塑料衬里管道防腐蚀技术

塑料衬里管道防腐蚀技术塑料衬里管道防腐蚀技术 1 氟塑料衬里管道 用于防腐蚀工程中的氟塑料有 聚四 氟乙烯 f4 聚三氟氯乙烯 f3 三氟氯乙烯与偏氟乙烯的 共聚物 f23 全氟乙丙烯 四氟乙烯与六氟丙烯共聚物 f46 氟塑料具有高度的化学稳定性和耐高低温性能 其中 f4俗 称 塑料王 除熔融碱金属 或它的氨溶液 三氟化氯及元素氟 外 能抵抗任何种类 任何浓度的酸 减 盐 氧化剂 有机 溶剂和其他所有强腐蚀性介质的腐蚀 耐温范围为 195 250 是目前所有氟塑料中用量最大的一种 但是 f4 与其他塑料不同 即使在熔融状态 也无流动性 很难用模压 注射等一般热塑性塑料的加工方法来制造形状复杂的制件 因 而出现了 f46和 pea 可溶性聚四氟乙烯 两个改性品种 两者都 有较好的热流动性 便于加工成型 其耐腐蚀性能与 f4 基本一 样 但 f46耐温低 最高使用温度为 200 pea 使用温度 250 价格贵 大量使用受到限制 目前在国内防腐蚀工程中主要用 f4衬管道和大型设备衬里 f3主要用于衬里各种阀门 f46主要用于衬离心泵 用缠绕方法 衬管道 大型设备的衬里 用模压法衬各种阀门和泵 常用氟塑料的性能 a f4树脂的性能 悬浮法生产的 f4树脂 化工部部颁标准 hg2 234 67 规定的牌号为 sfx 1 f4 树脂外观为白色小粉末 粒径 150 250 m 表观密度 为 400 500g l 压缩比约为 4 相对密度为 2 1 2 2 烧结 温度 380 分解温度大于 400 结晶熔点 327 315 左右 结晶速度最大 如在此温度下停留太久 制品硬度增加 甚至 变脆 如果从 327 以上迅速冷却到 260 以下 制品结晶甚少 260 以下结晶速度极低 因此 f4 在 250 以下使用 不用担心 制品结晶增加而变脆 非晶压玻璃化温度约 120 f4的摩擦系数很低 只有 0 04 相当于冰块间摩擦 布 氏硬度 3 4 kgf mm2 1 kgf mm2 0 98 kpa 伸长率 250 300 拉伸强度不小于 20 mpa 比热容 0 25 cal g 1 cal 4 2 j 导热系数 0 26 w m k 热膨胀系数很 大 比钢铁大 10 多倍 而且是马鞍形变化 50 0 为 1 13 10 4 0 50 为 1 23 10 4 50 100 为 1 14 10 4 100 150 为 1 36 10 4 150 200 为 1 69 lo 4 200 250 为 2 61 10 4 b f3树脂 即聚三氟氯乙烯树脂 有粉料和粒抖 成型后 相对密度为 2 08 2 16 收缩率为 1 1 5 压缩比粉料 为 4 4 7 粒料为 2 5 2 8 熔融温度为 260 280 分 解温度为 300 以上 结晶熔点为 210 左右 195 时结晶速 度最大 结晶敏感区 随着温度降低 结晶速度迅速下降 到 120 以下 已变得很小 50 为玻璃化温度非结晶区 f3制品的性能受结晶度的影响极大 若结晶度低 40 以下 制品透明度好 比较柔软 布氏硬度 9 10kgf mm2 不易开裂 抗冲强度高约 60kgf cm cm2 甚至高达 100 120 kgf cm cm2 反之 制品透明度差 性硬而脆 布氏硬度 12 13 kgf mm2 易开裂 抗冲击强度低至 4 6kgf cm cm2 使用 温度为 50 120 f3树脂失强温度一般在 240 300 之间 增长率为 50 100 压制衬里阀门用的失强温度要选用 280 300 伸长率必须大于 80 c f23 19树脂 即三氟氯乙烯和偏氟乙烯共聚物 有粉料和粒 料两种 制品相对密度 2 02 物理力学性能与耐腐蚀性能与 f3 树脂极为相似 硬度 布氏硬度 7 8 8 0 kgf mm2 分解温 度 300 310 失强温度 290 300 t 但伸长率高达 200 250 结晶速度低 