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塑料襯里管道防腐蝕技術(shù)

  
評論: 更新日期:2016年04月21日

 ?、叻芰弦r里管道的應(yīng)用 F4襯里主要應(yīng)用于耐高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的場合。
  a.上海金山石化總廠用F4松套襯里防腐管道應(yīng)用實例。介質(zhì)中含溴,原用無縫鋼管及配件,使用壽命只有1~2個月,鋼管即變形或穿孔。改用F4內(nèi)襯鋼管后,使用一年以上未發(fā)現(xiàn)腐蝕。
  b. 某化工廠在介質(zhì)為100%苯、次氯酸和盤酸的'666'氯化液中使用F4內(nèi)襯鋼管后,使用一年以上未發(fā)現(xiàn)腐蝕。
  c.湖南株洲化學(xué)工業(yè)集團(tuán)公司設(shè)計院在氫氪酸裝置中使用F4襯里管道,溫度為200℃,使用效果良好。在粗餾塔釜的塔節(jié)上襯F4,收到一定效果。
  d.太原鋼鐵公司第七軋鋼廠酸洗槽,采用帶金屬網(wǎng)格的F 4襯里槽體、加熱器、管道使用效果良好。
  e.北京化工廠氧氯化車間從原聯(lián)邦德國引進(jìn)的生產(chǎn)氯乙烯單陣裝置中,有分離殘液生成副產(chǎn)品鹽酸的管道。原設(shè)計使用改性聚丙烯管道,由于露天操作,管道易老化、破裂,經(jīng)常發(fā)生問題停車。改用幾管道后,使用一年未出現(xiàn)腐蝕,正常使用。
  F46系由四氟乙烯(F4)與六氟丙烯(F6)共聚而成。F46相對密度為2.14~2.17,熔點為288℃(F6共聚物15%~16%),使用溫度-85~+205℃,化學(xué)穩(wěn)定性與F4相似。
  a.上海塑料研究院 用F46襯鋼管,可翻邊。在苛刻條件下輸送腐蝕性的氣體和液體,十分可靠。
  b.上海樹脂廠 氯甲醚生產(chǎn)中腐蝕嚴(yán)重,對人身危害嚴(yán)重。介質(zhì)甲醛37%、甲醇30%,氯化氫40%,溫度70℃,真空度300 mmHg(1 mmHg=133 Pa)。鋼管襯F46,使用一年多情況良好。
  c.上誨石化公司腈綸廠 輸送介質(zhì),NaSCN15%,異丙醚5%,HSCN98%,H2SO45%,NaOH22%。過去用不銹鋼管,腐蝕一直很嚴(yán)重,采用F46塑料襯里管后,27處靜密封點,都沒有出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。
  (2)ECTFE氟塑料化工管道。ECTFE是乙烯—三氟氯乙烯的氟聚合物,美國AUSirnont公司商品名為'HALAR'的氟塑料,即屬于此類氟聚合物。
 ?、倌透g性能 ECTFE是一種熱塑性氟聚合物,帶有一個獨一無二的化學(xué)結(jié)構(gòu),即一種帶有改變了順序的乙烯和三氟氯乙烯共聚物。
  ECTFE對極大多數(shù)的無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)以及有機(jī)溶劑,有非凡的抗腐蝕能力。到目前為止沒有一種溶劑能在120℃條件下侵蝕ECTFE或引起裂縫。只有與氯化溶劑接觸才能引起輕微的溶脹。而不耐熔融堿或熱的胺類(例如苯胺、二甲胺)。耐高溫下的氯和氯衍生物的性能特別突出。
  ECTFE具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,極低的滲透率,優(yōu)良的電性能且表面光滑,能阻止微生物的增長,可在低溫到149℃的溫度范圍內(nèi)安全使用。它不但具有突出的抗沖擊性能,而且是一種具備相當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度的堅韌材料。
  德國'BGA Deuschland'標(biāo)準(zhǔn),允許用于食品和飲水領(lǐng)域。
 ?、谥饕奈锢硇阅?HALAR的ECTFE樹脂具有優(yōu)良的抗熱降解,高能光輻射和耐候性,能忍受149~171℃的高溫,是抗輻射性能最佳的聚合物之一。高溫使用壽命預(yù)測,見表4-47。
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表4-47 高溫使用壽命預(yù)測
使用溫度/℃使用壽命/a使用溫度/℃使用壽命/a
165101752
1704.51801.25

