Strokovna in obsežna analiza proti-korozijskih premazov za jeklene cevi

Jeklene cevi se pogosto uporabljajo na ključnih področjih, kot so transport nafte in plina, komunalna oskrba z vodo in odvodnjavanje, kemijsko inženirstvo in proizvodnja električne energije. Storitveno okolje vključuje zemljo, atmosfero, vodna telesa in zelo korozivne medije. Elektrokemična korozija je glavni vzrok za perforacijo cevi, puščanje in okvaro.

Pro-korozijski premazi kot osnovno tehnično sredstvo za zaščito jeklenih cevi pred korozijo neposredno določajo življenjsko dobo, obratovalno varnost in stroške celotnega življenjskega cikla cevovoda. V nadaljevanju je podana strokovna analiza treh razsežnosti: inženirski pomen, splošne zahteve za premaze, glavne vrste premazov in značilnosti.

1. Prekinite korozijski tokokrog in zavrite korozijsko reakcijo pri njenem izvoru

Korozija ogljikovega jekla je v glavnem elektrokemična. Zahteva skupno delovanje treh elementov: elektrolita, kisika in anode-katode. Proti-korozijski premaz ustvari neprekinjen in gost zaščitni film, ki izolira jekleno podlago pred vodo, kisikom, kislinami, bazami in solmi ter neposredno blokira reakcijsko pot elektrokemične korozije; cinkove, aluminijaste in druge kovinske prevleke lahko prav tako aktivno zavirajo korozijo podlage s katodnim zaščitnim učinkom žrtvene anode, tudi če je prevleka delno poškodovana, lahko prepreči širjenje korozije.

2. Bistveno podaljšajte življenjsko dobo in zmanjšajte skupne stroške

Stopnja korozije navadnih cevi iz ogljikovega jekla brez -protikorozijske obdelave lahko doseže 0.2 - 0.5 mm na leto v naravni zemlji, do perforacije in puščanja pa lahko pride v 3 - 5 letih. Kvalificirani 3PE, fuzijski-vezni epoksidni prah itd. proti-korozijski premazi lahko podaljšajo načrtovano življenjsko dobo cevi na 30 - 50 let, kar znatno zmanjša stroške zamenjave cevovoda, vzdrževanja in izpadov, skupne stroške življenjskega cikla pa je mogoče zmanjšati za več kot 40 %.

3. Zagotovite varnost pri delovanju in se izognite nevarnostim uhajanja

Korozijska perforacija lahko povzroči velike varnostne in javne nesreče, kot so eksplozije nafte in plina, uhajanje strupenih kemičnih medijev, prekinitev oskrbe z vodo in onesnaženje okolja.

Pro-korozijski premazi lahko znatno zmanjšajo verjetnost okvare zaradi korozije in so glavna varnostna ovira za visokotlačne, vnetljive in eksplozivne ter strupene srednje transportne cevovode. So tudi ključni kazalniki za obvezno sprejemljivost pri gradnji cevovodov.

4. Optimizirajte učinkovitost transporta in zmanjšajte porabo energije pri delovanju

Notranji -protikorozijski premaz lahko znatno zmanjša hrapavost stene cevi, zmanjša upor tekočine in nagnjenost k nabiranju vodnega kamna ter poveča učinkovitost transporta medija. Na primer, cevovod za prenos vode z oblogo iz epoksi smole lahko poveča učinkovitost prenosa vode za 10 % do 15 % v primerjavi z navadno golo cevjo. Prednosti-prihranka energije zaradi-dolgotrajnega črpanja so izjemne.

5. Upoštevajte industrijske predpise in zahteve za varstvo okolja

Na različnih področjih, kot so nafta in plin, komunalne storitve in pitna voda, obstajajo obvezni standardi proti-koroziji (npr. GB/T 23257, SY/T 0315, GB/T 17219 itd.). Skladen proti-korozijski sloj je nujen pogoj za sprejem projekta; proti-korozijska prevleka cevovodov za pitno vodo mora izpolnjevati tudi varnostne zahteve v stiku s hrano, da se prepreči izpiranje škodljivih snovi in ​​onesnaženje medija.

