Professionell och omfattande analys av rostskyddsbeläggningar- av stålrör

Stålrör används i stor utsträckning inom kärnområden som olje- och gastransport, kommunal vattenförsörjning och avlopp, kemiteknik och kraftproduktion. Servicemiljön inkluderar jord, atmosfär, vattendrag och starkt korrosiva media. Elektrokemisk korrosion är den primära orsaken till rörperforering, läckage och fel.

Anti-korrosionsbeläggningar, som det centrala tekniska medlet för att skydda stålrör från korrosion, bestämmer direkt rörledningens livslängd, driftsäkerhet och hela livscykelkostnaden. Följande ger en professionell analys från tre dimensioner: teknisk betydelse, allmänna krav på beläggningar, vanliga beläggningstyper och egenskaper.

1. Avbryt korrosionskretsen och undertryck korrosionsreaktionen vid dess källa

Korrosionen av kolstål är huvudsakligen elektrokemisk. Det kräver en kombinerad verkan av tre element: elektrolyt, syre och anod-katodkrets. Anti-korrosionsbeläggningen skapar en kontinuerlig och tät skyddande film som isolerar stålsubstratet från vatten, syre, syror, baser och salter, vilket direkt blockerar reaktionsvägen för elektrokemisk korrosion; zink, aluminium och andra metallbeläggningar kan också aktivt hämma korrosionen av substratet genom den katodiska skyddseffekten av offeranoden, även om beläggningen är delvis skadad kan den förhindra att korrosionen sprids.

2. Förläng livslängden avsevärt och minska totalkostnaden

Korrosionshastigheten för vanliga kolstålrör utan anti-korrosionsbehandling kan nå 0.2 - 0.5 mm per år i naturlig jord, och perforering och läckage kan inträffa inom 3 - 5 år. Kvalificerad 3PE, fusions-bundet epoxipulver, etc. anti-korrosionsbeläggningar kan förlänga rörens designlivslängd till 30 - 50 år, vilket avsevärt minskar kostnaderna för utbyte av rörledningar, underhåll och stillestånd, och den totala livscykelkostnaden kan minskas med mer än 40 %.

3. Säkerställ driftsäkerhet och undvik läckagerisker

Korrosionsperforering kan leda till stora olyckor inom säkerhet och allmän välfärd såsom olje- och gasexplosioner, läckage av giftiga kemiska medier, avbrott i vattenförsörjningen och miljöföroreningar.

Anti-korrosionsbeläggningar kan avsevärt minska sannolikheten för korrosionsbrott och utgör kärnsäkerhetsbarriären för högt-tryck, brandfarliga och explosiva och giftiga mediumtransportrörledningar. De är också kärnindikatorerna för obligatoriskt godkännande inom pipeline engineering.

4. Optimera transporteffektiviteten och minska driftenergiförbrukningen

Den invändiga antikorrosionsbeläggningen kan avsevärt minska rörväggens ojämnhet, minska vätskemotståndet och tendensen till avlagringar och förbättra effektiviteten för mediumtransport. Till exempel kan vattenöverföringsrörledningen med epoxihartsfoder öka vattenöverföringseffektiviteten med 10 % till 15 % jämfört med det vanliga nakna röret. De energibesparande fördelarna med-långsiktig pumpning är anmärkningsvärda.

5. Följ branschföreskrifter och miljöskyddskrav

Det finns obligatoriska korrosionsskyddsstandarder inom olika områden som olja och gas, kommunala tjänster och dricksvatten (t.ex. GB/T 23257, SY/T 0315, GB/T 17219, etc.). Ett följsamt anti-korrosionsskikt är ett nödvändigt villkor för projektacceptans; anti-korrosionsbeläggningen av dricksvattenledningar måste också uppfylla säkerhetskraven för kontakt med livsmedel för att förhindra att skadliga ämnen läcker ut och förorenar mediet.

