玻璃钢管道内防腐技术应用前景
时间：2020-03-30 05:23:08 来源：千叶帆 本文已影响人
【摘 要】 埋地管道的腐蚀是影响油田地面工程安全运行的重要因素之一，玻璃钢材质的非金属特性根除了腐蚀环境的形成，杜绝了管道腐蚀穿孔事件的发生机率，大大延长了管线的使用寿命，通过近几年的对这项技术的应用和实践，玻璃钢卓越的水力特性和抗腐蚀能力得到了充分的展示，取得了良好的经济和社会效益，具有广泛的应用前景。
【关键词】 玻璃钢内衬 防腐性能好 效益长远
防腐层对于埋地金属管道的寿命来说是至关重要的，同样材质的管道，有的埋在地下几十年而不腐蚀，有的几年就发生泄露，就是因为它们采用了不同的内防腐层。目前供水管线采用的管材有金属、非金属，非金属管材在使用中，容易遭到破坏，增加了维修成本并影响了用户的使用质量。金属管材不易遭受外力破坏，但年限长了容易腐蚀穿孔，造成二次污染。目前公司常采用的内防腐做法有8701环氧树脂内防涂料和水泥砂浆内衬，但从使用效果来看，水泥砂浆的抗渗性能差易结垢、8701内防涂料抗水流冲击性能差，难以确保防腐效果，而玻璃钢卓越的水力特性和抗腐蚀性能解决了以上两个技术难题。
1 常规的内防腐做法与利弊分析
1.1 水泥砂浆内衬防腐
要延长管线的使用寿命，铸铁管或钢管内壁必须进行防腐处理，常用的方法有内衬水泥砂浆和环氧涂料等。水泥砂浆是历史最悠久的管道内衬，目前仍在饮用水行业大量应用，但存在以下问题：
（1）应力收缩后易开裂，表面缺陷（如砂穴、空鼓）较多，这将会使接触钢筒面砼混凝土中的碱析出，最终导致钢筒锈蚀，管材报废。（2）水泥砂浆衬里会造成溶解性物质含量的提高，硬度发生变化，NH3析出，导致水质碱化；（3）水的不稳定性也会影响水泥沙浆，当水中CO2超平衡浓度达到7mg/L会导致砂浆受损，砂粒流失，影响水质。（4）水泥砂浆衬里表面粗糙，水力摩擦阻力大，影响输水效率。（5）管材综合重量较大，不便运输，安装时也很困难。（6）管材不易保存。如购置的管材值于工地等待安装时，需定期养护，用水喷洒表面，否则，会使砂浆与混凝土干裂，使管材质量受到严重影响，甚至报废。
1.2 各种防腐涂料
涂料防腐发展于80年代，多采用环氧树脂，或加以改性，利用环氧树脂粘接力强、耐腐蚀的优点解决防腐问题。类型多样，比如：防腐蚀环氧粉末涂料、环氧玻璃鳞片、H87环氧耐温涂料、8701环氧树脂涂料等。涂料防腐施工速度快，防腐效果明显。但由于涂层较薄，而且涂层与钢管的热膨胀、收缩率差距较大，因此涂层的完整连续性难以保证，尤其是钢管连接、焊缝等结合部位，这也成为涂料防腐难以克服的障碍。
2 玻璃钢内衬防腐
2.1 产品结构型式
（1）基材；主要指表面需要防腐的材料，这里指钢管内壁，基材的质量状况和材质决定防腐粘接材料的选型和玻璃钢防腐的质量。（2）过渡粘结层（底漆）；主要用于玻璃钢与基材的粘接、加强附着力，保证玻璃钢与基材之间的剪切强度，常用材料有食品级树脂加入白炭黑。（3）玻璃钢增强层（三毡三布）；主要用于玻璃钢防腐层的增强和防渗漏的作用，提高玻璃钢防腐层的力学性能，保证满足现场工况应力、应变要求。同时加强玻璃钢防腐层的防渗漏性能。（4）外保护层；主要用于抵抗外界环境及介质作用，通常由防渗层、富树脂层组成。起到防腐蚀、防渗漏提高水力特性作用（如图1）。
2.2 产品特性
玻璃钢内防腐的组成材料是玻璃钢，具有玻璃钢的所有优点，通过科学合理的选材、工艺设计和结构设计可以达到要求的技术指标，玻璃钢防腐的特点如下：