Ob upoštevanju uporabnih in konstrukcijskih značilnosti jeklenih cevi morajo proti-korozijski premazi in posledični premazi izpolnjevati naslednje osnovne zahteve glede učinkovitosti:

1. Zaščitna zmogljivost jedra

• Odpornost na srednjo korozijona: Biti mora združljiv z ustreznim operacijskim okoljem. Pri dolgotrajnem -stiku z zemljo, sladko vodo, morsko vodo, kislinami, alkalijami, solmi ter mediji z nafto in plinom ne bi smelo priti do okvar, kot so penjenje, luščenje ali rjavenje.
• Odpornost na katodno odstranjevanje:Za vkopane cevovode se katodna zaščita običajno uporablja skupaj. Prevleka mora biti sposobna prenesti delovanje katodnega toka, da se prepreči luščenje prevleke in mehurčenje s podlage. To je ključni ocenjevalni kazalec za protikorozijsko zaščito vkopanih cevovodov.
• Učinkovitost proti-prepustnosti: Prevleka mora imeti nizko poroznost, da se prepreči prodiranje majhnih molekul, kot so voda, kisik in kloridni ioni, ter prepreči prodiranje korozivnega medija skozi prevleko in stik s podlago.

2. Fizikalne mehanske lastnosti

• oprijem: To je temelj vseh lastnosti. Na splošno mora biti oprijem luščenja večji ali enak 5 MPa, fuzijski-prevleka v prahu iz epoksidne smole pa lahko doseže več kot 10 MPa; nezadostna oprijemljivost bo povzročila luščenje premaza v ploščah in popolno izgubo zaščitne funkcije.
• Odpornost na udarce in odpornost proti obrabi: Primerno za udarce in trenje med transportom po cevovodu, zasipavanjem in montažo. Na primer, udarna trdnost prevleke 3PE mora biti večja ali enaka 10 J, da se prepreči poškodba prevleke med gradnjo.
• Prožnost in odpornost na upogibanje:Primerno za krivljenje jeklenih cevi. Prevleka se lahko deformira skupaj s podlago brez razpok ali luščenja in običajno ne zahteva razpok pri upogibu od 1,5 do 3 stopinje.

3. Odpornost na okolje

• Temperaturna odpornost: Običajni proti{0}}korozijski premaz je uporaben v temperaturnem območju od -30 do 80 stopinj. Za visoko{5}}temperaturne srednje cevovode je treba-izbrati temperaturno odporne premaze (kot so visokotemperaturni FBE, 3PP).
• Odpornost na vremenske vplive in staranje:Nadzemni cevovodi morajo prenesti atmosfersko staranje, kot so ultravijolično sevanje, temperaturne spremembe in izpostavljenost dežju. Zahteva se, da preskus umetnega pospešenega staranja traja več kot ali enako 1000 ur brez znatnega prahu ali razbarvanja.
• Temperaturna nihanja in odpornost proti-zmrzovanju:Primeren je za sezonske temperaturne razlike in cikle zmrzovanja-tajanja. Premaz ne bi smel imeti težav, kot so razpoke, luščenje ali izguba oprijema.

4. Uspešnost gradbenega procesa

• Združljivo z industrijsko gradnjo tekočih linij (elektrostatično pršenje, ekstrudijski premaz) ali -gradnjo popravkov in popravil na mestu (premazanje s čopičem, brezzračno pršenje);

• Konstrukcija na tekočem traku zahteva hitro utrjevanje, medtem ko konstrukcija na-gradbišču zahteva normalno temperaturno utrjevanje ter nizko občutljivost na temperaturo in vlago;

• Ima odlične zmožnosti pokrivanja robov in vogalov, pri čemer se izogiba šibkim točkam prevleke na koncih cevi, zvarih in posebno{0}}oblikovanih cevnih nastavkih;

• Vmesni oprijem med temeljnim premazom, vmesnim premazom in zaključnim premazom je dober, brez težav z grizljanjem temeljnega premaza ali luščenjem vmesnega sloja.

5. Varnost in okoljska učinkovitost

• Prevleka cevovodov za pitno vodo mora biti v skladu s standardi materialov, ki so v stiku z živili, med obratovanjem pa se ne smejo sproščati strupene ali škodljive snovi;

• Omejite uporabo premazov z visoko vsebnostjo -HOS in rakotvornih- snovi (kot so tradicionalni premazi iz smole iz premogovega katrana) in prednostno uporabite sisteme na osnovi{- vode brez-topil z visoko-trdnostjo;

• Prevleka vkopanih cevovodov mora imeti visoko upornost, da se zmanjša izguba toka katodne zaščite in izboljša učinkovitost zaščite.