Med hänsyn till stålrörens service- och konstruktionsegenskaper måste anti-korrosionsbeläggningarna och de resulterande beläggningarna uppfylla följande grundläggande prestandakrav:

1. Kärnskyddsprestanda

• Beständighet mot medelhög korrosipå: Den ska vara kompatibel med motsvarande driftsmiljö. Vid långvarig-kontakt med jord, sötvatten, havsvatten, syror, alkalier, salter och olje- och gasmedier bör det inte förekomma några felfenomen som skumbildning, flagning eller rost.
• Motstånd mot katodisk strippning:För nedgrävda rörledningar används vanligtvis katodiskt skydd i kombination. Beläggningen måste kunna motstå verkan av katodisk ström för att förhindra att beläggningen skalar och bubblar från substratet. Detta är en viktig bedömningsindikator för korrosionsskydd av nedgrävda rörledningar.
• Anti-permeationsprestanda: Beläggningen måste ha en låg porositet för att förhindra penetrering av små molekyler såsom vatten, syre och kloridjoner, och för att undvika att korrosionsmediet penetrerar genom beläggningen och kommer i kontakt med substratet.

2. Fysikaliska mekaniska egenskaper

• Adhesion: Detta är grunden för alla fastigheter. I allmänhet bör skalvidhäftningen vara större än eller lika med 5 MPa, och den sammanfogade epoxipulverbeläggningen kan nå över 10 MPa; otillräcklig vidhäftning gör att beläggningen lossnar i ark och förlorar sin skyddande funktion helt.
• Slaghållfasthet och slitstyrka: Lämplig för stötar och friktion under rörledningstransport, återfyllning och installation. Till exempel bör slaghållfastheten för 3PE-beläggning vara större än eller lika med 10 J för att undvika beläggningsskador under byggperioden.
• Flexibilitet och böjmotstånd:Lämplig för bockningsbearbetning av stålrör. Beläggningen kan deformeras tillsammans med underlaget utan att spricka eller flagna, och kräver vanligtvis inga sprickor vid 1,5 graders till 3 graders böjning.

3. Miljömotståndsprestanda

• Temperaturbeständighet: Den konventionella antikorrosionsbeläggningen kan användas inom temperaturintervallet -30 till 80 grader. För hög-temperaturmediumrörledningar måste temperatur-beständiga beläggningar (som högtemperatur-FBE, 3PP) väljas.
• Väder- och åldringsbeständighet:För luftledningar måste de motstå atmosfärisk åldrande såsom ultraviolett strålning, temperaturförändringar och regnexponering. Det krävs att det artificiella accelererade åldringstestet varar i mer än eller lika med 1000 timmar utan betydande pulverisering eller missfärgning.
• Temperaturvariationer och frys-motstånd mot upptining:Den är lämplig för säsongsbetonade temperaturskillnader och frysnings-upptiningscykler. Beläggningen ska inte ha problem som sprickbildning, flagning eller förlust av vidhäftning.

4. Konstruktionsprocessprestanda

• Kompatibel med industrialiserad monteringslinjekonstruktion (elektrostatisk sprutning, extruderingsbeläggning) eller -patch- och reparationskonstruktion på plats (borstbeläggning, högtryckssprutning);

• Montering av löpande band kräver snabb härdning, medan-konstruktion på plats kräver normal temperaturhärdning och låg känslighet för temperatur och fuktighet;

• Har utmärkta egenskaper för kant- och hörntäckning och undviker svaga beläggningspunkter vid rörändar, svetsar och specialformade-rördelar;

• Mellanskiktsvidhäftningen mellan primer, mellanskikt och topplack är bra, utan problem med primerbitning eller avskalning av mellanskikt.

5. Säkerhet och miljöprestanda

• Beläggningen av dricksvattenledningar måste uppfylla standarder för material i kontakt med livsmedel, och inga giftiga eller skadliga ämnen bör släppas ut under deras tjänsteperiod;

• Begränsa användningen av hög-VOC och cancerframkallande-beläggningar (som traditionella beläggningar av stenkolstjärabeck) och använd helst lösningsmedelsfria-, hög-fasta, vatten-baserade system;

• Beläggningen av nedgrävda rörledningar måste ha en hög resistivitet för att minska förlusten av katodskyddsström och förbättra skyddseffektiviteten.

