天然气管道减阻内涂涂料

天然气管道减阻内涂涂料天然气管道减阻内涂涂料 1 涂料组成及分类 涂料组成及分类 1 1 涂料的基本组成涂料的基本组成 涂料的组成物质有很多 可分为成膜物 颜料 助剂和溶 剂四种 其中成摸物是必不可少的 为了形成具有良好性能的 覆盖层 涂料的组分必须选择得当 配比科学 合理 1 成膜物 成膜物是形成漆膜的主要物质 分为主要成膜物 次要和辅助成膜物 主要成膜物可以单独成膜 也可以黏结颜 料等物质一起成膜 故也称为黏结剂 成膜物是组成涂料的基 础 决定了涂料的主要性能 能够作为涂料成膜物的物质报多 如原始的成膜物是植物 油 天然树脂胶及虫胶 沥青等天然物质 现在的成膜物包含 了现代聚合物工业的许多产品 如早期的醇酸树脂 乙烯树脂 到后来的环氧树脂 聚氨酯树脂 直至聚四氟乙烯 聚酰亚胺 及聚苯硫醚等 成膜物按其化学行为可分为两类 一种是在形 成漆膜时化学结构不产生变化 只产生从熔化到凝固 或从溶 解到溶剂挥发后沉积的物理过程 称为非转化型成膜物 另一 种在形成漆膜时化学结构发生变化 通常使成膜物线型分子聚 合成网状结构的体型高聚物 漆膜不溶解 不熔化 2 颜料 涂料如果没有颜料则称之为清潦 加入颜料可制成 色擦 包蛞磁漆 调合漆和底漆 颜料一艇为细微的粉末物质 分为着色颜料 体积颜料 防锈颜料和特种颜料 可以使漆膜 具有装饰 保护作用 可以增强潦膜的机械性能和耐久性能 赋予漆膜耐腐蚀 导电 抗生物等性能 颜料按来源可分为天 然颜料和合成颜料 按化学成分可分为有机颜料和无机颜料 无机颜料都有是以粉末固态存在于涂料和漆膜中 有机颜料则 以溶解在涂料中 非常均匀地分布在漆膜中 3 助剂 助剂是涂料的组成部分 起改进涂料或漆膜某一特 定性能的作用 包括多种无机物 有机物和聚合物 对不同的 涂料 不同的性能要求 使用不同的助剂 助剂目前分为四种类型 对涂料生产过程起作用的助剂 消泡剂 润滑剂 分散 剂和乳化剂等 对涂料储存起作用的助剂 防结皮剂 防沉剂等 对涂料施工 成膜过程起作用的助剂 催干剂 固化剂 流平剂和防流挂剂等 对漆膜性能起作用的助剂 抗氧化剂 紫外线吸收剂 增塑剂等 4 溶剂 除无溶剂涂料之外 溶剂是所有液态涂料的一个基 本组成部分 溶剂的作用是溶解或分散成膜物 使涂料成为液 态 能够被涂布成为漆膜 涂料形成漆膜时 溶剂便挥发进入 大气 不应有溶剂残留于漆膜之中 溶剂可分为能够溶解成膜 物的溶剂 真溶剂 能够稀释成膜物溶液及涂料的溶剂 稀释剂 以及能够使成膜物均匀分散在涂料中的溶剂 分散剂 由于涂料工业大量使用的溶剂为有机溶剂 对人 对环境 都有危害 所以应尽量少用有机溶剂 通常 乙烯类涂料 橡 胶类涂料的固体分在 20 40 间 常规液态涂料的固体分在 40 60 左右 高性能 长寿命涂料大多为厚膜型 固体分 高达 70 以上 无溶剂涂料的固体分在 90 以上 1 2 涂料的分类涂料的分类 1 按成膜物材料的种类分 我国化工行业制定了按涂料的主 要成膜物对涂料进行分类的方法 并制订了系统的涂料产品的 命名方法 目前 涂料产品共分为 18 大类 其中把辅助材料也 归为一类 见表 3 10 表 3 1 中涂料的分类基本是针对常规的液态涂料 从广义 而盲 涂料是指形成覆盖层的材料 因此 涂料也常常采用下 述几种方法分类 表 3 1 涂料分类表 1 序号代号发音名称 1y 衣油脂 2t 特天然树脂 3f 佛酚醛树脂 4l 勒沥青 5c 雌醇酸树脂 6a 啊氨基树脂 7q 欺硝基树脂 8m 摸纤维素及醚类 9g 哥过氯乙烯树脂 10x 希乙烯树脂 11b 玻丙烯酸树脂 12z 资聚酯树脂 13h 喝环氧树脂 14s 思聚氧基甲酸酯 15w 乌元素有机聚合物 16j 基橡胶 17e 鹅其它 18 辅助材料 2 按覆盖层成型时巢否发生化学变化分类 按覆盖层成型 时是否产生化学变化可将涂料分为反应型涂料和非反应型涂料 常规的液态涂料大多数种类为反应型涂料 典型的如油漆 醇酸树脂漆 酚醛树脂漆 环氧树脂漆 聚氨酯漆等 环氧粉 末涂料也属反应型涂料 沥青质涂料 聚乙烯粉末涂料 各种 胶带 收缩带和防腐带 挤出成型材料等都是非反应型涂料 3 按涂料的防护作用分 按涂料的防护作用可将涂料分为防 锈 防蚀和减阻三大类 防锈涂料是指防止钢铁曼自然因素作 