• 

   

Glede na vrsto premaznega materiala in konstrukcijsko metodo lahko glavne protikorozijske premaze za jeklene cevi razvrstimo v šest glavnih kategorij, od katerih je vsaka primerna za različne scenarije storitev in stroškovne zahteve:

1. Proti-korozijski premaz s tekočim premazom
S čopičem, pršenjem ali metodami nanašanja z valjčkom ga je mogoče strjevati pri sobni temperaturi ali pri nizkih temperaturah, primeren je za-gradnjo na kraju samem in malo-serijsko proizvodnjo ter je najbolj tradicionalna oblika proti-korozije.

(1) Epoksi proti-korozijski premaz
Temelji na epoksidni smoli in je razdeljen na epoksi na osnovi-topil, na osnovi-na osnovi-topil in na osnovi-vode.

• Glavne značilnosti:
• Odličen oprijem, izjemna odpornost proti kemični koroziji, vodoodpornost in alkalna odpornost; slabost je slaba odpornost na vremenske vplive, nagnjenost k prašenju na prostem, večinoma se uporablja kot temeljni ali vkopani/vodotesni premazi.

• Razčlenjene kategorije:

1. Primer, bogat s- epoksidnim cinkom: Vsebuje veliko količino cinkovega prahu, ki ima tako pregradno kot katodno zaščitno funkcijo, z močno odpornostjo na slano prho, kar je prednostni temeljni premaz za atmosferske in podzemne cevovode;
2. Epoksi premogov katran asfaltni premaz:Epoksidna smola + premogov katran asfalt, odporen proti koroziji tal in odlična vodoodpornost, nizka cena, nekoč pogosto uporabljen v podzemni oskrbi z vodo in odvodnjavanju, plinovodih; zaradi prisotnosti rakotvornih policikličnih aromatskih ogljikovodikov so ga postopoma omejevali v uporabi;
3. Epoksidni premaz brez topil: 100-odstotna vsebnost trdne snovi, nič VOC, lahko je debel{1}}prevlečen naenkrat, gost premaz brez luknjic, primeren za-korozijsko zaščito notranjih in zunanjih sten jeklenih cevi, posebej primeren za cevovode za transport pitne vode in kemičnih medijev.

(2) Poliuretanski proti-korozijski premaz
Razdeljen je na dve vrsti: alifatski in aromatski. Glavni material,-ki tvori film, je poliuretanska smola.

• Ključne značilnosti:Dobra prožnost, odporen-na obrabo,-vodoodporen, odporen na-kislinsko in alkalno korozijo; Alifatski poliuretan ima odlično vremensko odpornost in se lahko neposredno uporablja kot zaključni premaz za zunanje površine nadzemnih cevovodov. Oprijem je nekoliko slabši od epoksida, odpornost na močna topila pa je povprečna.
• Scenariji uporabe:Pokrivni premaz nadzemnih cevovodov, kemičnih cevovodov, cevovodov v okoljih z nizko-temperaturo za-protikorozijo.

(3) Proti-korozijski premaz iz steklenih kosmičev
Dodajte tanke steklene kosmiče epoksi smoli ali smoli vinilestra.

• Ključne značilnosti:Stekleni kosmiči so v prevleki zloženi vzporedno, da tvorijo "učinek labirinta", ki znatno izboljša učinkovitost proti -prepustnosti v primerjavi z navadnim epoksidom in ima izjemno odpornost na močne kisline, močne alkalije in jedke medije; slabost je, da je premaz krhek, njegova odpornost na udarce in upogibanje pa povprečna.
• Scenariji uporabe:Cevovodi za kemično odpadno vodo, cevovodi za razžveplanje, cevovodi za transport morske vode itd., v okoljih z močno korozijo.

2. Fuzijsko{1}}vezan epoksi praškasti premaz (FBE)

Spada v sistem praškastega lakiranja in je temeljna tehnologija za zaščito industrijskih cevovodov pred korozijo.

• Postopek gradnje: Ko je jeklena cev izpostavljena peskanju za odstranitev rje, jo predhodno segrejemo na 180-220 stopinj. Epoksidni prah se enakomerno nanese z elektrostatičnim razprševanjem, preostala toplota jeklene cevi pa stopi in izravna premaz, nato pa se strdi v film.

• Ključne značilnosti:

1. Izjemno močan oprijem. Trdnost lupljenja je običajno večja ali enaka 10 MPa. Ima odlično odpornost proti katodnemu odstranjevanju in odlično združljivost s katodno zaščito;
2. Premaz je enoten in gost, z zelo nizko stopnjo lukenj.Ima odlično odpornost na zemljo, vodo in kemično korozijo;
3. Brez{0}}topil in okolju prijazen.Razpon delovne temperature je širok (konvencionalni tip: -30-100 stopinj, visokotemperaturni tip: do 150 stopinj);
4. Dobra pokrivnost na robovih in vogalih, debelina nanosa na varjenih šivih pa je enakomerna.

