Professionel og omfattende analyse af stålrørs anti-korrosionsbelægninger

Stålrør er meget udbredt inden for kerneområder som olie- og gastransport, kommunal vandforsyning og dræning, kemiteknik og elproduktion. Servicemiljøet omfatter jord, atmosfære, vandområder og stærkt ætsende medier. Elektrokemisk korrosion er den primære årsag til rørperforering, lækage og svigt.

Anti-korrosionsbelægninger, som det centrale tekniske middel til at beskytte stålrør mod korrosion, bestemmer direkte levetiden, driftssikkerheden og omkostningerne i hele livscyklusen for rørledningen. Det følgende giver en professionel analyse ud fra tre dimensioner: ingeniørmæssig betydning, generelle krav til belægninger, almindelige belægningstyper og egenskaber.

1. Afbryd korrosionskredsløbet og undertrykk korrosionsreaktionen ved dets kilde

Korrosionen af ​​kulstofstål er hovedsageligt elektrokemisk. Det kræver den kombinerede virkning af tre elementer: elektrolyt, oxygen og anode-katodekredsløb. Anti-korrosionsbelægningen skaber en kontinuerlig og tæt beskyttende film, der isolerer stålsubstratet fra vand, oxygen, syrer, baser og salte, hvilket direkte blokerer reaktionsvejen for elektrokemisk korrosion; zink, aluminium og andre metalbelægninger kan også aktivt hæmme korrosionen af ​​substratet gennem offeranodens katodiske beskyttelseseffekt, selvom belægningen er delvist beskadiget, kan den forhindre korrosionen i at sprede sig.

2. Forlæng levetiden markant og reducere de samlede omkostninger

Korrosionshastigheden af ​​almindelige kulstofstålrør uden anti-korrosionsbehandling kan nå op på 0.2 - 0.5 mm om året i naturlig jord, og perforering og lækage kan forekomme inden for 3 - 5 år. Kvalificeret 3PE, fusions-bundet epoxypulver osv. anti-korrosionsbelægninger kan forlænge rørenes designlevetid til 30 - 50 år, hvilket væsentligt reducerer omkostningerne til udskiftning af rørledninger, vedligeholdelse og nedetid, og de samlede livscyklusomkostninger kan reduceres med mere end 40 %.

3. Sørg for driftssikkerhed og undgå lækagerisici

Korrosionsperforering kan føre til større sikkerheds- og velfærdsulykker såsom olie- og gaseksplosioner, lækage af giftige kemiske medier, afbrydelse af vandforsyningen og miljøforurening.

Anti-korrosionsbelægninger kan reducere sandsynligheden for korrosionsfejl væsentligt og er den centrale sikkerhedsbarriere for høj-tryk, brændbare og eksplosive og giftige mediumtransportrørledninger. De er også kerneindikatorerne for obligatorisk accept i pipeline engineering.

4. Optimer transporteffektiviteten og reducer driftsenergiforbruget

Den indre anti-korrosionsbelægning kan reducere rørvæggens ruhed betydeligt, mindske væskemodstanden og tendensen til afskalning og forbedre effektiviteten af ​​mediumtransport. For eksempel kan vandtransmissionsrørledningen med epoxyharpiksforing øge vandtransmissionseffektiviteten med 10% til 15% sammenlignet med det almindelige bare rør. De energibesparende-fordele ved langtids-pumpeoperationer er bemærkelsesværdige.

5. Overhold industriforskrifter og miljøbeskyttelseskrav

Der er obligatoriske anti-korrosionsstandarder på forskellige områder, såsom olie og gas, kommunale tjenester og drikkevand (f.eks. GB/T 23257, SY/T 0315, GB/T 17219 osv.). Et kompatibelt anti-korrosionslag er en nødvendig betingelse for projektaccept; den anti-korrosionsbelægning af drikkevandsrørledninger skal også opfylde kravene til fødevarekontaktsikkerhed for at forhindre skadelige stoffer i at udvaske og forurene mediet.