用产生锈蚀的涂料 在涂料分类命名法中称为底漆及防锈漆 在防腐层中作为底层或独立成为防腐层 防蚀涂料是指防止金 属受化学介质 含气体介质 产生腐蚀的涂料 由于管道带有压力 介质流动过程中有摩擦 以减少摩擦阻力为目的 在管道内壁 涂覆的涂料则称为减阻涂料 这是一种专用涂料 在实际应用 中 防锈漆 防蚀漆常常结合使用 使用范围也相互交错 但 作为减阻型涂料虽然也有一定的防蚀功能 但因它的特殊应用 条件和特定的施工工艺 使得它具有专用性 防锈涂料 防锈涂料具有良好的防锈性能 其主要原因 为是有防锈颜料 防锈颜料有两种 即物理防锈颜料和化学防 锈颜料 物理防锈颜料本身没有防锈能力 当和成腆物等涂料组分 合理配用时 就能够起到阻止水分及腐蚀性介质渗透的作用 从而增强漆膜的防锈能力 这类涂料主要有铁红防锈底漆 云 母氧化铁防锈底漆 氧化锌防锈底漆 铝粉防锈底漆及石墨防 锈底漆等 化学防锈颜料是借助化学作用抑制锈蚀反应的一类颜料 如虹丹含有一氧化铅 能够将随水分一起渗透进入漆膜的酸性 物质中和 红丹还含有过氧化铅 可以将低价铁离子氧化为高 价铁氧化物 在钢铁表面生成牢固的高价铁氧化物 防蚀涂料 防蚀用涂料具有很好的耐蚀性 透气性 且 渗水性低 附着力强 并有一定机械强度 这类涂料主要有 生漆和滦酚树脂漆 酚醛树脂涂料 沥青涂料 乙烯树脂涂料 环氧树脂涂料 聚氨酯涂料 橡胶类涂料 无机富锌涂料等 减阻涂料 上述的防蚀涂料原则上均可作为减阻涂料用 只不过由于减阻涂料均用于管道内壁 无法更换和维护 因此 除了机械强度 附着力要求之外还应有耐磨性和耐介质性的要 求 目前国内外大量使用的减阻内涂涂料多为双组分环氧树脂 也有少量使用环氧粉末的报道 4 按涂料的物理形态分 按涂料的物理形态可分为液态涂料和固态涂料 液态涂料通常由成膜物 颜料 助剂和溶剂 4 个成分组成 在涂装前和涂装期间保持液态 在涂装后经干燥形成固态漆膜 固态涂料有粉末涂料 沥青质涂料 挤出成形塑料 挤出 成形橡胶和塑料的共混物 以及防腐胶带等 粉末涂料是由常 温下呈固态的成膜物 颜料和助剂经加工处理而得到的粉末状 涂料 沥青质涂料包括石油沥青及石抽沥青磁潦 煤焦油沥青 及煤焦油磁漆 磁漆是由沥青与粉末状矿物填料及起增塑作用 的物质等加热熬制而得 聚乙烯 聚丙烯 聚烯烃和橡胶的共 聚物等涂料为颗粒状 需要采用挤出机械将其在受热状态下以 黏漉态挤出 包缠到被涂表面 冷却定型面得到覆盖层 1 3 潦料的干燥机理潦料的干燥机理 涂料的干燥机理有物理干燥和化学干燥两大类 物理干燥 是涂料依靠其中的溶剂挥发面干燥成膜 这类涂料的特点是 干燥迅速 层间互溶 不存在层间附着力差的问题 即设有最 长涂装间隔时间的限制 可以在较低的沮度下施工 但缺点是 不耐溶剂 通常也不耐各种植物油和动物油 氧化橡胶涂料 乙烯树脂涂料 沥青涂料等均属此类 化学干燥是徐料依靠其主要成膜物质与空气中的氧或水蒸 气反应 或是与固化剂进行化学反应 变成高分子聚合物或缩 合物而固化成膜 这些涂料中 领先与空气中氧或水蒸气反应 成膜的涂料通常是单一组分罐装 领先氧化成膜的涂料有以干 性油为原料的油性涂料和油改性醇酸树脂涂料 酚醛树脂涂料 等 而领先与固化剂反应固化成膜的涂料通常是双组分两罐装 固化剂固化的涂料的特点是漆膜坚韧 附着力强 耐机械冲击 和磨损 耐油 耐溶剂 耐化学品腐蚀 缺点是由于化学反应 的速度与温度有密切关系 这类涂料低温固化缓慢 而高温固 化较快 造成施工困难 另外这类涂料完全固化以后溶剂不易 渗透 易引起层间附着不牢 因此有一个最长涂装间隔时间的 问题 这类涂料有环氧树脂涂料 聚氨酯涂料 聚酯树脂涂料 等 各种涂料的干燥机理见图 3 1 1 图 3 1 涂料的干燥机理分类 2 减阻内涂涂料性能的基本要求 减阻内涂涂料性能的基本要求 减阻内涂涂料的性能基本要求主要有 黏结力 渗透性 耐磨性 耐压性 耐热性 化学稳定性和耐蚀性及光泽度等 2 1 黏结力黏结力 黏结力是涂料的最重要的性能 水汽等腐蚀介质要通过覆 盖层和被涂覆钢表面之间的界面与钢表面基体接触 黏结力强 可保持此界面的稳定 避免水汽渗透到覆盖层下面 防止膜下 腐蚀介质的富集 从而防止膜下腐蚀和漆膜起泡 黏结力强还 可减少机械力的损伤 2 2 渗透性渗透性 渗透性有两个含义 