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3G防腐胶粘带在防腐层大修中的应用

发布日期:2015-5-8 16:17:43

一、前言

  埋地输油输气管线的防腐层老化丧失使用性能后,必须去除干净,并重新制作防腐层。在这一领域中,3G防腐胶粘带是近几年的首选产品。为什么?因为3G防腐胶粘带与其他所有的胶粘带不同,是(至少在中国)唯一一种能够和底涂材料反应,实现键合粘接的纯弹性体胶粘带。随着使用时间的增长,胶粘带与底涂材料的反应逐渐加深,键合数量增加,作为防腐性能衡量最重要的评定指标---剥离强度也随之提高,防腐性能逐年提高。为证实3G防腐胶粘带与底涂材料发生键合反应,请看下述实验报告。

二、3G防腐胶粘带键合粘接机理证实

2.1试验方法

  取三块做剥离强度测试的钢质试板,贴覆一样的3G防腐胶粘带。分别涂刷三种不同的底漆,这三种底漆其他成分都是相同的,只是常温硫化剂的含量不同。其中,3G-2012底漆常温硫化剂含量1%,3G-2011为0.75%,普通底漆中不含常温硫化剂。

  待底漆干燥后,用相同的3G防腐胶粘带贴覆。放置7天,在90°剥离强度试验机上进行剥离强度测试。试板尺寸:50mm×200mm,Φ720曲率,测试温度:25.4℃,相对湿度:66%,拉伸速度:300mm/min,切口尺寸:20mm×200mm。考虑到拉伸速度对剥离强度测试的影响,三个试板均使用相同拉伸速度。

2.2印证结果

  底漆中加入常温硫化剂后,剥离强度增加1倍以上,而且,破坏形式从普通底漆的界面破坏改变成内聚破坏,产生了质的变化。图2.1是本次试验后三个试板破坏形式的照片。

3G防腐胶粘带键合反应.jpg

图1 3G防腐胶粘带键合反应,从左到右,底涂漆中加常温硫化剂到不加常温硫化剂破坏形式发生了质的变化。


三、在管线上实际应用的结果

  2009年11月中石化管道储运分公司在东临复线(广饶)上对3G防腐胶粘带进行应用实验,并委托中石油管道研究中心对试验段管线进行跟踪性能测试,结果见表1.


表1 东临复线(广饶)3G防腐胶粘带试验段剥离强度跟踪测试结果 

测试时间

200911

20105

201011

201311

剥离强度测试平均值,N/cm

57(内聚)

66(内聚)

62.5(内聚)

76(内聚)


  2011年5月对鲁宁输油管线睢宁标段和宁阳标段5月11日到5月22日包缠在管线上的3G防腐胶粘带防腐层的剥离强度进行测试,结果发现在12天中,3G防腐胶粘带的剥离强度逐渐增高,从刚缠上时的30N/cm(对底漆钢)及25N/cm(对背材),11天后增加到50N/cm(对底漆钢)及40N/cm(对背材),之后基本稳定在这个数值上。从2010年到2013年,鲁宁输油管线有200km管线全部包覆了3G防腐胶粘带。沿线11个泵站,年年跟踪管线上3G防腐胶粘带的质量变化情况。几年下来,剥离强度数据基本上处在50N/cm(对底漆钢)及40N/cm(对背材)上下。高于【SY/T0414-2007钢制管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准】技术指标1倍以上。

3G防腐胶粘带在鲁宁管线上的应用.jpg

图2 3G防腐胶粘带在鲁宁管线上的应用,使用数年后测试,性能高于行业指标一倍以上。


四、3G防腐胶粘带在埋地管线上的应用效果

  2011年,中石化的鲁宁管线长青段有6km管线穿山而过,需要防腐层大修,全部包覆3G防腐胶粘带。由于山中运输困难,回填土基本上是挖出土破碎后直接回填,防腐层设计厚度2.1mm。见图3。

3G防腐胶粘带在石方段上的应用.jpg

图3 3G防腐胶粘带在石方段上的应用,使用数年后,地面音频检漏测试,漏点数:3-6个/km,比原来500个/km降低了98%。


  该段管线以前采用过热熔沥青、环氧煤沥青玻璃丝布,聚丙烯冷缠胶等防腐层,效果一直不太理想,地面音频检漏平均漏点500个/km,阴保效率较低,是管线腐蚀的重灾区。自从使用了3G防腐胶粘带防腐层后,每年两次地面音频检漏检测,漏点3-6个/km。和原来的各类防腐层相比,在相同的使用年限上,漏点减少了98%。用过3G防腐胶粘带的施工单位对3G防腐胶粘带情有独钟。问他们为什么愿意用3G防腐胶粘带,他们回答:“用其他的带子过一段时间就会出现漏点,出现漏点就得挖开返工,用3G防腐胶粘带不用返工”。