• 

   

Baserat på typen av beläggningsmaterial och konstruktionsmetod kan de vanliga rostskyddsbeläggningarna av-stålrör klassificeras i sex huvudkategorier, var och en lämplig för olika servicescenarier och kostnadskrav:

1. Anti-korrosionsbeläggning av flytande beläggning
Genom borstning, sprutning eller rullbeläggningsmetoder kan den härdas i rumstemperatur eller vid låga temperaturer, lämplig för-konstruktion på plats och små-batchproduktion, och är den mest traditionella formen av anti-korrosion.

(1) Korrosionsbeläggning av epoxi-
Den är baserad på epoxiharts och är uppdelad i lösningsmedelsbaserade-, icke-lösningsmedelsbaserade-och vatten-baserade epoxityper.

• Kärnfunktioner:
• Utmärkt vidhäftning, enastående kemisk korrosionsbeständighet, vattenbeständighet och alkalisk beständighet; nackdelen är dålig väderbeständighet, benägen att pudras utomhus, används mest som primer eller nedgrävda/vattentäta beläggningar.

• Uppdelade kategorier:

1. Epoxizink-rik primer: Innehåller en stor mängd zinkpulver som har både barriärskydd och katodskydd, med stark saltsprutbeständighet, vilket är den föredragna primern för atmosfäriska och nedgrävda rörledningar;
2. Epoxikoltjära asfaltbeläggning:Epoxiharts + stenkolstjärasfalt, resistent mot jordkorrosion och utmärkt vattenbeständighet, låg kostnad, en gång allmänt använd i nedgrävd vattenförsörjning och dränering, gasledningar; på grund av förekomsten av cancerframkallande polycykliska aromatiska kolväten har det gradvis begränsats i användningen;
3. Ej-lösningsmedelsepoxibeläggning: 100 % fast innehåll, noll VOC, kan vara tjock-belagd på en gång, tät beläggning utan nålhål, lämplig för anti-korrosion av inre och yttre väggar av stålrör, speciellt lämplig för dricksvatten och kemiska mediumtransportledningar.

(2) Antikorrosionsbeläggning av polyuretan-
Det är uppdelat i två typer: alifatisk och aromatisk. Det huvudsakliga filmbildande materialet- är polyuretanharts.

• Nyckelfunktioner:Bra flexibilitet, slitage-beständig, vatten-beständig, syra- och alkalikorrosionsbeständig-; Alifatisk polyuretan har utmärkt väderbeständighet och kan användas direkt som täckfärg för utomhusrörledningsytor. Vidhäftningen är något sämre än epoxi, och prestandan när det gäller att motstå starka lösningsmedel är genomsnittlig.
• Applikationsscenarier:Topplack för överliggande rörledningar, kemiska rörledningar, rörledningar i miljöer med låg-temperatur för anti-korrosion.

(3) Glasflake Anti-korrosionsbeläggning
Tillsätt tunna glasflingor till epoxiharts eller vinylesterharts.

• Nyckelfunktioner:Glasflingorna staplas parallellt i beläggningen för att bilda en "labyrinteffekt", vilket avsevärt förbättrar anti-permeationsprestandan jämfört med vanlig epoxi, och har enastående motståndskraft mot starka syror, starka alkalier och korrosiva medier; nackdelen är att beläggningen är spröd och dess motståndskraft mot slag och böjning är genomsnittlig.
• Applikationsscenarier:Kemiska avloppsvattenledningar, avsvavlingsrörledningar, havsvattentransportledningar, etc., i miljöer med stark korrosion.

2. Fusions-bunden epoxipulverbeläggning (FBE)

Det tillhör pulverlackeringssystemet och är den underliggande kärntekniken för industriellt korrosionsskydd för rörledningar.

• Byggprocess: Efter att stålröret har utsatts för kulblästring för rostborttagning förvärms det till 180-220 grader. Epoxipulvret appliceras jämnt genom elektrostatisk sprutning, och restvärmen från stålröret smälter och jämnar ut beläggningen, sedan stelnar den till en film.