一是对水的渗透 一是对气的渗透 抗渗水性对覆盖层来说是很重要的 因为和覆盖层接触的环境 或介质都少不了有水 水的渗透将导致与钢表面的直接接触 发生腐蚀作用 剥离覆盖层 尤其是当钢表面有盐分存在时更 为突出 透气性低可以防止氧气等介质渗透到钢表面 直接发 生腐蚀作用 2 3 耐磨性耐磨性 由于减阻内涂覆盖层的工作条件是处在介质的不断摩擦之 中 需承受住介质和所含杂质的摩擦损耗 且作为天然气管道 来说 正常的清管也会对内壁造成磨损 因此耐磨性是减阻内 涂涂料的一项重要指标 2 4 耐压力变化耐压力变化 管道输送液体或气体介质都要有一定的压力 减阻内覆盖 层在这种状况下工作 当管道发生故障或异常泄漏时 因其突 发的降压可能造成覆盖星的起泡 为此对减阻内覆盖层要有耐 压的性能要求 2 5 耐热性耐热性 耐热性要求是出于两方面的考虑 一是运行过程中因介质 与管内壁的摩擦产生的热量造成管壁温度升高 另一点是在管 道防腐作业时 当采用 先内后外 工艺时 因为外防腐层施工 过程中可能会有 250 的高温 内涂涂料应能承受住这一短时的 高温作用 2 6 化学稳定性和耐蚀性化学稳定性和耐蚀性 由于天然气介质可能混有汽油 醇类 润滑油等杂质 其 凝聚物都有可能造成内覆盖层的破坏和腐蚀 所以内涂的涂料 必须具有化学稳定性和耐蚀性 来抵御这些物质的腐蚀与破坏 虽然正常的天然气中不肯腐蚀性物质 但在管道施工过程 中和运行中仍有腐蚀的可能性 如空气中水汽和介质中的冷凝 物等 在这种条件下内涂涂料可起到防止腐蚀的作用 2 7 覆盖层的光泽度覆盖层的光泽度 用于减阻内涂的覆盖层要有一定的光泽度 光泽度反映出 覆盖层的光滑程度 表面越光滑 磨阻越小 减阻的效果也就 越好 除上述性能之外还有柔韧性 硬度 耐久性 易涂装等也 是内涂涂料应具有的性能 3 减阻内涂的寿命要求 减阻内涂的寿命要求 在本节所要讨论的寿命应是覆盖层的技术指标 之所以在 这里讨论是因为覆盖层的寿命与涂料性能有着千丝万缕的联系 好涂料形成的膜层寿命也长 反之 性能差的涂料膜层寿命就 短 当然影响覆盖层寿命的因素还有运行条件 施工质量 设 计是否正确 使用是否合理等 3 1 覆盖屋使用寿命的定义覆盖屋使用寿命的定义 覆盖层的使用寿命 life of coating 可定义为 覆盖层发生起 泡和 或 剥离之前所经历的时间 对于减阻内涂 当内覆盖层发 生恶化导致输送效率大幅降低之前 都可作为覆盖层的使用寿 命来考虑 3 2 影响寿命的涂料及施工因素影响寿命的涂料及施工因素 在上节所讲的涂料性能中 许多性能是与覆盖层韵寿命相 关的 比如黏结力 耐磨 耐热 耐压 抗渗透等 施工中的 表面处理质量 喷涂质量 厚度等因素 也都会直接影响覆盖 层使用寿命 3 3 影响寿命的条件因素影响寿命的条件因素 这里要讲的是输迭介质是否含有硫化氢 管道钢表面是否 含有超标的盐分 天然气中含有的硫化氧 尽管浓度很低 也会明显地加速 覆盖层损坏 由于减阻内涂多采用环氧树脂 氧化铁红 防腐 颜料 聚酰胺固化剂等组成 其中氧化铁红及其它颜料可与硫 化氢起反应 形成亚硫酸盐 亚硫酸盐提高了覆盖层对硫化氢 的可溶性 并增强硫化氢的渗透性 使覆盖层的附着力降低 钢管内表面若有盐分 可把覆盖层视作为一种半透膜 在 某些运行条件下 介质中的水分便会穿透覆盖层到达钢表面 这些盐分遇水后 便会造成钢的腐蚀 剥离覆盖层导致渗透起 泡 当输送介质中古有微量的盐分时 有水分存在 则会渗透 到钢表面 造成渗透起泡 另外 在管道安装前的运输和存放期间 管子受到大气中 水汽和氧的作用 也会造成覆盖层的损坏 故做完内涂的管子 不宜在空气中存放过长时间 3 4 影响寿命的运行因素影响寿命的运行因素 运行因素中主要的是清管器的机械破坏 虽然在选用涂料 时考虑了耐磨 但当清管程序不合理 选用清管器不当时仍会 造成内涂漆膜的损坏 3 5 环氧树脂的热降解环氧树脂的热降解 一般的内覆盖层材料 主要包括环氧树脂和胺加成物 或 聚酰胺 如果未经改性 只有在施加外覆盖层后才可以涂覆 也就是说只适用于 先外后内 工艺 否则在涂覆外覆盖层时管 道的预热致使内覆盖层损坏 这就要求内涂涂料在管道预热温 度高达 250 时 解决内覆盖层的抗热解问题 固化环氧树脂的热降解被认为是由自由基链式反应引起的 