Under hensyntagen til stålrørs service- og konstruktionsegenskaber skal anti--korrosionsbelægningerne og de resulterende belægninger opfylde følgende kerneydelseskrav:

1. Beskyttende kerneydelse

• Modstandsdygtighed over for medium korrosipå: Det skal være kompatibelt med det tilsvarende driftsmiljø. Når du er i langvarig-kontakt med jord, ferskvand, havvand, syrer, baser, salte og olie- og gasmedier, bør der ikke forekomme fejlfænomener såsom skumdannelse, afskalning eller rust.
• Modstand mod katodisk stripning:Til nedgravede rørledninger bruges katodisk beskyttelse normalt i forbindelse. Belægningen skal kunne modstå påvirkningen af ​​katodisk strøm for at forhindre belægningen i at skalle og boble fra substratet. Dette er en nøglevurderingsindikator for korrosionsbeskyttelse af nedgravede rørledninger.
• Anti-gennemtrængningsevne: Belægningen skal have en lav porøsitet for at forhindre indtrængning af små molekyler såsom vand, oxygen og chloridioner, og for at undgå, at korrosionsmediet trænger gennem belægningen og kommer i kontakt med substratet.

2. Fysisk mekaniske egenskaber

• Vedhæftning: Dette er grundlaget for alle ejendomme. Generelt skal skrælningsvedhæftningen være større end eller lig med 5 MPa, og den fusions-bundne epoxypulverbelægning kan nå over 10 MPa; utilstrækkelig vedhæftning vil få belægningen til at skalle af i plader og helt miste sin beskyttende funktion.
• Slagfasthed og slidstyrke: Velegnet til stød og friktion under rørledningstransport, opfyldning og installation. For eksempel bør slagstyrken af ​​3PE-belægning være større end eller lig med 10 J for at undgå belægningsskader i byggeperioden.
• Fleksibilitet og bøjningsmodstand:Velegnet til bukkebearbejdning af stålrør. Belægningen kan deformeres sammen med underlaget uden at revne eller skalle, og kræver normalt ingen revner ved 1,5 grader til 3 graders bøjning.

3. Ydeevne for miljømæssig modstand

• Temperaturmodstand: Den konventionelle anti-korrosionsbelægning kan anvendes inden for temperaturområdet -30 til 80 grader. Til mellemhøje-temperaturrørledninger skal der vælges temperatur-bestandige belægninger (såsom højtemperatur-FBE, 3PP).
• Vejr- og ældningsmodstand:For luftledninger skal de modstå atmosfærisk ældning såsom ultraviolet stråling, temperaturændringer og regnpåvirkning. Det er påkrævet, at den kunstige accelererede ældningstest varer mere end eller lig med 1000 timer uden væsentlig pulverisering eller misfarvning.
• Temperaturvariation og fryse-modstand mod optøning:Den er velegnet til sæsonbestemte temperaturforskelle og fryse-optøningscyklusser. Belægningen bør ikke have problemer som revner, afskalning eller tab af vedhæftning.

4. Byggeprocesydelse

• Kompatibel med industrialiseret samlebåndskonstruktion (elektrostatisk sprøjtning, ekstruderingsbelægning) eller -patch- og reparationskonstruktion på stedet (børstebelægning, luftfri sprøjtning);

• Samlebåndskonstruktion kræver hurtig hærdning, mens-konstruktion på stedet kræver normal temperaturhærdning og lav følsomhed over for temperatur og fugtighed;

• Besidder fremragende kant- og hjørnedækningsevne og undgår svage belægningspunkter ved rørender, svejsninger og special-formede rørfittings;

• Mellemlagets vedhæftning mellem primer, mellemlag og topcoat er god, uden problemer med primerbid eller afskalning af mellemlag.

5. Sikkerhed og miljøpræstation

• Belægningen af ​​drikkevandsrørledninger skal overholde standarder for fødevarekontaktmateriale, og der må ikke frigives giftige eller skadelige stoffer i deres serviceperiode;

• Begræns brugen af ​​høj-VOC og kræftfremkaldende-belægninger (såsom traditionelle belægninger af kultjærebeg), og anvend fortrinsvis opløsningsmiddel-fri, høj-faststof, vand-baserede systemer;

• Belægningen af ​​nedgravede rørledninger skal have en høj resistivitet for at reducere tabet af katodisk beskyttelsesstrøm og forbedre beskyttelseseffektiviteten.