• Nyckelfunktioner:

1. Extremt stark vidhäftning. Skalhållfastheten är vanligtvis större än eller lika med 10 MPa. Den har utmärkt katodiskt avdragningsmotstånd och utmärkt kompatibilitet med katodiskt skydd;
2. Beläggningen är likformig och tät, med en mycket låg hålhastighet.Den har utmärkt motståndskraft mot jord, vatten och kemisk korrosion;
3. Lösningsmedelsfritt-och miljövänligt.Drifttemperaturområdet är brett (konventionell typ: -30-100 grader, högtemperaturtyp: upp till 150 grader);
4. Bra täckning vid kanter och hörn, och beläggningstjockleken vid svetsfogar är enhetlig.

• Begränsningar: Dålig slagtålighet och slitstyrka, inte resistent mot ultravioletta strålar och kan inte användas direkt i miljöer ovanför.

• Ansökanscenarier:Olje- och gasledningar för långdistans-, kommunala vattenförsörjnings- och avloppsrör av stål, kemiska rörledningar, och det är också det underliggande kärnskiktet av 3PE/3PP-beläggningar.

3. Polyolefin-belagda anti-korrosionsbeläggningar (2PE/3PE, 2PP/3PP)
Polyolefinmaterialet beläggs på stålrörets yta genom extruderingsprocessen, vilket är den vanliga antikorrosionslösningen för nedgrävda- långdistansrörledningar för närvarande. Bland dem är strukturen med tre-lager den mest använda.

(1) Tre-beläggning av polyeten (3PE)

• Tre-lagerstruktur (från insidan till utsidan):Inre skikt: smält epoxipulver (som ger vidhäftning och korrosionsbeständighet) + Mellanskikt: sampolymerlim (uppnår bindning mellan skikt) + Ytterskikt: polyeten med hög-densitet (HDPE) (ger mekanisk styrka, slitstyrka, isoleringsförmåga).

• Kärnfunktioner:Det mest balanserade anti--korrosionssystemet, som kombinerar den höga vidhäftningen av epoxi, katodisk skalningsbeständighet och den höga mekaniska hållfastheten, höga isoleringen och vatten- och slitstyrkan hos polyeten; Designlivslängden kan nå 30-50 år, utmärkt motståndskraft mot markpåfrestning, stötar och slitage, låg katodisk strippningshastighet;
•  
• Begränsningar:Höga investeringar i konstruktionsproduktionslinje, hög svårighet vid-fogreparation på plats; Lång-användningstemperatur Mindre än eller lika med 80 grader, inte resistent mot ultravioletta strålar.
• Applikationsscenarier:Långa-olje- och gasöverföringsledningar, kommunal vattenförsörjning och dränering, gashuvudledningar, som är den föredragna antikorrosionsformen för nedgrävda stålrör i Kina.

(2) Tre-skikts polypropenbeläggning (3PP)

Strukturen är densamma som 3PE, men det yttre lagret ersätts med polypropen.

• Drag: Temperaturresistansen är bättre än 3PE, och den långsiktiga drifttemperaturen kan nå 110 grader. Den har högre styvhet och slitstyrka; den låga-temperatursegheten är dålig och den är benägen att spricka vid -5 grader eller lägre, så den är inte lämplig för kalla områden.
• Applikationsscenarier: Hög-temperaturrörledningar för transport av råolja och varmvatten.

4. Metall-baserad anti-korrosionsbeläggning
Genom att använda en metallbeläggning som anti-korrosionsskikt har den de dubbla funktionerna barriärskydd och katodiskt offeranodskydd.

(1) Varm-doppförzinkningsbeläggning

• Behandla: Efter syratvätt av stålröret och efter-beläggningsbehandling sänks det ned i smält zink vid en temperatur på cirka 450 grader, vilket bildar ett zink-järnlegeringsskikt och ett rent zinkskikt på ytan.
• Kärnfunktion: Dubbel skyddsmekanism, det täta zinkskiktet ger barriärskydd och zinkens elektrodpotential är lägre än järns, vilket gör att det skadade området kan skyddas av offeranoden; processen är mogen, kostnaden är måttlig och livslängden i atmosfärisk utomhusmiljö kan nå 10 till 20 år.
• Begränsningar: Ojämn beläggningstjocklek, tunnare vid svetsfogar; dålig korrosionsbeständighet mot syra, alkali och hög-saltjord; svårt att sänka ned stålrör med-diameter.
• Applikationsscenarier: Kommunala vattenförsörjningsrör med små-diameter, brandskyddsrör, elledningar, växthusrör etc. Det är den vanligaste antikorrosionsmetoden för-stålrör med liten-diameter i civila och kommunala tillämpningar.