固化环氧树脂主要的分子结构由 r och2ch oh ch2or 表示 在 这个结构中 具有活性的氢原子连接到叔碳原于上 这种活泼 氢原子很容易被 r 自由基拉过去 同时产生新的自由基 见式 3 1 这些自由基与氧反应生成了过氧化物自由基 式 3 2 这 些过氧化物自由基瞬间分解成酮类 同时产生了过氧化氢自由 基 式 3 3 酮化合物中的醚健断裂而形成的自由基再分解成为 更小分子量的产物 如甲醛以及通过多级分裂反应形成的其他 醛类 式 3 4 和式 3 5 由这些分解反应产生的自由基团 如 r 和 hoo 又与固化环氧树脂发生化学反应生成新的自由基 式 3 6 和式 3 7 这些新的自由基又按照式 3 2 和式 3 5 所示的同样 方式分解 由于固化环氧树脂的分解是在自由基的链上进行的 涂料 中如果含有能阻止或延缓自由基链上化学反应的某些组分就能 够有效地改善耐热性能 国外文献 3 报道了对胺加成物 聚酰胺 酸酐和硫醇加合 物四种不同的环氧树脂进行了耐热性试验 研究加热烘箱内板 条在 260 加热 30min 后 热解温度与涂覆过的实验板条之间 的行为特性关系 结果表明 硫醇加合物固化涂料 在四种涂 料中保留光泽面是最好的 并保持了很好的弯曲能力和柔韧性 胺加合物与聚酰胺固化涂料保持的光泽面均较差 这是由于它 们的热解温度低 而酸酐不论热解温度有多么高 其固化涂料 的光泽面保留都很差 其原因尚未明了 硫醇加合物固化涂层舶韧性也比其它涂料好 当热解温度 在 245 280 范围内时其韧性是最好的 其原因可解释为在硫 醇加合物固化环氧树脂中硫醇基 sh 和硫醚 一 s 的稳定效 应 阻止了氧化链式反应充当中间体的过氧化物自由基 表 3 2 所示为硫醇加合物固化涂料在加热前后的性能实验结果与典型 的常用内涂料的比较 此处常用涂料被称为参照涂料 从这些实 验结果来看 热解温度为 266 试验涂料 6 在所有被检测涂料 中是最好的 表 3 3 和表 3 4 分射列出了试验涂料 6 的组成及 基本性质与参照涂料的对比 以下试验涂料 6 被称为 epx 8 epx 8 适用期在 4h 以上 能满足热稳定性的要求 表 3 2 epx 8 涂料与参照涂料的组分 项目epx 8 涂料参照涂料 组单体 型号双酚 a双酚 a 双环 氧甘油醚 双环 氧甘油醚 环氧树 脂当量 470470 树脂 相对分 子质量 900900 分 a 颜填料 铁红 氯化 钡 碱性 硫酸铅 主体 颜料 铁红 氯化 钡 碱性 硫酸铅 主体 颜料 类型硫醇加合物胺加合物 组 分 b 转化 物 活化氢 当量 476mg koh g240mg koh g 混合物 6 15 2 表 3 3 epx 8 涂料与参照涂料的基本性能 项目epx 8 涂料参照涂料 组分 a1 581 58 组分 b1 090 97相对密度 混合物1 511 45 固体分 59 454 1 适用期 h8 以上 8 涂料 黏度 ford cup s40 8040 80 热解温度 266200 玻璃化转变温度 6475 拉伸虽度 mpa54 9260 21 固化涂覆层 伸长率 6 45 5 表 3 4 按照 api rp 5l2 标准在 260 加热 30min 前后两种 涂料性能试验结果 epx 8 涂料参照涂料 试验项目 加热前 加热后 加热前 加热后 试验方法 水浸泡通过通过通过通过 饱和 caso3溶液 21d 甲醇浸泡通过通过通过通过甲醇 水 5d 附着力 225 225225 225225 225225 225650mm2上开 1 6mm 十字口 气压起泡通过通过通过通过氮气 8 24mpa24h 耐磨性 40604060 astm d968 方法 a 液压起泡通过通过通过通过 饱和 caso316 57mpa 24h 固化实验通过通过通过通过在溶剂中浸泡 4h 3 6 涂料的耐久性改善涂料的耐久性改善 在天然气管道的长期运行中 一方面 由于天然气中所含 水 氧和硫化氢的腐蚀作用 造成覆盖层的黏结力下降 性能 恶化 另一方面 由于管道的快速泄压和定期清管等外力的作 用 使覆盖层发生起泡和剥离现象 阻塞压缩机进口滤网或阀 门 这些问题不解决将严重影响管道的安全生产 且降低管道 的输送效率 限制了减阻内涂技术的推广应用 