• Omejitve: Slaba odpornost na udarce in odpornost proti obrabi, ni odporen na ultravijolične žarke in ga ni mogoče neposredno uporabiti v okoljih nad glavo.

• Aplikacijascenariji:Cevovodi za nafto in plin-na dolge razdalje, jeklene cevi za komunalno oskrbo z vodo in odvodnjavanje, kemični cevovodi in je tudi temeljna plast premazov 3PE/3PP.

3. Poliolefin-prevlečeni proti-korozijski premazi (2PE/3PE, 2PP/3PP)
Poliolefinski material je prevlečen na površino jeklene cevi s postopkom iztiskanja, ki je trenutno glavna proti-korozijska rešitev za vkopane-cevovode na dolge razdalje. Med njimi je tri-plastna struktura najbolj razširjena.

(1) Tro-plastna polietilenska prevleka (3PE)

• Tri{0}}slojna struktura (od znotraj navzven):Notranja plast: taljeni epoksi prah (zagotavlja oprijem in odpornost proti koroziji) + srednja plast: kopolimerno lepilo (dosega vmesno vez) + zunanja plast: polietilen visoke -gostote (HDPE) (zagotavlja mehansko trdnost, odpornost proti obrabi, izolacijo).

• Glavne značilnosti:Najbolj uravnotežen vkopan proti{0}}korozijski sistem, ki združuje visoko oprijemljivost epoksida, odpornost na katodno odstranjevanje ter visoko mehansko trdnost, visoko izolacijo ter vodoodpornost in odpornost proti obrabi polietilena; Načrtovana življenjska doba lahko doseže 30-50 let, odlična odpornost na obremenitev tal, udarce in obrabo, nizka stopnja katodnega odstranjevanja;
•  
• Omejitve:Visoke naložbe v gradbeno proizvodno linijo, velike težave pri-popravilu spojev na mestu; Temperatura-dolgotrajne uporabe Manj kot ali enaka 80 stopinjam, ni odporen na ultravijolične žarke.
• Scenariji uporabe:Naftovodi in plinovodi za prenos nafte in plina na dolge razdalje, podkopana komunalna oskrba z vodo in odvodnjavanje, magistralni plinovodi, ki so prednostna proti{1}}korozijska oblika za vkopane jeklene cevi na Kitajskem.

(2) Tro-plastna polipropilenska prevleka (3PP)

Struktura je enaka 3PE, le da je zunanja plast nadomeščena s polipropilenom.

• Lastnosti: Temperaturna odpornost je boljša od 3PE, dolgoročna-delovna temperatura pa lahko doseže 110 stopinj. Ima večjo togost in odpornost proti obrabi; Nizko{4}}temperaturna žilavost je slaba in je nagnjena k pokanju pri -5 stopinjah ali manj, zato ni primerna za hladna območja.
• Scenariji uporabe: Visokotemperaturni{0}}cevovodi za surovo nafto in vročo vodo.

4. Proti-korozijski premaz na kovinski-osnovi
Ker uporablja kovinsko prevleko kot proti-korozijsko plast, ima dvojno funkcijo pregradne zaščite in katodne zaščite žrtvene anode.

(1) Prevleka z vročim-cinkanjem

• Proces: Po kislem pranju jeklene cevi in ​​naknadni-prevleki je le-ta potopljena v staljeni cink pri temperaturi okoli 450 stopinj, pri čemer nastane plast cinkove-železove zlitine in plast čistega cinka na površini.
• Osnovna značilnost: Dvojni zaščitni mehanizem, gosta cinkova plast zagotavlja pregradno zaščito, potencial cinkove elektrode pa je nižji kot pri železu, kar omogoča, da poškodovano območje zaščiti žrtvena anoda; postopek je zrel, stroški so zmerni, življenjska doba v zunanjem atmosferskem okolju pa lahko doseže 10 do 20 let.
• Omejitve: Neenakomerna debelina nanosa, tanjši na zvarnih šivih; slaba odpornost proti koroziji na kisline, alkalije in visoko{0}}slana tla; težko potopiti jeklene cevi velikega-premera.
• Scenariji uporabe: komunalne vodovodne cevi majhnega-premera, protipožarne cevi, električne napeljave, cevi za rastlinjake itd. Je najpogosteje uporabljena proti{2}}korozijska metoda za jeklene cevi majhnega{3}}premera v civilnih in komunalnih aplikacijah.