(2) Termisk sprutad zink/aluminiumbeläggning

• Behandla:Zink- eller aluminiumtrådar smälts och finfördelas genom ljusbågssprutning eller flamsprutning, och sprutas sedan på ytan av stålröret för att bilda en metallbeläggning. Ytan fylls med tätningsfärg för att fylla ut porerna.
• Kärnfunktioner:Långvarig-katodisk skyddseffekt, utmärkt motståndskraft mot atmosfärisk korrosion och havsvattenkorrosion, med en livslängd på upp till 20 år; kan konstrueras på-platsen, lämplig för stor-diameter, oregelbundet-rör och reparationsprojekt.
• Begränsningar:Beläggningen har en hög porositet och måste åtföljas av tätningsfärg; Konstruktionseffektiviteten är låg och kostnaden är högre än varmförzinkning.-
• Applikationsscenarier:Kors-havsrörledningar, stora rörledningar utomhus vid kusten och stålrör för vattenskydd.

5. Hög-särskild anti-korrosionsbeläggning

(1) Spray polyuretanelastomerbeläggning

• Behandla:De två-komponentmaterialen blandas av en dedikerad utrustning och reagerar sedan snabbt och härdar och bildar en film inom några sekunder.
• Nyckelfunktioner:Härdningshastigheten är extremt snabb, utan att sjunka under vertikal och toppkonstruktion, och den kan appliceras tjockt i ett lager; den har utmärkt flexibilitet, enastående slaghållfasthet, slitstyrka och sprickbeständighet; den är resistent mot vatten, syra och alkali, saltdimma och har låg känslighet för fukt under konstruktion.
• Begränsningar:Material- och utrustningskostnaderna är höga och kraven på grundytbehandlingen är extremt höga och kontrollen av vidhäftningen är svår.
• Applikationsscenarier:Anti-korrosion för avloppsrörledningar, kemiska rörledningar, special-formade rördelar och-reparation på plats av rörledningar mot korrosionsskydd.-

(2) Keramisk slitage-beständig och anti-korrosionsbeläggning

Beläggningen är gjord med epoxiharts som basmaterial och inkluderar keramiska mikropärlor, kiselkarbid och andra hårda fyllmedel. Den har hög hårdhet och utmärkt slitstyrka och anti-korrosionsegenskaper. Den används huvudsakligen för inre vägg mot korrosion av rörledningar som transporterar media som innehåller fasta partiklar som lera, mineraluppslamningar och kolpulver.

6. Specialbeläggning för invändig anti-korrosion av stålrör

För att uppfylla kraven på intern medelkorrosion och minskning av motståndet, förutom lösningsmedelsfri -epoxi och polyurea, finns det två vanliga interna anti-korrosionsmetoder:

• Cementbruksfoder:Belagt på stålrörets innervägg genom centrifugalprocess, det har extremt låg kostnad, är miljövänligt och hygieniskt, resistent mot vattenkorrosion och kan skydda vattenkvaliteten. Det är den vanliga interna anti-korrosionsmetoden för vattenförsörjnings- och dräneringsrör med stor-diameter; dess nackdel är emellertid hög sprödhet, dålig slaghållfasthet och lätt sprickbildning.
• Livsmedels-epoxihartsfoder:Uppfyller standarder för dricksvattenhygien, med en slät innervägg, lågt motstånd och mindre avlagringar. Den kombinerar anti-korrosion och minskning av motståndet och används för kommunal vattenförsörjning och direkta dricksvattenledningar.

7. Urvalets kärnprinciper
Valet av anti-korrosionsbeläggningar för stålrör bör baseras på omfattande överväganden av servicemiljön (nedgrävd/overhead/vattenburen/korrosionskvalitet), driftsparametrar (temperatur, tryck, medium), konstruktionsförhållanden och den totala livscykelkostnaden.

Generellt följer den kompositdesignlogiken att "säkra vidhäftning och korrosionsbeständighet vid bottenskiktet, och säkerställa mekanisk styrka och miljötolerans vid det yttre skiktet".