因此压制性脂十分好 制品不易 开裂 使用温度 120 d f46树脂 即聚全氟乙丙烯 是一种结晶高聚物 有粒料 与粉料两种 它的结晶熔点为 265 380 以上热稳定性急剧 下降 超过 400 发生分解 玻璃化温度在 65 70 以下 热 加工塑化温度范围宽 在 300 350 均可 这比 f4 f3和 f23 19 几种氟塑料都好 f46密度为 2 14 2 17g cm3 硬度 洛氏 r25 热膨胀 系数 25 250 时 为 1 96 10 4 拉伸强度 20 25 mpa 伸 长率为 250 300 模压收缩率一般为 2 4 聚四氟乙烯衬里管道 其工序示意如下 缠绕法 摸压法 制成 f4 棒 f4 薄带车制 f4 薄带缠绕 烧结 冷却 f4 衬钢管 将 f4树脂粉用模压法制成棒材 100 mm 以上 车削成薄 窄带 作缠绕法衬里钢管道用 a f4模压工艺条件 f4粉 20 过筛一次加入钢模中 不许捣 压 进行压制 用 20 0 30 ompa 压力压实 保压 5min 降压缓慢 防止回弹产生裂纹 坯料冷压脱模后 放在烧结炉的转盘上烧结 炉内必须有 热空气循环 温度均匀 温差 5 烧结炉内温度从室温到 327 结晶转变温度 其控制方法如下 温度控制方法温度控制方法 室温 327 升温速度 30 40 h380 327 降温速度 40 60 h 327 保温 1h 327 保温 1h 327 380 升温速度 20 30 h327 室温 冷却速度 30 40 h 380 保温 2h 棒料全部呈半透明状 悬浮法 f4 粉料表观密度为 0 4 0 5 g cm3 在 20 30 mpa 压力压制后密度为 1 83 g cm3 烧结后 f4 密度为 2 17 g cm3 达不到上述值 说明制品中有空隙 b 模具设计应注意的问题 a 模腔容积为坯料体积的 5 倍 一次将粉料加完 b 烧结后预制件收缩率 3 5 有时高达 5 10 c 模具间隙要求不严 以使空气易逸出面粉料不会挤出为 准 d 模具可用中碳钢 内部粗糙度 最好镀 0 05 o 08mm 的硬铬 f4 薄带车制 用一般车床削成薄带 厚度 0 1mm 为宜 宽度 15 25mm 衬大设备可更宽一些 用缠绕法制成 f4 塑料坯管 作衬钢管用 用厚度 0 1 mm 宽度 15 25 mm 的 f4沿一个方向缠绕 搭接宽度 50 来回缠绕 5 次达 1mm 厚度 作钢管内衬 用 0 1 0 15 玻璃 带 宽 15 30mm 缠绕 3 4 层 缠绕方向同凡带 如图 4 24 所示 放炉中烧结 若用远红外炉烧结 距热源 50mm 左右 炉 内 20kw 左右电炉丝加热 450 以上 烧结温度为 380 5 f4 达到塑化温度烧结在一起 妒内自然冷却至 200 取出脱模 投 入水池中冷却 解下玻璃带取出 f4管 f4管翻边 模具用钢制镀铬或用 1crl8ni9ti 制成 将 f4 管 两端加热 热源用盐浴加热 其盐浴配方为 45 nano3 55 kno3混合盐浴 熔点 226 最高可加热 600 翻边控制温度 400 左右 将 f4 管一端放放 400 盐浴 中 1 2 s 呈半透明 取出速插入锥形扩口模具中 再插入直 边定型模具定型 f4管质量检查 a 内衬用 f4管质量外观内壁平整 光滑 洁白 不得有 裂纹 b 水压检查 不同直径管件水压试验条件如下 dn25 50 mm 0 3mpa dnl25 200 mm 0 1 mpa dn65 100 mm 0 2 mpa dn250 300 mm 0 05 mpa 保压 10min 观察是否变形 凸鼓 渗漏或冒汗等 c 高频电火花检测有无微孔裂痕 f4衬钢管 铸钢管 玻 璃钢管 dn25 300 mm 钢管厚度为 2 mm 钢管内表面喷砂处 理 玻璃钢管壁厚 3 8mm 用松衬法衬 f4管道 弯头 三通 四通 先将 f4管一端 翻边 套上 2 mm 厚的石棉橡胶垫圈 