一种钢管内外壁除油工艺的研究学位论文

一种钢管内外壁除油工艺的研究摘要此次，我们对钢管的内外表面分别进行了清洗。外表面采用化学清洗的方法，对UOE和HFW钢管各一根取其1M2，按5的溶液配比对外表面除油，效果较好。内表面采用火焰燃烧的方法，对UOE钢管的内壁来回用火焰燃烧，直至达到除油效果，在这过程中记录过程时间与温度。当钢管内部油污较轻的情况下能够在低于200度的情况下清除内壁油污，但在油污严重情况下，仍无法达到理想效果，仍需进一步的研究。关键词钢管、除油、工艺西气东输二线工程是我国第一条引进境外天然气资源的大型管道工程，对于优化我国能源消费结构、缓解天然气供应紧张局面、提高天然气管网运营水平、推动物资装备工业自主创新具有十分重大而深远的意义。作为世界五百强的集团义不容辞的承接了部分X80钢级UOE钢管的提供，由于西二线所需要的管道都是需要进行外防腐和内减阻涂敷，为提高产品的质量，故集团配套UOE建了一条涂敷生产线。根据涂敷工艺要求，钢管的内外表面在抛丸前需要一个预处理，要求钢管的表面无油污，目前UOE的水压机漏油，因此出厂的UOE钢管内外壁都是油污，为了能够在将来的生产过程中更顺利，为此我们与钢管厂、表面研究院一同分别对钢管的内外壁除油方法进行了试验。一、采用CHEMETALL的化学清洗液根据SOCOTHERM的配比对钢管外表面除油11试验目的本次试验的目的主要是为了获得今后涂层线清洗工艺段中的漂洗部分的漂洗水的相关信息，为水处理的决策提供依据。另外再对GARDOCLEAN5217碱性脱脂剂和GARDOCLEAN5217N中性脱脂剂的脱脂能力进行比较。12试验方法121模拟今后涂层线化学清洗段工艺，使用上述化学清洗剂对集团现有的UOE及HFW管材进行碱清洗，使用刷子沾取碱液进行刷洗；122碱清洗后进行水漂洗，在漂洗的同时将漂洗下的水收集，待检测漂洗水中的含油量、悬浮物含量以及PH值；123漂洗后待钢管表面干燥后，使用硫酸铜点滴法判断表面的清洗效果。13试验条件131清洗对象UOE、HFW新近生产的钢管各一根；132清洗面积1M2；133脱脂剂GARDOCLEAN5217、GARDOCLEAN5217N两种；134脱脂清洗剂配制浓度5；135脱脂清洗剂温度约60；136脱脂清洗剂使用量025L/M2设计范围为01025L/M2137漂洗水使用现场的自来水（设计为自来水）；138漂洗水温度约60；139漂洗水使用量1L/M2设计范围为0510L/M214试验结果141由于UOE管表面油含量较少、且基本都为乳化液干燥后残留的油，所以中性脱脂剂和碱性脱脂剂的清洗效果都较好；142由于HFW表面的油除了乳化液干燥后的油以外，还有部分极少量的链条油（动物油和矿物油的混合物），所以中性脱脂剂（主要靠表面活性剂除油）的清洗效果略差一点，有极少部分油膜还存在，但绝大部分面积都清洗较好，而碱性脱脂剂（既有表面活性剂又有碱）的清洗效果还是比较好。所以今后的脱脂清洗还是建议使用碱性脱脂剂；143使用碱性脱脂剂清洗后收集的漂洗水的检测结果见下表悬浮物氯离子含量半定量PH值油含量上层液体中加上底部铁屑等沉淀物后自来水4050MG/L72无HFW漂洗水4050MG/L90无137MG/L295MG/LUOE漂洗水4050MG/L90无109MG/L162MG/L从表中结果看，氯离子含量主要来源于自来水，钢管表面氯离子含量相对水来说不在一个数量级，该含量比标准要求的小于20MG/M2要高，所以今后检测氯离子含量应用去离子水或脱盐水（氯离子含量在1MG/M2以下）。PH值供参考。油含量检测不出，这是由于在用碱性清洗液清洗时，一边刷洗将油溶于清洗液中，一边滴上新鲜的清洗液将旧的含油的清洗液带走流掉了。所以今后油将主要在第一段的碱性废液中。由于漂洗水分为两层，一层是上层的液体，还有一层为沉淀的固体（铁屑等），因此悬浮物含量检测了两个数值，一个是悬浮在上层液体中的悬浮物，一个是加上底层沉淀物后的总的含量。