  a. 力學(xué)性能 HALAR品脾樹脂的機(jī)械強(qiáng)度十分優(yōu)良,與其他氟塑料相比,如TEP(聚全氟乙丙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯),在抗沖擊性能、耐磨性、拉伸強(qiáng)度等方面,顯示了優(yōu)良的綜合性能。
  b.電性能 HALAR品牌的ECTFE樹脂,電性能十分優(yōu)良,有很高的電阻與低的介電損耗,優(yōu)良的絕緣性,顯示了能完整無損的保護(hù)傳輸信號,在電纜方面的保護(hù)應(yīng)用,十分受歡迎。
  它的耐電弧性亦十分優(yōu)良,按ASTMD 495標(biāo)準(zhǔn)測試,可達(dá)130s。
  ③HALAR氟塑料加工工藝 可采用擠壓、注塑模壓、吹塑以及旋轉(zhuǎn)模塑成型等,亦可采用流化床或靜電噴涂工藝。對用于石化領(lǐng)域的裝置及管道來說,ECTFE樹脂是適宜薄片襯里的材料,例如泵、閥、容器、貯槽以及管件等。0.13~0.18mm厚的HALAR品牌的ECTFE薄片涂層可耐鹽酸、氟硼酸、硫酸、NaOH之類介質(zhì)腐蝕。
  a.注塑成型 料筒成型溫度,后段240℃、中段250℃、前段260℃、噴嘴265℃。
  清洗料筒,加入適量的ECTFE氟塑料,每次排料后,應(yīng)稍等一段時間(約2~3min),使料筒內(nèi)ECTFE得以充分塑化。
  調(diào)整注射量,摸具溫度120~150℃。注射壓力10MPa,注射時間8 s,總成型周期30s。熔體的適宜溫度在270℃。
  b. 流化床成型工藝 加工部件240℃,放入ECTFE樹脂沸騰1~2 s的時間即可移出。最后在烘箱內(nèi)加熱熔融部件,表面涂層均衡熔融。適用于小部件及復(fù)雜部件的涂裝。
  c.使ECTFE樹脂粉末粒子在一個操作室內(nèi)帶電,緊密黏附于巴預(yù)熱至240~271℃左右的部件,可得0.13~0.76mm不同涂裝摩度。適用于比較重的部件生產(chǎn)。
  d.旋轉(zhuǎn)模塑成型 簡稱滾襯成型,管道本身即可作為模具。預(yù)先加熱涂裝部件,然后把樹脂粉末噴射到處旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的部件表面,利用部件的熱量使樹脂熔融并黏附在部件表面,保證部件薄片襯里的厚度均勻,部件先除銹,除油達(dá)到表面處理標(biāo)準(zhǔn)。鐵呈灰白色的金屬光澤。保證一定厚度,杜絕針孔,用10000V的電火花檢測儀,無針孔為合格。
  ④應(yīng)用實例 采用HALAE品牌的ECTFE樹脂可用于大型罐襯里,管件、閥件涂覆,涂層粘著牢固、堅韌、抗彎曲抗變形。廣泛應(yīng)用石油、化工、排水、洗滌、污水處理系統(tǒng)。其表面清潔,在食品、純水領(lǐng)域中也有應(yīng)用。
  a.氫氟酸輔送管道 φ25~50 mm管道長約90 m,用于輸送70%HF,采用ECTFE氟塑料薄片襯里,已使用約2年,無滲漏和腐蝕跡象。
  b.次氯酸鈉輸送管道 玉米淀粉的生產(chǎn)過程涉及到復(fù)雜碳水化合物的次氯釀鈉與其他化學(xué)品的處理。最終獲得純而白的產(chǎn)品。次氯酸鈉對碳鋼管材腐蝕嚴(yán)重,φ75mm鋼管內(nèi)襯ECTFE薄片,使用2年多未發(fā)現(xiàn)腐蝕泄漏,使用良好。
  (3)聚乙烯塑料襯里管道。聚乙烯可作為化工管道設(shè)備和貯槽等的耐腐蝕襯里材料,也可用熱噴涂法噴涂襯里層。由于它的剛性小,所以只能用它制造小型的化工管道、閥件、襯套、墊片等、由于它的摩擦性能好,可以用來制造小載荷齒輪、軸承等。聚乙烯的絕緣性能好,作為水底高頻電纜或一般電纜的包皮,已得到廣泛的應(yīng)用。
 ?、倬垡蚁┧芰系男阅?聚乙烯具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,在室溫下幾乎任何有機(jī)溶劑都不能使它溶解;但在70~80℃時,脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等(如丙酮醋酸乙酯、乙醚、汽油、苯、二甲苯、二氯甲烷、四氯化碳)能使它溶脹,當(dāng)陳去溶劑后它又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。當(dāng)溫度超過70℃時,聚乙烯能少量地溶解在甲苯、醋酸戊酯、二氯乙烯 松節(jié)油、氯化烴、石油醚、礦物油及石蠟中。在60℃以下耐50%的硫酸、40%的硝酸、濃鹽酸、各種濃度的鹽類和堿類溶液的腐蝕。聚乙烯最主要的缺點是較易被氧化,如在室溫下可被氯磺酸破壞,超過60℃時被硝酸氧化。聚乙烯的耐腐蝕性能同聚氯乙烯差不多,但在一些介質(zhì)(氫氟酸、甲酸) 中它優(yōu)于硬聚氯乙烯,而在另一些介質(zhì)(如氯、硝酸、乙醛)中則不如聚氯乙烯。
  ②聚乙烯塑料管材 聚乙烯加工成型的管材,外徑10~63mm。聚乙烯塑料由于剛性小,只宜模制零件及小型化工容器。大多用于襯里以及粉末噴涂,作襯里的施工基本相似于硬聚氯乙烯。
  聚乙烯塑料的機(jī)械加工性能近似于硬聚氯乙烯,可以用鉆、車、切、刨等方法加工。薄板可以剪切。
  聚乙烯熱成型溫度為105~120℃。可以用木制模具或金屬模具熱壓成型,要根據(jù)不同密度控制熱壓時的冷卻速度,以控制產(chǎn)品的結(jié)晶度,一般多采用速冷成型。
  聚乙烯通常用單面坡口。
  聚乙烯焊接機(jī)理同聚氯乙烯,惟焊接時不能用壓縮空氣作載熱介質(zhì),要用氮氣或其他非氧化性氣體,以避免聚乙烯塑料的氧化施焊時焊條角度要大于90°,約120°左右。施焊溫度約在280~300℃之間。
  ③聚乙烯懸浮液襯里
  a.底漆配方
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環(huán)氧樹脂(828)30g甲基乙基酮250g
固化劑(四亞乙基五胺)3.6g高壓聚乙烯粉(E)40g
二甲苯20g??