日本的研究人员经过筛选 对比试验 结果发现 在环氧 树脂中添加对硫化氢不起化学反应的颜料 如 zto 铬酸锌 可 有效地改进内覆盖层的耐久性 这种改进型环氧树脂的特点是 加入了 zto 铬酸锌 铬酸锌和氢氧化锌 云母和氧化钛 与传 统的环氧树脂相比 改进后的涂料暴露在硫化氢环境中时 其 质量变化很小 且水溶性较低 将改进后的涂料与传统的涂料 进行对比试验 结果表明 两种涂料均能满足 api rp 5l2 的标 准要求 且粘接力高于快速泄压情况下覆盖层发生起泡和剥离 的最小 0 98mpa 粘接强度值 在 30 100 相对湿度 101 325kpa 和 3 硫化氢 97 的氮气 环境下 改进型涂料的 寿命超过 100 年 而传统涂料仅为 34 年 4 3 4 减阻内涂涂料的技术要求减阻内涂涂料的技术要求 4 1 涂料的蛆成 混合和稀释涂料的蛆成 混合和稀释 1 涂料组成 添加或未添加颜料的基料 添加或未添加颜料的固化剂 含有足以通过盐雾试验的防锈颜料 用于满足喷涂调节涂料黏度的溶剂 2 涂料混合 涂料在涂覆前 应按照供应商要求将涂料基料和固化剂进 行搅拌混合 3 涂料稀释 涂料可用供应商提供的或规定的溶剂进行混合 稀释 涂料在选用时主要要考虑的物理性能有密度 固体含量 沉淀 细度等 4 2 物理性能物理性能 1 单组分涂料的物理性能 单组分涂料的物理性能见表 3 5 表 3 5 单组分涂料的物理性能 原料特性 数值 允许范围测试方法 基料 每加仑质 量 90gastm d 1475 固化 剂 每加仑质 量 90gastm d 1475 溶剂沸程 从初始点到 95 馏 出 astm d 1078 基料沸程 从初始点到 95 馏 出 astm d 1078 固化 剂 沸程 从初始点到 95 馏 出 astm d 1078 涂覆 料 沸程 从初始点到 95 馏 出 astm d 1078 astm d 1039 试验 基料沉淀最小为 4 astm d 869 报告 astm d 1039 试验 固化 剂 沉淀最小为 4 astm d 869 报告 表示该供应商给定的数值 2 混合组分涂料的物理性能 混合组分的物理性能见表 3 6 表 3 6 混合组分涂料的物理性能 特性 数 值 允许范围测试方法 固体 含量 1 api rp 5l2 之附录 1 研磨 细度 hegman 标 度最小为 4 astm d 1210 粗颗 粒 200 目筛无 余留 astm d 185 排除用乙基 乙二醇正丁基酯 作为清洗液 表示试供应商给定的数值 3 稀释后 按照供应商规定的比例 涂料的物理性能 稀释后 涂料的物理性能见表 3 7 4 涂料供应商应提供涂料的详细成分 在不涉及知识产权的 前提下 及典型的物理参数和制造工艺 一旦这些条件得到业主 的认可 涂料供应商将不得更改 5 实验室涂覆层测试 常规试验 所选涂料按 api rp 5l2 标准中第三节的要求 进行涂覆层的实验室检测 以证明涂料符合要求 所测项目列 在表 7 2 中 表 3 7 稀释后 按照供应商规定的比例 涂料的物理性能 特 性 数 值 允许范围测试方法 流 动 在竖直平面上涂覆时 无不均匀现象产生 在钢板上喷涂 温度分别 为 10 37 66 最 小干膜厚度 76 m 适 用 期 8h 25 最大黏度 增加 100 250g 样 品 astm d 1200 黏 度 5s astm d 1200 4 号 ford 杯 试验 25 表示按照供应商给定的数值 表示得到买方与供应商协商同意也可允许较短的适用期 追加试验 除上述测试之外 在西气东输工程中内涂涂 料按 gbe cm2 要求再追加下列耐化学性试验 试验要求 在 20 25 条件下干燥 7d 后 试样 100 浸渍在所给定的条件下 参见第 7 章表 7 7 到规定的时间后 移出试验液 覆盖层应 无损坏或破坏的痕迹 基本无腐蚀 除上面 gbe cm2 标准要求之外 还需补充以下几种介质 详见表 3 8 表 3 8 耐化学介量补充试验的条件和恢复时间 介质温度 压力 kpa浸渍时间 h恢复时间 h 乙二醇20 25101 325 5004 环已烷20 25101 325 1684 甲醇 3 氯化钙20 25101 325 1684 液压油 3 氯化钙20 25101 