(2) Termično napršen cink/aluminijev premaz

• Postopek:Cinkove ali aluminijaste žice se stopijo in razpršijo z obločnim razprševanjem ali plamenskim razprševanjem, nato pa razpršijo na površino jeklene cevi, da tvorijo kovinsko prevleko. Površina je napolnjena s tesnilno barvo za zapolnitev por.
• Glavne značilnosti:Dolgotrajen -učinek katodne zaščite, odlična odpornost na atmosfersko in morsko korozijo, z življenjsko dobo do 20 let; se lahko zgradi na-gradbišču, primeren za-cevi velikega{3}}premera, nepravilnih-oblikov in projekte popravil.
• Omejitve:Premaz ima visoko poroznost in mora biti opremljen s tesnilno barvo; učinkovitost konstrukcije je nizka, stroški pa višji kot pri vročem{0}}cinkanju.
• Scenariji uporabe:Prečni{0}}morski cevovodi, obalni zunanji veliki cevovodi in jeklene cevi za ohranjanje vode.

5. Visoko{1}}zmogljiv poseben proti-korozijski premaz

(1) Poliuretanski elastomerni premaz v razpršilu

• Postopek:Dvo{0}}komponentni materiali se zmešajo z namensko opremo, nato pa hitro reagirajo in strdijo ter v nekaj sekundah tvorijo film.
• Ključne značilnosti:Hitrost strjevanja je izjemno hitra, brez povešanja med navpično in zgornjo konstrukcijo površine, nanese pa se lahko debelo v enem sloju; ima odlično prožnost, izjemno odpornost na udarce, odpornost proti obrabi in odpornost na razpoke; je odporen na vodo, kisline in alkalije, solno meglo ter ima nizko občutljivost na vlago med gradnjo.
• Omejitve:Stroški materiala in opreme so visoki, zahteve za obdelavo osnovne površine so izjemno visoke, nadzor adhezije pa otežen.
• Scenariji uporabe:Proti-korozijska zaščita za kanalizacijske cevovode, cevovode za kemikalije, posebno{1}}oblikovane cevne priključke in-popravilo protikorozijskih slojev cevovodov na mestu-.

(2) Keramični premaz,-odporen na obrabo in proti-koroziji

Prevleka je izdelana iz epoksi smole kot osnovnega materiala in vključuje keramične mikrokroglice, silicijev karbid in druga trda polnila. Ima visoko trdoto in odlično odpornost proti obrabi ter proti-korozijske lastnosti. Uporablja se predvsem za proti-korozijsko zaščito notranjih sten cevovodov, ki prenašajo medije, ki vsebujejo trdne delce, kot so blato, mineralna gošča in premogov prah.

6. Poseben premaz za notranjo zaščito jeklenih cevi- pred korozijo

Za izpolnjevanje zahtev glede korozije notranjega medija in zmanjšanja upora obstajata poleg epoksi -brez topil in poliuree še dve glavni metodi za notranjo{1}}korozijo:

• Obloga iz cementne malte:Prevlečen na notranjo steno jeklene cevi s centrifugalnim postopkom, ima izjemno nizke stroške, je okolju prijazen in higieničen, odporen proti vodni koroziji in lahko zaščiti kakovost vode. To je glavna notranja -protikorozijska metoda za-vodovodne in drenažne cevi velikega premera; vendar je njegova pomanjkljivost velika krhkost, slaba odpornost na udarce in lahko pokanje.
• Podloga iz epoksi- smole za živila:Skladen s standardi higiene pitne vode, z gladko notranjo steno, nizko odpornostjo in manj vodnega kamna. Združuje proti-korozijsko zaščito in zmanjšanje upora ter se uporablja za komunalno oskrbo z vodo in neposredne cevovode za pitno vodo.

7. Osnovna načela izbire
Izbira -protikorozijskih premazov za jeklene cevi mora temeljiti na celovitem upoštevanju delovnega okolja (vkopano/nadzemno/vodno/stopnja korozije), delovnih parametrov (temperatura, tlak, medij), pogojev gradnje in skupnih stroškov življenjskega cikla.

Na splošno sledi kompozitni konstrukcijski logiki "zagotavljanja adhezije in odpornosti proti koroziji na spodnji plasti ter zagotavljanja mehanske trdnosti in odpornosti na okolje na zunanji plasti".