然后入钢管内 另一端 再套上 2mm 厚的石棉橡胶垫圈 再翻边 用法兰面压紧热定型 使表面平整贴合法兰上 如图 4 25 所示 f4内衬里管道公称直径 dn25 300 mm 长度 2 m 还可衬 600mm 以下的 f4衬里管道 f4衬里管道主要技术指标 a f4内衬厚度 dn25 125 mm 时 内衬厚 1 2 0 2 mm dnl50 300mm 时 内衬厚 1 4 0 2 mm b f4内衬强度 抗拉强度 18mpa 相对伸长率 200 c 使用温度 钢衬 f4管道在 20 200 时 其公称压力与 管法兰标准相一致 20 以下外套需配用相应的耐低温钢管 f4 内衬管温度范围为 195 250 玻璃钢衬 f4 管道常温 150 150 时 常压 下使用 d 量高使用压力 钢衬 f4管道 1 6 mpa 玻璃钢衬 f4 管 道 0 6 mpa 氟塑料衬里管道的应用 f4衬里主要应用于耐高温 高 压 强腐蚀介质的场合 a 上海金山石化总厂用 f4松套衬里防腐管道应用实例 介 质中含溴 原用无缝钢管及配件 使用寿命只有 1 2 个月 钢 管即变形或穿孔 改用 f4内衬钢管后 使用一年以上未发现腐 蚀 b 某化工厂在介质为 100 苯 次氯酸和盘酸的 666 氯化 液中使用 f4内衬钢管后 使用一年以上未发现腐蚀 c 湖南株洲化学工业集团公司设计院在氢氪酸装置中使用 f4衬里管道 温度为 200 使用效果良好 在粗馏塔釜的塔节 上衬 f4 收到一定效果 d 太原钢铁公司第七轧钢厂酸洗槽 采用带金属网格的 f 4衬里槽体 加热器 管道使用效果良好 e 北京化工厂氧氯化车间从原联邦德国引进的生产氯乙烯 单阵装置中 有分离残液生成副产品盐酸的管道 原设计使用 改性聚丙烯管道 由于露天操作 管道易老化 破裂 经常发 生问题停车 改用几管道后 使用一年未出现腐蚀 正常使用 f46系由四氟乙烯 f4 与六氟丙烯 f6 共聚而成 f46相对密度 为 2 14 2 17 熔点为 288 f6共聚物 15 16 使用 温度 85 205 化学稳定性与 f4相似 a 上海塑料研究院 用 f46衬钢管 可翻边 在苛刻条件下 输送腐蚀性的气体和液体 十分可靠 b 上海树脂厂 氯甲醚生产中腐蚀严重 对人身危害严重 介质甲醛 37 甲醇 30 氯化氢 40 温度 70 真空度 300 mmhg 1 mmhg 133 pa 钢管衬 f46 使用一年多情况良好 c 上诲石化公司腈纶厂 输送介质 nascn15 异丙醚 5 hscn98 h2so45 naoh22 过去用不锈钢管 腐 蚀一直很严重 采用 f46塑料衬里管后 27 处静密封点 都没 有出现泄漏现象 2 ectfe 氟塑料化工管道 ectfe 是乙烯 三氟氯乙烯的氟 聚合物 美国 ausirnont 公司商品名为 halar 的氟塑料 即属 于此类氟聚合物 耐腐蚀性能 ectfe 是一种热塑性氟聚合物 带有一个独 一无二的化学结构 即一种带有改变了顺序的乙烯和三氟氯乙 烯共聚物 ectfe 对极大多数的无机化学 有机化学以及有机溶剂 有非凡的抗腐蚀能力 到目前为止没有一种溶剂能在 120 条件 下侵蚀 ectfe 或引起裂缝 只有与氯化溶剂接触才能引起轻微 的溶胀 而不耐熔融碱或热的胺类 例如苯胺 二甲胺 耐高温 下的氯和氯衍生物的性能特别突出 ectfe 具有优良的耐腐蚀性能 极低的渗透率 优良的电 性能且表面光滑 能阻止微生物的增长 可在低温到 149 的温 度范围内安全使用 它不但具有突出的抗冲击性能 而且是一 种具备相当机械强度的坚韧材料 德国 bga deuschland 标准 允许用于食品和饮水领域 主要的物理性能 halar 的 ectfe 树脂具有优良的抗热 降解 高能光辐射和耐候性 能忍受 149 171 的高温 是抗 辐射性能最佳的聚合物之一 高温使用寿命预测 见表 4 47 表 4 47 高温使用寿命预测 