• 

   

Baseret på typen af ​​belægningsmateriale og konstruktionsmetode kan de almindelige stålrørs anti-korrosionsbelægninger klassificeres i seks hovedkategorier, der hver især er egnede til forskellige servicescenarier og omkostningskrav:

1. Flydende belægningstype anti-korrosionsbelægning
Ved hjælp af børstning, sprøjtning eller rullebelægningsmetoder kan det hærdes ved stuetemperatur eller ved lave temperaturer, velegnet til-konstruktion på stedet og små-batchproduktion, og det er den mest traditionelle form for anti-korrosion.

(1) Epoxy anti-korrosionsbelægning
Den er baseret på epoxyharpiks og er opdelt i-opløsningsmiddelbaserede, ikke-opløsningsmiddel-baserede og vand-baserede epoxytyper.

• Kernefunktioner:
• Fremragende vedhæftning, fremragende kemisk korrosionsbestandighed, vandbestandighed og alkalisk modstand; Ulempen er dårlig vejrbestandighed, tilbøjelig til at pudre udendørs, mest brugt som primer eller nedgravede/vandtætte belægninger.

• Underinddelte kategorier:

1. Epoxyzink-rig primer: Indeholder en stor mængde zinkpulver, der har både barrierebeskyttelse og katodisk beskyttelsesfunktion, med stærk saltsprøjtebestandighed, der er den foretrukne primer til atmosfæriske og nedgravede rørledninger;
2. Epoxy kultjære asfaltbelægning:Epoxyharpiks + kultjæreasfalt, modstandsdygtig over for jordkorrosion og fremragende vandmodstand, lav pris, engang meget udbredt i nedgravet vandforsyning og dræning, gasrørledninger; på grund af tilstedeværelsen af ​​kræftfremkaldende polycykliske aromatiske carbonhydrider er det gradvist blevet begrænset i brug;
3. Ikke-opløsningsmiddel epoxybelægning: 100 % faststofindhold, nul VOC, kan være tyk-belagt på én gang, tæt belægning uden nålehuller, velegnet til anti-korrosion af indvendige og ydre vægge af stålrør, især velegnet til drikkevands- og kemiske mediumtransportrørledninger.

(2) Polyurethan Anti-korrosionsbelægning
Det er opdelt i to typer: alifatisk og aromatisk. Det primære filmdannende-materiale er polyurethanharpiks.

• Nøglefunktioner:God fleksibilitet, slid-bestandig, vand-bestandig, syre- og alkalikorrosionsbestandig-; Alifatisk polyurethan har fremragende vejrbestandighed og kan bruges direkte som topcoat til udendørs overliggende rørledningsoverflader. Vedhæftningen er lidt ringere end epoxy, og ydeevnen i at modstå stærke opløsningsmidler er gennemsnitlig.
• Applikationsscenarier:Topcoat til overliggende rørledninger, kemiske rørledninger, rørledninger i miljøer med lav-temperatur til anti-korrosion.

(3) Glasflage Anti-korrosionsbelægning
Tilføj tynde glasflager til epoxyharpiks eller vinylesterharpiks.

• Nøglefunktioner:Glasflagerne stables parallelt i belægningen for at danne en "labyrinteffekt", som markant forbedrer anti-permeationsydelsen sammenlignet med almindelig epoxy og har enestående modstandsdygtighed over for stærke syrer, stærke alkalier og ætsende medier; Ulempen er, at belægningen er skør, og dens modstandsdygtighed over for slag og bøjning er gennemsnitlig.
• Applikationsscenarier:Kemiske spildevandsrørledninger, afsvovlingsrørledninger, havvandstransportrør osv., i miljøer med stærk korrosion.

2. Fusion-bundet epoxypulvercoating (FBE)

Det tilhører pulverlakeringssystemet og er den underliggende kerneteknologi til industriel korrosionsbeskyttelse af rørledninger.

• Byggeproces: Efter at stålrøret er udsat for kugleblæsning for rustfjernelse, forvarmes det til 180-220 grader. Epoxypulveret påføres jævnt gennem elektrostatisk sprøjtning, og restvarmen fra stålrøret smelter og udjævner belægningen, hvorefter det størkner til en film.

• Nøglefunktioner:

1. Ekstremt stærk vedhæftning. Skrælningsstyrken er sædvanligvis større end eller lig med 10 MPa. Den har fremragende katodisk stripningsmodstand og fremragende kompatibilitet med katodisk beskyttelse;
2. Belægningen er ensartet og tæt med en meget lav pinhole rate.Det har fremragende modstandsdygtighed over for jord, vand og kemisk korrosion;
3. Opløsningsmiddel-fri og miljøvenlig.Driftstemperaturområdet er bredt (konventionel type: -30-100 grader, højtemperaturtype: op til 150 grader);
4. God dækning i kanter og hjørner, og belægningstykkelsen ved svejsesømme er ensartet.