二、对钢管的内壁进行内火烧进行钢管内壁液压油燃烧试验，原因是对于X80的钢管，加热到200度以上，组织性能会发生变化（研究院已经做试验证实）。如果采用火烧的方式，在烧掉油污的情况下，钢管温度是否会超过200度内火烧并不是静态的，而是一瞬的事情，能达到多少度谁也不清楚，因此我们做了下面这个试验来说明。21试验方法利用乙炔火焰喷枪模拟涂层生产线上内火烧设备，对异常情况下有油（取自UOE水压机）钢管样块进行火烧试验。22试验要求221钢管内壁火焰加热时，钢管温度不能影响管体性能（即屈强比），外壁温度低于七十度不能影响外涂层性能。222采用不同的火焰移动速度，在同一位置来回扫描两次；火焰移动速度在涂层生产速度附近调整（即007M/S）。223经火烧后表面需无油，以达到涂敷生产的要求。即用硫酸铜溶液（3）点滴法滴定钢管表面时，有红色沉淀析出。224火焰喷头离钢管表面大约10CM左右，并使火焰具有一定的范围。23试验过程及结果231钢管表面观察从现场取两块大小相同（52040022MM）X80钢管块状样品，在一块表面涂上适当厚度的油，表面情况如下图所示。有油无油在有油的钢管背面贴上不同温度范围的测温纸，以测量火焰接触时钢管的温度。232采用接近生产时的速度，扫描2次时（约0065M/S，扫描一次5S）火焰经过处，表面油污有所减少。但用硫酸铜溶液测试后，无红色沉淀出现；用手按擦表面有较重的粘稠感，达不到涂敷的要求。233采用较慢的速度，扫描2次时（约0035M/S，扫描一次10S）火焰经过处，油污有较大减少。但用硫酸铜溶液测试后，红色沉淀只是在少数较亮的区域出现，大部分表面颜色较暗且无沉淀；但经过大约5分钟后硫酸铜溶液透过油污层与钢管表面反应，出现红色沉淀；用手按擦颜色亮的表面，无粘稠感，而其余大部分表面仍有粘稠感。234采用较快速度，且扫描3次时（约0035M/S，扫描一次10S）火焰经过处，油污有较大减少。用硫酸铜溶液测试后，红色沉淀有出现，但仍有部分表面颜色较暗且无沉淀；用手按擦颜色亮的表面，无粘稠感，其余部分表面仍有粘稠感。有红色沉淀235采用慢速度，扫描2次时（约0026M/S，扫描一次15S）火焰经过处，油污大量减少。用硫酸铜溶液测试后，红色沉淀出现，无粘稠感。236温度检测在火焰扫描内壁的过程中，当总时间为10S时背面外壁温度达到50度左右，当总时间为20S时背面外壁温度达到60度左右，当总时间为30S时背面外壁温度达到90度左右（加热多次后温度升高较高，实际可能在7080度左右），可以认为在30S以下时间对内壁加热时基本不会影响到外涂层；而火焰加热区附近的温度，当总时间为10S、20S时内壁加热区温度达到70度左右，当总时间为30S时内壁加热区温度达到100度左右，都不超过150度的质变范围，可以认为对管体屈强比影响不大，但还需拉伸试验确认因为管体表面油污影响了测温纸与管体的接触，可能导致温度测试得并不十分准确，但基本可信。以上温度检测是在壁厚为22MM的X80钢管上的结果。而在去年进行的实验中，使用的是9MM厚的ERW管，以01M/S的速度扫描两次（速度比这次的更快），背面外壁的温度达到了120度左右。说明在9MM壁厚管加热时加热时间不能超过10S，而在这个条件下油是无法燃烧干净的。在现行的生产节奏下，内火烧设备不能除去异常情况下的内壁油污。放慢生产节奏即减缓火焰移动速度或增加火焰来回次数等，可以达到去油污的目的。本次试验结果显示，采用现行来回加热的方式，火焰移动速度至少减少一半才有可能达到涂敷生产需要的表面要求。但在此条件下22MM壁厚的X80管外壁温度达到了80度左右，而当壁厚减小时，外壁温度会更高。试验对温度监测结果显示，火焰烧的过程中，对管体温度的影响有限，应该不会造成外涂层及管体性能的影响，拉伸数据有待证实。但在油量略大（漏油时）、管体壁厚薄的情况下不能在保证外壁温度的情况下有效的将油除去。而在去年实验结果下，当没有漏油情况下，管体内壁正常时油量极少，适当火焰燃烧能在保证所有性能的情况下有效去除内壁油污。三、总结通过这