325 5004 其它试验 a 镜面光泽 specular gloss 用 gardiner60 光泽仪测取的涂 覆层的光泽不应底于 50 测试程序符合 astmd 523 的要求 b 耐热 heat resistance 涂覆层应在 250 下保持 30min 然后用水冷却 不得有任何失效产生 包括剥离 开裂 鼓泡或 黏结力损失等 4 3 包装 搬运 装卸和储存包装 搬运 装卸和储存 涂料和稀释剂等应装在适当尺寸和材料的容器中 适合于 产品从制造厂到现插的搬运 装卸和储存过程中不受破坏 涂 料供应商要提供涂料储存的条件 4 4 技术服务技术服务 业主有权向涂料生产商的厂内派出技术检验员 以解决涂 料生产过程中的质量问题 一旦涂料的供货关系成立 涂料生 产商应向业主或涂覆商提供全方位的技术服务 如协助涂覆商 调试 解答喷涂工艺中的问题等 4 5 材料的确认材料的确认 1 涂料供应商必须提供至少 10 年中该涂料成功使用的业绩 2 涂料供应商应提供已使用该涂料的工程业主的证明资料 3 涂料供应商应提供可满足业主 先内后外 的工艺要求的 证明资料 4 涂料供应商应提供相关资质证明 主要包括涂料的使用 说明 工厂历史及业绩 iso 9000 认证等 4 6 涂料验收涂料验收 1 涂料供应商应按标准规范要求提供所必备的常规的检测 结果报告 如果需要 业主有权进行抽检 抽检样品可在生产 厂内径取 也可在到达现场的产品中提取 如有不合格项 应 予拒收 2 原始检测所需费用由涂料制造商承担 抽检项目的费用 由抽检方承担 如果质量不合格 则由涂料制造商承担 4 7 保证保证 涂料供应商应对业主提供以下保证 不符合标准规范要求 的涂料应得到纠正或更换 而不追加业主的费用 在管道完全 回填之前 只要能证明是由于涂料的某一组分造成的缺陷的任 何额外的费用均应由涂料供应商承担 这些费用包括涂料更换 运输 人工 设备租赁和其它与管道修补改造的相关费用 4 8 装卸装卸 详细的装卸说明将由业主或涂覆的施工单位提供 3 5 内渝涂料的选择内渝涂料的选择 5 1 选择的原则选择的原则 内涂涂料的选择应符合下列原则 1 所选涂料的性能必须满足 q cnpc 377 2002 非腐蚀性 天然气输送管内壁覆盖层推荐做法 和相关技术标准的要求 如 gbe cm2 钢质管道和接头内覆盖层涂料的技术要求 等 2 所选涂料必须具有成功应用的历史业绩 并能提供跟踪 记录 对于新涂料 因为没有业绩 所以在应用前应对其性能 严格按照技术标准的要求进行测试 并出具权威部门的证明 使用寿命应能满足设计要求 在寿命期内不应发生剥离和脱落 等问题 5 2 涂料品种的确定涂料品种的确定 适用于天然气管道内涂的涂料品种很多 要从经济价格比 中选出最为经济的内涂涂料 美国天然气协会 aga 的管道研究 会曾经进行过一个 nb14 的研究项目 对天然气管遭内表面的 涂料进行研究和筛选 在对 38 种各类涂料进行研究后发现 最 终认为环氧树脂型液体涂料 特别是聚酰胺固化的环氧树脂 最适合于天然气管道的内涂 环氧树脂涂料是 20 世纪最重要的涂料技术之一 从 20 世 纪 40 年代末发展至今 已形成厚浆型 水分散涂料 无溶剂涂 料和粉末涂料 环氧树脂涂料是广泛使用的长效防腐涂料 它 是由涂料中的环氧树脂分子和固化剂发生交联反应固化而成 利用环氧基的反应活性 可以用各种树脂对环氧树脂进行改性 制得各种具有良好使用性能的涂料 环氧涂料的主要特性如下 1 极好的黏结性 环氧树脂分子含有羟基和醚健 氧分子对 临界面上金属的电子具有强吸引力 固化时 活泼的环氧基能 够和金属表面的游离价键反应 形成牢固的化学健 2 优良的化学稳定性 环氧树脂涂覆层结构致密 固化时无 小分子物质产生 涂覆层不易产生气隙 环氧树脂分子中含有 稳定的苯环 醚键 虽然有亲水性的羟基 但树脂的交联结构 的隔离作用可以削弱羟基的亲水作用 涂覆层性能稳定 因此 水和其它介质难以对覆盖层产生破坏作用 也难以通过覆盖层 渗透到金属表面 对金属产生腐蚀 3 良好的机械性能 固化后的环氧树脂覆盖层中 既有刚性 的苯环 又有短的柔性烃健 因此覆盖层坚硬 略具柔性 覆 盖层固化时收缩率小 覆盖层热膨胀系数小 与被涂覆的金属 表面之间应力小 这一特性可确保内涂材料的耐温和耐应力作 