• Begrænsninger: Dårlig slagfasthed og slidstyrke, ikke modstandsdygtig over for ultraviolette stråler, og kan ikke anvendes direkte i overliggende miljøer.

• Anvendelsescenarier:Olie- og gaslangdistancerørledninger-, kommunale vandforsynings- og drænrør i stål, kemiske rørledninger, og det er også det underliggende kernelag af 3PE/3PP-belægninger.

3. Polyolefin-belagt anti-korrosionsbelægning (2PE/3PE, 2PP/3PP)
Polyolefinmaterialet er coatet på overfladen af ​​stålrøret gennem ekstruderingsprocessen, som er den almindelige anti-korrosionsløsning til nedgravede langdistancerørledninger på nuværende tidspunkt. Blandt dem er tre-lagsstrukturen den mest udbredte.

(1) Tre-lags polyethylenbelægning (3PE)

• Tre-lagsstruktur (indefra og ud):Indvendigt lag: smeltet epoxypulver (som giver vedhæftning og korrosionsbestandighed) + Mellemlag: copolymerklæbemiddel (opnår mellemlagsbinding) + Ydre lag: polyethylen med høj-densitet (HDPE) (giver mekanisk styrke, slidstyrke, isoleringsevne).

• Kernefunktioner:Det mest afbalancerede nedgravede anti-korrosionssystem, der kombinerer den høje vedhæftning af epoxy, katodisk stripningsmodstand og polyethylens høje mekaniske styrke, høje isolering og vand- og slidbestandighed; Designlevetid kan nå 30-50 år, fremragende modstandsdygtighed over for jordstress, påvirkning og slid, lav katodisk stripningshastighed;
•  
• Begrænsninger:Høj investering i byggeproduktionslinje, høj vanskelighed ved reparation af-samlinger på stedet; Lang-brugstemperatur Mindre end eller lig med 80 grader, ikke modstandsdygtig over for ultraviolette stråler.
• Applikationsscenarier:Lang-olie- og gastransmissionsrørledninger, kommunal nedgravet vandforsyning og dræning, gashovedrørledninger, som er den foretrukne anti-korrosionsform for nedgravede stålrør i Kina.

(2) Tre-lags polypropylenbelægning (3PP)

Strukturen er den samme som 3PE, men det ydre lag er erstattet med polypropylen.

• Funktioner: Temperaturmodstandens ydeevne er bedre end 3PE, og den langsigtede-driftstemperatur kan nå 110 grader. Det har højere stivhed og slidstyrke; den lave-temperatursejhed er dårlig, og den er tilbøjelig til at revne ved -5 grader eller derunder, så den er ikke egnet til kolde områder.
• Applikationsscenarier: Høj-temperaturrørledninger til transport af råolie og varmt vand.

4. Metal-baseret anti-korrosionsbelægning
Ved at bruge en metalbelægning som anti-korrosionslag har den de to funktioner som barrierebeskyttelse og katodisk offeranodebeskyttelse.

(1) Varm-dyp galvaniseringsbelægning

• Behandle: Efter syrevask af stålrøret og efter-belægningsbehandling nedsænkes det i smeltet zink ved en temperatur på omkring 450 grader, hvilket danner et zink-jernlegeringslag og et rent zinklag på overfladen.
• Kernefunktion: Dobbelt beskyttelsesmekanisme, det tætte zinklag giver barrierebeskyttelse, og zinkens elektrodepotentiale er lavere end jernets, hvilket gør det muligt at beskytte det beskadigede område af offeranoden; processen er moden, omkostningerne er moderate, og levetiden i udendørs atmosfærisk miljø kan nå op på 10 til 20 år.
• Begrænsninger: Ujævn belægningstykkelse, tyndere ved svejsesømme; dårlig korrosionsbestandighed over for syre-, alkali- og jord med højt-saltindhold; vanskelige at nedsænke stålrør med stor-diameter.
• Applikationsscenarier: Kommunale vandforsyningsrør med små-diameter, brandbeskyttelsesrør, strømledningsrør, drivhusrør osv. Det er den mest almindeligt anvendte anti-korrosionsmetode til stålrør med små-diameter i civile og kommunale applikationer.