使用温度 使用寿命 a 使用温度 使用寿命 a 165101752 1704 51801 25 a 力学性能 halar 品脾树脂的机械强度十分优良 与其 他氟塑料相比 如 tep 聚全氟乙丙烯 pvdf 聚偏二氟乙烯 在抗冲击性能 耐磨性 拉伸强度等方面 显示了优良的综合 性能 b 电性能 halar 品牌的 ectfe 树脂 电性能十分优良 有很高的电阻与低的介电损耗 优良的绝缘性 显示了能完整 无损的保护传输信号 在电缆方面的保护应用 十分受欢迎 它的耐电弧性亦十分优良 按 astmd 495 标准测试 可达 130s halar 氟塑料加工工艺 可采用挤压 注塑模压 吹塑 以及旋转模塑成型等 亦可采用流化床或静电喷涂工艺 对用 于石化领域的装置及管道来说 ectfe 树脂是适宜薄片衬里的 材料 例如泵 阀 容器 贮槽以及管件等 0 13 0 18mm 厚的 halar 品牌的 ectfe 薄片涂层可耐盐酸 氟硼酸 硫酸 naoh 之类介质腐蚀 a 注塑成型 料筒成型温度 后段 240 中段 250 前 段 260 喷嘴 265 清洗料筒 加入适量的 ectfe 氟塑料 每次排料后 应稍 等一段时间 约 2 3min 使料筒内 ectfe 得以充分塑化 调整注射量 摸具温度 120 150 注射压力 10mpa 注 射时间 8 s 总成型周期 30s 熔体的适宜温度在 270 b 流化床成型工艺 加工部件 240 放入 ectfe 树脂沸腾 1 2 s 的时间即可移出 最后在烘箱内加热熔融部件 表面涂 层均衡熔融 适用于小部件及复杂部件的涂装 c 使 ectfe 树脂粉末粒子在一个操作室内带电 紧密黏附 于巴预热至 240 271 左右的部件 可得 0 13 0 76mm 不 同涂装摩度 适用于比较重的部件生产 d 旋转模塑成型 简称滚衬成型 管道本身即可作为模具 预先加热涂装部件 然后把树脂粉末喷射到处旋转状态的部件 表面 利用部件的热量使树脂熔融并黏附在部件表面 保证部 件薄片衬里的厚度均匀 部件先除锈 除油达到表面处理标准 铁呈灰白色的金属光泽 保证一定厚度 杜绝针孔 用 10000v 的电火花检测仪 无针孔为合格 应用实例 采用 halae 品牌的 ectfe 树脂可用于大型罐 衬里 管件 阀件涂覆 涂层粘着牢固 坚韧 抗弯曲抗变形 广泛应用石油 化工 排水 洗涤 污水处理系统 其表面清 洁 在食品 纯水领域中也有应用 a 氢氟酸辅送管道 25 50 mm 管道长约 90 m 用于输 送 70 hf 采用 ectfe 氟塑料薄片衬里 已使用约 2 年 无渗 漏和腐蚀迹象 b 次氯酸钠输送管道 玉米淀粉的生产过程涉及到复杂碳 水化合物的次氯酿钠与其他化学品的处理 最终获得纯而白的 产品 次氯酸钠对碳钢管材腐蚀严重 75mm 钢管内衬 ectfe 薄片 使用 2 年多未发现腐蚀泄漏 使用良好 3 聚乙烯塑料衬里管道 聚乙烯可作为化工管道设备和贮 槽等的耐腐蚀衬里材料 也可用热喷涂法喷涂衬里层 由于它 的刚性小 所以只能用它制造小型的化工管道 阀件 衬套 垫片等 由于它的摩擦性能好 可以用来制造小载荷齿轮 轴 承等 聚乙烯的绝缘性能好 作为水底高频电缆或一般电缆的 包皮 已得到广泛的应用 聚乙烯塑料的性能 聚乙烯具有优良的耐腐蚀性能 在 室温下几乎任何有机溶剂都不能使它溶解 但在 70 80 时 脂肪烃 芳香烃 卤代烃等 如丙酮醋酸乙酯 乙醚 汽油 苯 二甲苯 二氯甲烷 四氯化碳 能使它溶胀 当陈去溶剂后它又 恢复到原来的状态 当温度超过 70 时 聚乙烯能少量地溶解 在甲苯 醋酸戊酯 二氯乙烯 松节油 氯化烃 石油醚 矿物 油及石蜡中 在 60 以下耐 50 的硫酸 40 的硝酸 浓盐酸 各种浓度的盐类和碱类溶液的腐蚀 聚乙烯最主要的缺点是较 易被氧化 如在室温下可被氯磺酸破坏 超过 60 时被硝酸氧 化 聚乙烯的耐腐蚀性能同聚氯乙烯差不多 