  2010年11月和2012年9月,中石化管道储运分公司先后两次组织全国乃至国际上各大著名的十余家防腐胶粘带生产厂商,在魏荆管线9号泵站及11号泵站出站200m的管段上进行擂台赛,委托国内权威检测评定机构进行为期一年的质量跟踪检测,设定考评时间为一年。对考评中性能优异的产品在魏荆管线上进行应用。在这两次全国性的技术大比武中,3G防腐胶粘带两次夺魁。到目前为止,全长240km的魏荆管线,近170km全部包覆了3G防腐胶粘带。

3G防腐胶粘带质量跟踪.jpg

图4  业主在对应用在管线上的3G防腐胶粘带进行开挖验证及质量跟踪


五、3G防腐胶粘带的特点

3G防腐胶粘带的最大亮点是它与底涂材料的键合粘接,其特点是:

  1)通过化学反应实现粘接,使胶合界面两侧的分子从原来仅是“朋友”关系,现在变成了“亲属”关系。其密切度(覆盖率)和结合力(剥离强度)比传统胶粘带的吸附型粘接有质的飞跃。它不仅使剥离强度大大提高,高于国内外所有的相关产品标准一倍以上,而且他不会像吸附型胶粘带用一段时间就会脱落,只要底涂材料不脱落,它就永远不会脱落。而3G防腐胶粘带的底涂材料是用氯丁橡胶酚醛漆加特种常温硫化剂制作的,据有关资料报道,常温下与钢铁的附着力达到226N/cm,具有良好的防腐性,在不被水长期浸泡的情况下应永保如此之高的对钢铁的附着力。试想,在上层3G防腐胶粘带的保护下,由于他们之间的键合粘接,水将永远不能进入胶合界面,所以,3G防腐胶粘带将永远不会脱落就不是神话,至少可以说用3G防腐胶粘带防腐可以获得最大的可靠性。

  2)利用3G防腐胶粘带与底涂材料的键合反应,将底涂材料印刷在胶粘带背材的外表面上,可以大大地增加胶粘带层间的密封及结合力。事实证明,3G防腐胶粘带的层间密封性极好,层间剥离强度高于行业标准规定指标一倍,粘接覆盖率达到95%,这是传统胶粘带无法比拟的。

  3)3G防腐胶粘带与底涂材料的键合反应,本质上为胶粘带领域带来了一场革命。传统的胶粘带胶层都是线性结构的,这样才柔软,才能施工。3G防腐胶粘带在施工期间也是线性结构的,但在使用过程中逐渐转变成网络结构。这是一个重大的技术突破。我们知道环氧树脂防腐效果好是因为固化后它是网络结构的。形成网络结构之后,机械强度、抗乳化能力、抗溶解、防腐性能会大幅度上升,定型性增强,耐热性大大提高。这使得3G防腐胶粘带比其他传统胶粘带拥有更强的抗土壤剪切能力、耐热胶不流淌能力,室外暴晒下不易变形的定型能力,及超强的防腐防水性能。

六、应用指南

根据几年来3G防腐胶粘带在各种埋地管线上的应用,建议在下述情况下使用3G防腐胶粘带:

  1)-20℃--+70℃温度区间工作的输油输气埋地管线的防腐层大修。普通埋地段使用50%搭接的双层防腐层结构设计,石方段使用66%搭接的三层防腐层结构设计。除锈等级要求不高,达到ST2级即可,可用于沥青管线、3层PE防腐层管线、环氧粉末防腐层管线。

  2)在役输油输气管线的补口维修。热收缩套补口或沥青热烤带补口失效,可单独使用3G防腐胶粘带进行补口维修。这种情况下,建议用胶层厚度较大的3G超强粘弹体做内防腐层,用3G防腐胶粘带做外防护层,经济实惠,性能可靠。

  3)户外架空管线防腐。3G防腐胶粘带的键合粘接特点使其在受热情况下胶不流淌,很强的定型特性,而且,其胶层主要材料是耐老化性最好的丁基橡胶,所以特别适合于制作户外架空管线或钢结构的防腐层。这种情况下,建议订购3G-HW型防腐胶粘带。它是一种使用耐紫外线老化的背材制作的3G防腐胶粘带。

  4)与光固化保护套、无胶热收缩套等配套,做新建管线普通埋地段补口或弯头的内层防腐密封材料。

  5)管线破损处补伤。

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