(2) Termisk sprøjtet zink/aluminiumsbelægning

• Behandle:Zink- eller aluminiumtråde smeltes og forstøves gennem lysbuesprøjtning eller flammesprøjtning og sprøjtes derefter på overfladen af ​​stålrøret for at danne en metalbelægning. Overfladen er fyldt med tætningsmaling for at fylde porerne.
• Kernefunktioner:Langvarig- katodisk beskyttelseseffekt, fremragende modstandsdygtighed over for atmosfærisk og havvandskorrosion, med en levetid på op til 20 år; kan konstrueres på-stedet, velegnet til rør med stor-diameter, uregelmæssig-form og reparationsprojekter.
• Begrænsninger:Belægningen har en høj porøsitet og skal ledsages af tætningsmaling; konstruktionseffektiviteten er lav, og omkostningerne er højere end-varmgalvanisering.
• Applikationsscenarier:Kryds-havrørledninger, kystnære udendørs store rørledninger og stålrør for vandbesparende.

5. Høj-special anti-korrosionsbelægning

(1) Spray polyurethan elastomer belægning

• Behandle:De to-komponentmaterialer blandes af et dedikeret udstyr og reagerer og hærder derefter hurtigt og danner en film inden for få sekunder.
• Nøglefunktioner:Hærdningshastigheden er ekstremt hurtig, uden at falde under lodret og øverste overfladekonstruktion, og den kan påføres tykt i ét lag; den har fremragende fleksibilitet, fremragende slagfasthed, slidstyrke og revnebestandighed; det er modstandsdygtigt over for vand, syre og alkali, salttåge og har lav følsomhed over for fugt under byggeriet.
• Begrænsninger:Materiale- og udstyrsomkostningerne er høje, og kravene til grundoverfladebehandlingen er ekstremt høje, og styringen af ​​vedhæftning er vanskelig.
• Applikationsscenarier:Anti-korrosion til spildevandsrørledninger, kemiske rørledninger, special-formede rørfittings og-reparation af rørlednings-beskyttende-korrosionslag.

(2) Keramisk slid-bestandig og anti-korrosionsbelægning

Belægningen er lavet med epoxyharpiks som basismateriale og inkluderer keramiske mikroperler, siliciumcarbid og andre hårde fyldstoffer. Den har høj hårdhed og fremragende slidstyrke og anti-korrosionsegenskaber. Det bruges hovedsageligt til den indvendige vægbekæmpende-korrosion af rørledninger, der transporterer medier, der indeholder faste partikler såsom mudder, mineralsk slam og kulpulver.

6. Specialbelægning til indvendig anti-korrosion af stålrør

For at opfylde kravene til intern medium korrosion og reduktion af modstand er der ud over opløsningsmiddelfri -epoxy og polyurinstof to mainstream interne anti-korrosionsmetoder:

• Cementmørtelforing:Belagt på indervæggen af ​​stålrøret gennem centrifugalproces, det har ekstremt lave omkostninger, er miljøvenligt og hygiejnisk, modstandsdygtigt over for vandkorrosion og kan beskytte vandkvaliteten. Det er den almindelige interne anti-korrosionsmetode til vandforsynings- og drænrør med stor-diameter; dens ulempe er imidlertid høj skørhed, dårlig slagfasthed og let revnedannelse.
• Foring af epoxyharpiks i-kvalitet:Overholder drikkevandshygiejnestandarder, med en glat indervæg, lav modstand og mindre afskalning. Den kombinerer anti-korrosion og reduktion af modstand og bruges til kommunal vandforsyning og direkte drikkevandsrørledninger.

7. Udvælgelse kerneprincipper
Udvælgelsen af ​​anti-korrosionsbelægninger til stålrør bør baseres på en omfattende overvejelse af servicemiljøet (nedgravet/overhead/vandbåren/korrosionskvalitet), driftsparametre (temperatur, tryk, medium), konstruktionsforhold og de samlede livscyklusomkostninger.

Generelt følger det den sammensatte designlogik om at "sikre vedhæftning og korrosionsbestandighed i bundlaget og sikre mekanisk styrke og miljøtolerance ved det ydre lag".