（1）抗冲击性能优良：玻璃钢的强度高于钢管球墨铸铁和混凝土，比强度大约是钢的3倍，球墨铸铁的10倍，混凝土的25倍；落锤重量1.5kg在冲击高度1600mm下不损坏。（2）耐化学腐蚀：通过合理的原材料选型和科学的厚度设计，玻璃钢防腐在酸、碱、盐、有机溶剂环境中能长期使用，有良好的化学稳定性。尤其是水对玻璃钢的腐蚀几乎为零，耐腐蚀性能良好。不需象金属材料管道那样采用严格的内外涂层或阴极保护，在使用期限内基本不需保护。（3）具有良好的保温性能：由于玻璃钢产品是由高分子材料和增强材料复合而成，具有导热系数低的特点；，只有金属的1/100～1/1000，是优良的绝热材料，夏季能保证水体恒温运行，避免微生物的滋生。（4）热膨胀系数小：由于玻璃钢热膨胀系数小（2.0×10-5/℃），能更好的粘附于基层。（5）轻质高强安装简便：比重仅为混凝土的2/3；所以相比而言综合重量轻。因此，装卸方便，易于安装。（6）施工工艺性能优良：玻璃钢在固化成型前，由于树脂的流动性，可以采用不同的成型方法，方便地加工成所需要的形状；这一特点最适合大型、整体和结构复杂的设备施工要求，根据环境情况可以现场施工。（7）水力特性优良：玻璃钢管具有光滑的内表面，水流摩阻系数小。玻璃钢管的粗糙系数只有0.0053～0.0084，而混凝土管是0.013～0.014，相差55%～164%。在相当流量和相同的可利用水利条件下可以减小管径，从而可节省投资。在相当流量和相同管径条件下可以节省泵的功率和能源20%以上，节省扬程，减少运行能耗。（8）物理性能优良：附着力好，不开裂，不结垢，水质不会被水中的微生物污染或氧化生锈，不产生二次污染，能保证永久性输水量和水质洁净度不变。
3 施工标准
（1）HGJ 229—91《产业装备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》；（2）GB 50212—91《修建防腐蚀工程施工及验收规范》。
4 玻璃钢内防施工技术要求
4.1 基材表面预处理
（1）清除钢管内外表面的焊渣、毛刺、油脂和污垢等附着物。（2）利用喷射石英砂或磨光机将钢管表面的锈斑打掉，不能有残留部分。除锈后对钢管表面露出的缺陷进行处理，附着表面的灰尘、磨料应清除干净，钢管表面保持干燥。
4.2 防腐：防腐材料用树脂采用树脂添加白炭黑搅拌均匀而成
（1）涂过度粘结层（底漆）；内防采用食品级树脂加入白炭黑（增加粘度、加强附着力），均匀涂刷在钢管内表面，不得有漏涂凝块和流挂等缺陷。（2）做防腐增强层（使用短切毡和玻璃布等材料），采用手糊法进行防腐。（3）贴毡，将配制好的树脂利用压辊均匀涂刷在钢管内表面，将短切毡铺衬到钢管内表面，铺层时要贴紧，充分浸透树脂，赶尽气泡，压边宽度20mm—30mm為宜；检查树脂浸透情况，有无气泡、毛刺，内衬短切毡完全固化后进行修整，整体打磨找平后进行贴布。（4）贴布（强度层），将配制好的树脂用压辊均匀涂刷在找平后的内表面层后铺衬玻璃布，玻璃布要贴紧，充分浸透赶尽气泡，完全固化后进行修整。（5）工序如上所示，共计为三层毡、三层布相间叠加铺覆，防腐层厚度达到5mm，完全固化后进行修整，修整完毕后，做外保护层。（6）外保护层为富树脂层，将配制好的树脂均匀涂刷在外表层上，不得有漏涂、气泡。
5 施工现场注意事项
（1）防腐后钢管吊装时使用尼龙吊带进行起吊，严禁使用挂钩起吊以免划伤防腐层。（2）防腐后钢管放置应远离火源。（3）玻璃钢内防腐施工为人工糊制，所以只局限于DN700以上钢管内防。（4）钢管子接口处的内防腐应在回填土前和焊缝验收合格后迅速进行。
6 各种内防腐层分析汇总表（表1）
7 玻璃钢防腐的应用
通过对玻璃钢内防腐工艺的充分认识，近几年我们也进行了实践应用，例如：辛安至耿井DN1600（穿越广利河及耿井水库段）管线改造工程，原设计是将原有管线报废，重新设置、新建管线。通过对原有管线内防腐和管身腐蚀现状的认真分析研究，得出原有管线还有回收利用价值，只需要重新内防腐就可投产运行的结论。由于玻璃钢内防腐具有现场操作性简便，粘结性强，凝结固化时间较短等特性，我们采用了玻璃钢内防腐工艺进行内防腐施工，使得该工程在市政府要求的时间内提前完成，为公司树立了良好形象。
8 结语
玻璃钢内防腐工艺的实施在工程实践中取得了成功，达到了预期目的，增强了管线抗腐蚀能力，延长了管线的使用寿命， 采用该工艺至少可延长钢管使用寿命30年，可避免大量的原材料浪
费和重复建设，具有长远的经济效益和社会效益，值得在工程建设领域进一步推广应用。
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