  注:高壓聚乙烯粉(E)為日本產(chǎn)品。
  按上述次序加入,充分?jǐn)嚢?,馬上施工防止固化。
  b. 聚乙烯懸浮液面漆配制,見表4-48
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表4—48聚乙烯懸浮液面漆配方
原料配比/g
白色黑色
高壓聚乙烯粉10050
異丙醇250375
高壓聚乙烯粉(加0.5%~1%炭黑)-100

  要充分?jǐn)嚢瑁咨珣腋∫河玫谝恢恋谌龑油繉?,黑色懸浮液用于第四至第六層涂層?br />   c. 襯里工藝 被涂部件除油(需300℃2h)、噴砂、涂底漆要勻一些,100℃干10min、150℃燒結(jié)30min后自然冷卻。涂聚乙烯第一層涂層100℃干10min、150℃燒結(jié)30min,第二、三、四層涂層與第一層一樣。涂第五層涂層100℃干10min、150℃燒結(jié)30~60min后自然冷卻。中間檢查針孔,涂第六層涂層100℃干10min、150℃燒結(jié)200min后,從爐中取出立刻淬火,即為完成。用兆歐表檢查,要求通過2500V電壓,涂膜厚度(1.2±0.4)mm
  d. 聚乙烯塑料噴涂方法 管道噴砂除銹后加熱到200~250℃,用噴粉槍將聚乙烯粉噴到加熱管道上,速溶在管道表面,與襯涂管道同步冷縮為一體,無接頭,無焊縫,無氣泡,襯層均勻。
  一般襯塑管道規(guī)格,DN25~100mm,長3000~6000mm,涂層 2. 5~4 mm,直徑越大,厚度也越大。
  (4)線性低密度聚乙烯(LLDPE)滾塑才里管道。滾塑防腐技術(shù)的原理,將襯的管道作為模具放到滾臺上,然后加熱旋轉(zhuǎn),到一定溫度,把塑料粉加到管道上。塑料熔化涂覆在管道上,冷卻后為成品襯里管道。
  ①滾塑工藝 選用LLDPE為原料,耐腐蝕性能好、熔體流動性好、熱穩(wěn)定性好、力學(xué)性能好。能將熔體中的氣體迅速排出。把LLDPE、少量的添加劑按配比混合,經(jīng)粉碎機(jī)粉碎,過40~80目篩備用。滾塑工藝如下
  表面噴砂除銹→上滾臺→試轉(zhuǎn)→旋轉(zhuǎn)加熱(一定溫度)→加LLPE粉(反復(fù)多次)→冷卻→檢測(用電火花儀或針孔儀)→制品
  表面除繡達(dá)到???



