内衬玻璃鳞片树脂的复合钢管和管件，具有优异的防腐性能和机械性能，在室温下，分别浸泡在40％H₂SO₄和20％HCl、20％HNO₃中一个月，腐蚀失重分别为1.36mg/m²/hr，2.48mg/m²/hr和3.81mg/m²/hr，远优于18-8不锈钢和陶瓷内衬钢管。且其生产成本仅为不锈钢和陶瓷内衬钢管的30％和50％。

                             实施例1

将直径为76mm的钢管焊上法兰2，加上垫片4、封盖密封5，然后抽真空；

取150g乙烯基酯不饱和树脂、50g玻璃鳞片、3g环烷酸钴和3g过氧化甲乙酮混匀，然后真空吸入钢管内，将吸入玻璃鳞片树脂的钢管置于离心机上旋转，用火焰加热外管。当树脂充分固化后，取下钢管，拆开端盖，即得到具有玻璃鳞片树脂内衬的带法兰翻边的复合钢管。在室温下浸泡于40％的H₂SO₄溶液中，本产品腐蚀速率为1.38mg/m²/hr。

                             实施例2

将直径为89mm的三通焊上法兰2，插入芯模7，加上垫片4、封盖密封5，取400gE-44环氧树脂，150g玻璃鳞片、40g甲苯、100g己二胺混匀，注入三通，在0.5MPa的压力下固化12小时，即可获得所说的管件，在室温及20％HCl的条件下，本产品腐蚀速率为2.45mg/m²/hr。

                           实施例3

取100g糠醇树脂，40g玻璃鳞片、10g硫酸乙酯混匀，采用与实施例2相同的方法制成复合管件，在室温及20％HCl的条件下，本产品腐蚀速率为1.87mg/m²/hr。

                           实施例4

取100g酚醛树脂，30g玻璃鳞片、10g硫酸乙酯混匀，采用与实施例2相同的方法制成复合管件，在室温和20％HNO₃的条件下，本产品腐蚀速率为3.83mg/m²/hr。

                           实施例5

取70gE-44环氧树脂，30g酚醛树脂，50g玻璃鳞片、7g二甲苯、12g二乙烯三胺混匀，采用与实施例2相同的方法制成复合管件，在室温及20％HCl的条件下，本产品腐蚀速率为2.36mg/m²/hr。

显然，根据本发明的构思和所公开的实施方案，有关专业人员可以方便的采用其他类型的树脂制备具有耐蚀功能的复合钢管和管件。

Claims (6)

1.一种玻璃鳞片树脂内衬复合钢管，由外管(1)和具有防腐作用的内衬所构成，其特征在于：所说的内衬为一种玻璃鳞片树脂内衬(3)，具有防腐作用的玻璃鳞片树脂内衬(3)粘附在外管(1)的内壁。

2.一种玻璃鳞片树脂内衬复合管件，由外管(1)和具有防腐作用的内衬所构成，其特征在于：所说的内衬为一种玻璃鳞片树脂内衬(3)，具有防腐作用的玻璃鳞片树脂内衬(3)粘附在外管(1)的内壁。

3.如权利要求1所述的复合钢管，其特征在于：所说的复合钢管的端口还可设有带有玻璃鳞片树脂内衬(3)的法兰(2)。

4.如权利要求1所述的管件，其特征在于：所说的管件的端口还可设有带有玻璃鳞片树脂内衬(3)的法兰(2)。

5.如权利要求1，或2，或3，或4所述的复合钢管或管件，其特征在于：所说的玻璃鳞片树脂内衬(3)主要为热固性树脂和玻璃鳞片的混合物的固化物，所说的热固性树脂包括不饱和聚酯树脂，环氧树脂，呋喃树脂、酚醛树脂或它们的改性树脂中的一种或一种以上，所说的玻璃鳞片的厚度为2～5μm，粒径为0.1～3mm，玻璃鳞片在所说的树脂中的含量为10％～70％重量比，玻璃鳞片树脂内衬(3)的厚度为0.5-3mm。

6.如权利要求2或4所述的管件的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：

(1)将钢制管件的端口焊上法兰(2)，将芯模(7)装入所说的管件，端口用端盖(5)和密封垫4密封，端盖(5)和芯模(7)涂有脱模剂，垫片(4)使钢管法兰和封盖(5)端面存在间隙；

(2)通过端盖(5)上的树脂吸入管(6)将配制好的玻璃鳞片树脂注入管件内，并使管件内的压力保持在0.1～0.5MPa，直到树脂固化；

(3)树脂固化后，拆开端盖(5)，抽出芯模(7)，即可获得所说的玻璃鳞片树脂内衬复合管件。

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