用的要求 能承受住大的压力变化 覆盖层受机械外力作用不 容易产生破损 4 优良的耐磨性和防腐性 固化后的环氧树脂层中 既有刚 性的苯环 又有短的柔性烃链 可使覆盖层坚硬 耐磨 柔韧 防渗透 而具有良好的耐磨性和防腐性 此外 环氧树脂还具 有良好的电绝缘性 5 3 涂料选择实例涂料选择实例 在国内 西气东输工程中首次采用了减阻内涂技术 对于 涂料的选择采取国外标准 即必须符合 apl rp 5l2 和 gbe cm2 标准的要求 为了更结合本项工程实际 设计人员参照美国 al liance 管道编制了有关内涂涂料的技术规格书 由于西气东输 外部防腐层采用三层 pe 考虑到与外防腐层的关系 有的施工 单位可能采取 先内后外 工艺 所以对内涂涂料有了耐热的要 求 内涂的涂料由带有颜料的环氧树脂 固化剂 溶剂等组成 按标准要求 供货商应提供有关涂料性能的资料和证明文件 另外 考虑到这是国内第一次采用 没有实践经验 所以特别 强调了涂料的使用业绩 如果没有这种成功的业绩 则要求制 造商提供产品通过严格和广泛的实验室及短期现场试验的等效 性能证明 对于涂料的包装容器也做了能适应各种等级道路运 输的要求 6 当前世界知名的内涂涂料 当前世界知名的内涂涂料 6 1 英国英国 copon ep 2306 hf 涂料涂料 英国 e wood 有限公司位于英国北约克郡 技术人员约 占 70 已有 110 年历史 其主要产品为各种类型的保护涂料 石油领域的涂料只为其中的一部分 copon 管道涂料开发于 20 世纪 50 年代 是管道减阻内涂涂料的先驱 如今在世界范围内 已有 100000km 的内涂业绩 并有 40 年的成功应用的跟踪记录 作为天然气管道减阻内潦涂料 e wood 有艰公司的主要 产品是 copon ep2306hf 涂料 它是一种双组分液体环氧树脂 专门用于天然气管道内壁 具有较好的施工特性和优良的防腐 性能 化学稳定性极好 可承受各种化学介质的浸泡 固化后 的覆盖层能承受清管的考验 在压力下水压起泡和气压起袍试 验均无问题 完全可以满足 apl rp 5l2 和 gbe cm2 标准的要 求 极大地改善了气体的流动性 提高输气效率 该涂料主要特点是 类型 双组分触变型 光泽 半光 颜色 红色 固体含量 52 表干 20 1h 实干 20 4h 相对密度 混合物 1 25 该涂料的一次成膜厚度为 65 80 m 按照美国 api 标准的要求 copon ep2306hf 涂料的性能列 在表 3 9 表 3 13 中 涂料的理论涂布率可按下式计算 表 3 9 单组分的物理性能 组分物理性能数值方法 基料5 897kg astm d 1475 固化剂4 545kg astm d 1475 溶剂馏程117 185 astm d 1078 基料馏程130 240 astm d 1078 固化剂馏程120 200 astm d 1078 涂覆料馏程120 220 astm d 1078 基料沉淀 10 astm d 1039 试验 astm d 869 报告 astm d 1039 试验 固化剂沉淀 10 astm d 869 报告 表 3 10 混合组分的物理性能 物理性能数值方法 固体体积 48 api rp 5l2 之附录 1 细度 hegman 6astm d 1210 粗颗粒 200 目筛 全部通 过 astm d 185 除使用乙基 乙二醇正单丁基醚 作清洗液 表 3 11 稀释后涂料的物理性能 物 理 性 能 指标允许范围方法 流 动 在竖直平面上涂 覆时 没有不均 匀现象产生 在竖直平面上涂覆 时 没有不均匀现 象产生 在钢板上喷涂 温度分别为 10 37 66 涂覆后形 成的干膜厚度最小为 76 m 适 用 期 8h 黏度值最大增加 100 8h 25 250g 样品 astm d 1200 黏 度 90s 5s astm d 1200 4 号 ford 杯测 试 25 表 3 12 实验室涂覆的玻璃试片性能 测试指标测试方法 针孔 湿膜 无针孔api 5l2 附录 7 针孔 干膜 无针孔api 5l2 附录 7 表 3 13 涂覆的钢测试板的实验室性能 测试 项目 指标测试方法 ep2306hf 结果 盐雾 api 5l2 附录 