但在一些介质 氢 氟酸 甲酸 中它优于硬聚氯乙烯 而在另一些介质 如氯 硝 酸 乙醛 中则不如聚氯乙烯 聚乙烯塑料管材 聚乙烯加工成型的管材 外径 10 63mm 聚乙烯塑料由于刚性小 只宜模制零件及小型化工 容器 大多用于衬里以及粉末喷涂 作衬里的施工基本相似于 硬聚氯乙烯 聚乙烯塑料的机械加工性能近似于硬聚氯乙烯 可以用钻 车 切 刨等方法加工 薄板可以剪切 聚乙烯热成型温度为 105 120 可以用木制模具或金属 模具热压成型 要根据不同密度控制热压时的冷却速度 以控 制产品的结晶度 一般多采用速冷成型 聚乙烯通常用单面坡口 聚乙烯焊接机理同聚氯乙烯 惟焊接时不能用压缩空气作 载热介质 要用氮气或其他非氧化性气体 以避免聚乙烯塑料 的氧化施焊时焊条角度要大于 90 约 120 左右 施焊温度约 在 280 300 之间 聚乙烯悬浮液衬里 a 底漆配方 环氧树脂 828 30g甲基乙基酮250g 固化剂 四亚乙基 五胺 3 6g 高压聚乙烯粉 e 40g 二甲苯 20g 注 高压聚乙烯粉 e 为日本产品 按上述次序加入 充分搅拌 马上施工防止固化 b 聚乙烯悬浮液面漆配制 见表 4 48 表 4 48 聚乙烯悬浮液面漆配方 配比 g 原料白 色 黑 色 高压聚乙烯粉 100 50 异丙醇 250 375 高压聚乙烯粉 加 0 5 1 炭黑 100 要充分搅拌 白色悬浮液用第一至第三层涂层 黑色悬浮 液用于第四至第六层涂层 c 衬里工艺 被涂部件除油 需 300 2h 喷砂 涂底漆要 匀一些 100 干 10min 150 烧结 30min 后自然冷却 涂聚 乙烯第一层涂层 100 干 10min 150 烧结 30min 第二 三 四层涂层与第一层一样 涂第五层涂层 100 干 10min 150 烧结 30 60min 后自然冷却 中间检查针孔 涂第六层涂层 100 干 10min 150 烧结 200min 后 从炉中取出立刻淬火 即为完成 用兆欧表检查 要求通过 2500v 电压 涂膜厚度 1 2 0 4 mm d 聚乙烯塑料喷涂方法 管道喷砂除锈后加热到 200 250 用喷粉枪将聚乙烯粉喷到加热管道上 速溶在管 道表面 与衬涂管道同步冷缩为一体 无接头 无焊缝 无气 泡 衬层均匀 一般衬塑管道规格 dn25 100mm 长 3000 6000mm 涂层 2 5 4 mm 直径越大 厚度也越大 4 线性低密度聚乙烯 lldpe 滚塑才里管道 滚塑防腐技术 的原理 将衬的管道作为模具放到滚台上 然后加热旋转 到 一定温度 把塑料粉加到管道上 塑料熔化涂覆在管道上 冷 却后为成品衬里管道 滚塑工艺 选用 lldpe 为原料 耐腐蚀性能好 熔体流 动性好 热稳定性好 力学性能好 能将熔体中的气体迅速排 出 把 lldpe 少量的添加剂按配比混合 经粉碎机粉碎 过 40 80 目筛备用 滚塑工艺如下 表面喷砂除锈 上滚台 试转 旋转加热 一定温度 加 llpe 粉 反复多次 冷却 检测 用电火花仪或针孔仪 制品 表面除绣达到 级 见国际 涂装前钢材表面绣蚀等级和除锈等级 gb 8923 88 衬里层必须 100 用电火花检测仪 或针孔仪 检测 不允许 有击穿现象 最低检测电压 u 的确定 u 7843 为衬里层厚度 mm 滚塑衬里管道 防腐管道含直管和管配件 规格为 dn10 300mm 等 直管一般推荐长度 l 25dn 为好 对 dn25 以下的小规格产品 用滚塑成型相当容易 但用衬胶等方法却 很难做出合格产品 lldpe 的耐腐蚀性能 目前滚塑衬里所用的原料主要以 lldpe 为主 它具有 pe 的耐蚀性 耐温性高于普通 pe 聚乙烯 耐温 65 根据实际应用经验 它可到 100 左右 对非氧化 性酸 如盐酸 稀 h2s04 hf 稀 hno3 碱和盐溶液都有良好 的耐蚀性 尤其是对 36 hci 50 hf 等 特别稳定 但不耐 浓 hn03 和其他强氧化