級,見國際'涂裝前鋼材表面繡蝕等級和除銹等級'(GB 8923—88)。
  襯里層必須100%用電火花檢測儀(或針孔儀)檢測,不允許有擊穿現(xiàn)象。最低檢測電壓(u)的確定:u=7843??


(δ為襯里層厚度,mm)。
  滾塑襯里管道,防腐管道含直管和管配件,規(guī)格為DN10~300mm等,直管一般推薦長度L≤25DN為好。對DN25以下的小規(guī)格產(chǎn)品,用滾塑成型相當(dāng)容易,但用襯膠等方法卻很難做出合格產(chǎn)品。
  ②LLDPE的耐腐蝕性能 目前滾塑襯里所用的原料主要以LLDPE為主,它具有PE的耐蝕性,耐溫性高于普通PE(聚乙烯),耐溫≤65℃。根據(jù)實際應(yīng)用經(jīng)驗,它可到100℃左右。對非氧化性酸,如鹽酸、稀H2S04、HF、稀HNO3、堿和鹽溶液都有良好的耐蝕性,尤其是對36%HCI、50%HF等,特別穩(wěn)定,但不耐濃HN03和其他強(qiáng)氧化劑的腐蝕。對有機(jī)溶劑常溫下一般耐蝕性良好,有些溶劑能使其溶脹。
 ?、跮LDPE滾塑防腐產(chǎn)品的主要技術(shù)特性 線性低密度聚乙烯(LLDPE)塑料的傳熱性差[導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.29W/(m·K)],是一種良好的保溫材料,工程中利用這一特性,將它制成管材,用來輸送熱水或原油。在輸送原油時,可減少石蠟的析出,具有防結(jié)垢和耐氫氟酸等介質(zhì)腐蝕的性能。(見表4-49)。
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表4-49 LLDPE滾塑防腐產(chǎn)品的主要技術(shù)特性
項目測試方法指標(biāo)
密度/g·cm-3ASTM D15080.92~0.96
使用溫度/℃?-60~100
厚度/mmASTM G1277(GB 121485)4~8
結(jié)合力/N·m-1ASTM B57179(GB 121485)4.68×105
斷裂伸長率/%ASTM D63813.5
拉伸強(qiáng)度/MPaASTM D638(GB 527085)>17.10
彎曲強(qiáng)度/MPaASTM D638(GB 9343)>16.70
沖擊強(qiáng)度/kJ·m-2ASTM D256(GB 1843)41.8
表面電阻/ΩASTM D2673×104~3×105
導(dǎo)熱系數(shù)/W·(m·k-1)?0.29

  ④應(yīng)用實例
  a.沈陽化工股份公司輸送純鹽酸、鹽水管道、用滾塑襯里L(fēng)LDFE管道DN80、DNl00的管道約1000 m,使用效果良好。
  b.制藥廠在生產(chǎn)磺胺管道上應(yīng)用,效果良好,使用3年多。介質(zhì)為30%HCl、HCI氣、混合稀酸(氯磺酸、鹽酸、硫酸等)、磺化液(對乙基酰胺基等磺酸),溫度為室溫~65℃。
  c.沈陽化工集團(tuán)蠟化股份公司給排水分廠,用DN50~150mm約1000 m襯LLDPE管道,效果十分理想。
  d.撫順熱電廠的水處理管道,已采用滾襯LLDPE的管道。
  滾襯防腐技術(shù)在100℃左右的鹽酸、次氯酸、濕氯氣、稀硫酸(80%以下)等介質(zhì)使用效果很好,可取代襯橡膠、R-PVC和部分搪玻璃防腐技術(shù),是襯橡膠、襯塑(PVC、PE、PP等)、玻璃鋼和部分搪玻璃防腐技術(shù)的換代產(chǎn)品。
  滾塑防腐技術(shù)由于具有操作簡單、方便、成本低、襯里層光滑、無接縫,防腐效果好等優(yōu)點,為防腐技術(shù)開辟了一條新途徑,是很有推廣價值的防腐實用技術(shù)。
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