2astm b117 500h无缺陷 水浸 泡 在距离边缘 6 6mm 范围内无水泡 饱和碳酸钙蒸馏水溶 液 100 浸泡 室温 21d 不起泡 不 软化 甲醇 与水 等容 量混 合 在距离边缘 6 6mm 范围内无水泡 100 浸泡 室温 5d 不起泡 不 软化 剥离 api 5l2 附录 2api 5l2 附录 3 仅以片状剥 离 弯曲 在 13mm 或更大的弯 曲部位 目视观察无 剥落 黏结力破坏及 裂纹 astm d 522 不剥离不开 裂或黏结力 变坏 附着 力 除刻画处外无任何材 料的剥落 api 5l2 附录 4 无任何材料 的剥落 硬度 在 25 1 巴克 霍尔兹值最低 94 iso 2815 din53153 111 气压 起泡 无气泡api 5l2 附录 5无气泡 摩擦 最小磨损系数 23astm d 968 方法 a 25 水压 起泡 无气泡api 5l2 附录 6无气泡 6 2 荷兰式玛荷兰式玛 flowcoat 03 涂料涂料 荷兰式玛涂料有限公司是世界五大石油集团 道达尔 菲纳 total finaelf 的全资子公司 自身也是一家跨国公司 在涂料行 业中全球排名第六 其业务已跨越五大洲 遍及五十多个国家 和地区 式玛船舶涂料居国际领先水平 涂料的研发中心位于 荷兰总部 管道内涂涂料是公司产品之一 其品种为 7603 sigmalin ing flowcoat 03 涂料为双组分聚酰胺固化型环氧树脂 颜色为红棕色 有 光 固体含量约 54 体积 挥发性有机物 voc 最大 393g l 理论涂覆率 40 m 厚时 为 13 5m2 l 60 m 厚 时 为 9 0m2 l 表干时间 45min 涂覆间隔 最小 8h 最 大两个月 完全固化 7d 闪点 基料 26 固化剂 26 混合体积比 基科 固化剂 75 25 熟化时间 20 时 15min 混合适用期 8h 7603 sigmalining flowcoat 03 涂 料的性能列在表 3 14 和表 3 15 中 涂料固化时间和环境温度之 间关系列在表 3 16 中 涂料混合后的适用期列在表 3 17 中 这 种涂料适用于 先内后外 和 先外后内 两种施工工艺 施工中耐 温 260 10min 200 30mm 150 60min 运行时可 耐 90 高温 表 3 14 flowcoat 03 涂料物理性能 项目特性 数值方法 基料密度1 4g cm3 astm d 1475 固化 剂 密度1 01g cm3 astm d 1475 astm d 1039 试验 基料沉淀4 astm d 869 报告 astm d 1039 试验 固化 剂 沉淀10 astm d 869 报告 固体 体积 54 sm 310 35 细度5sm 312 01 或 iso1524 粗颗 料 无 astm d 185 除使用乙二醇 单 丁基醚作清洗液 外 流动 性 均匀 在竖直平面上涂覆时 没有不均匀现象产生 在钢板上喷涂 温度分别为 10 37 66 涂覆后形成的最小干 膜厚度为 76 m 适用 期 符合 要求 8h 25 黏度值最 大增加 100 250g 样品 astm d 1200 黏度68s 55 75 5s astm d1200 4 号 ford 杯测试 25 表 3 15 flowcoat 03 涂料涂覆试片的实验室性能 项目特性数值方法 盐雾 从刻画处拉起的漆膜不大 于 3 2mm astm b117 500h 只有 0 5 1mm 水浸泡 在距边缘 6 3mm 范围内 无水泡 饱和碳酸钙蒸馏水溶 液 100 浸泡 室温 21d 无 甲醇与水 等体积混 合物 在距边缘 6 3mm 范围内 无水泡 100 浸泡 室温 5d 无 剥离 漆膜不剥落 但可以起片 起片物用手指捻时呈粉状 api 5l2 附录 3 漆膜有粉状起 片物 弯曲 在 13mm 或更大的弯曲部 位 目视观察无剥落 无 黏结力破坏及裂纹 astm d 522 直径 10mm 无 变化 附着力 除刻画处外无任何材料的 发起 api 5l2 附录 4无 硬度 在 25 1 时 巴克霍 尔兹值最低 94 iso 2815 din53153 合格 气压起泡 无气泡api 5l2 附录 5无 耐磨性最小磨损系数 23a