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        FRP/PVC復(fù)合管在氯堿生產(chǎn)鹽酸輸送管道中的應(yīng)用

        2014-02-02 10:31:54郭瑞卿
        中國氯堿 2014年12期
        關(guān)鍵詞:焊縫施工

        郭瑞卿

        (河南永銀化工實業(yè)有限公司,河南 舞陽 462400)

        河南永銀化工實業(yè)有限公司20萬t/a 聚氯乙烯項目一期工程在建設(shè)時期,成品鹽酸儲罐鹽酸輸送管道采用碳鋼襯膠材質(zhì),在實際生產(chǎn)使用過程中存在以下弊端:(1)由于襯膠管道采用法蘭連接,密封部位較多,在冬季氣溫較低情況下,受環(huán)境溫度影響,管道縱向收縮,造成法蘭連接部位密封不嚴,出現(xiàn)介質(zhì)泄漏現(xiàn)象,增加了管線維護工作量;(2)襯膠管道襯膠層脫落、鼓泡,堵塞管道或造成介質(zhì)泄漏對碳鋼層造成腐蝕,需花費大量資金進行更換,同時還造成3價鐵離子進入鹽酸中,影響成品鹽酸品質(zhì);(3)生產(chǎn)過程中部分裝置環(huán)境中存在腐蝕性介質(zhì),碳鋼襯膠管道外層出現(xiàn)了不同程度的腐蝕。該公司根據(jù)實際情況將該部位管道更換為FRP/PVC 復(fù)合管,更換后完全滿足鹽酸輸送管線的使用條件,避免了因使用碳鋼襯膠管道而產(chǎn)生的以上問題。

        1 FRP/PVC 復(fù)合管的主要特性及使用優(yōu)點

        FRP/PVC 復(fù)合管是以硬質(zhì)聚氯乙烯為內(nèi)襯,玻璃鋼作為外增強層,經(jīng)過纖維纏繞工藝復(fù)合制成。該管道主要用于輸送溫度為-10~80 ℃、壓力≤1.6 MPa 腐蝕性流體,既有PVC 管耐酸、堿腐蝕的特點,又克服了PVC 管在溫度條件下耐壓強度較低的特點,PVC管僅起耐介質(zhì)腐蝕的作用,耐壓強度完全有FRP 增強層承擔。這種管道具有耐腐蝕性能好、耐溫性好、流體阻力小、無電化學腐蝕、投資省、安裝方便等特點,常用于有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境。

        2 FRP/PVC 復(fù)合管的連接與施工

        2.1 連接方式及對應(yīng)的施工技術(shù)措施

        2.1.1 對焊連接及施工技術(shù)措施

        該連接方式結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便,連接后需使用FRP 增強,主要適用于管徑大于200 mm 的管道,焊接部位為FRP/PVC 復(fù)合管基層管道(即內(nèi)管PVC材質(zhì)部分)的焊接。

        焊接的施工技術(shù)措施:(1)焊口部位的處理。焊接處采用V 型焊縫,厚度小于5 mm 時,坡口傾斜角為60°~70°,厚度大于5 mm 時,則為70°~80°,同時要留2 mm 頓邊。坡口要平直,保持邊緣沿焊縫全長均勻一致;(2)焊接采用熱風焊。焊接時必須保持管道中心線一致,焊接溫度控制在200~250 ℃,焊接速度為9~15 m/h,焊條延伸率應(yīng)控制在15%以內(nèi),不能過大,以免焊條產(chǎn)生過大的收縮應(yīng)力;(3)焊條的使用要求。焊接時無論采用多粗直徑的焊條,第一根焊條(即“根焊條”)都選用直徑2.0~2.5 mm 的單焊條,以保證焊接時熔化的焊條能擠過坡口端部所留的間隙,避免焊不透。間隙一般取0.5~1.0 mm。填滿焊縫根部時,焊條伸入縫隙內(nèi),并使焊條突出焊縫背面1.0~1.5 mm,從而使根部結(jié)合良好。為了使焊縫開端處焊條與焊件能良好結(jié)合,首先需加熱焊條端部,把它彎曲成直角,并插入已加熱的焊縫中,使焊條尾端突出焊縫切口處10 mm 左右。更換焊條時,將焊在焊縫中的焊條用熱刀切成約30°~45°的斜坡,再將待焊的焊條開端也切成30°~45°的斜坡,然后稍微加熱搭接處再繼續(xù)焊接。焊接時,焊條本體和對焊條施加壓力的方向都應(yīng)與被焊材料的焊縫成90°角度,最大不超過100°,對焊條所施加的壓力應(yīng)視焊條直徑大小而定;(4)為了避免焊縫邊緣單面加熱,焊槍噴嘴必須精確地沿焊縫方向移動。焊槍噴嘴和焊件之間的夾角為20°~45°,焊條粗、焊件薄的,應(yīng)加熱焊條,夾角取得小些,反之,焊條細、焊件厚的,應(yīng)多熱焊件,夾角取得大些;(5)為達到均勻加熱焊條和焊件的目的,焊槍噴嘴與焊縫表面的距離最好保持在5~6 mm。為了防止PVC 分解,焊槍噴嘴應(yīng)不斷地上下左右擺動,但擺動角度不宜太大,避免被焊接材料受熱區(qū)過大過寬。擺動的速度約為每秒1~3次,寬度約為8.0~12.0 mm,最寬不超過15 mm;(6)焊縫中每根焊條接頭處必須錯開,以保證焊縫強度,焊縫表面應(yīng)飽滿、平穩(wěn),不能有波紋及凹痕現(xiàn)象。不能有燒焦分解現(xiàn)象,出現(xiàn)后應(yīng)立即清除并補焊;焊后應(yīng)使焊縫自然冷卻,不允許用水或壓縮空氣進行冷卻,以免焊縫裂開;(7)焊接完成后用FRP 對焊接處進行加固處理。

        2.1.2 承插連接

        該連接形式耐高壓、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便,但不可拆卸,主要適用于管徑小于200 mm 的管道,連接后為防止連接部位老化,需使用FRP 纏繞增強。

        承插連接的施工技術(shù)措施:(1)用角向磨光機將管道端部(插口)及連接管件內(nèi)部(承口)表面PVC部分打毛,打磨要均勻,使外表呈灰色,清除粉塵;并用PVC 表面專用清洗劑將打毛部位清洗干凈;(2)在承口及插頭部分快速均勻地涂刷界面粘接劑;如間隙較大,可在膠粘劑內(nèi)加少許PVC 粉作填料,以增加粘接劑的稠度;(3)將插口迅速插入承口,沿管件的軸線方向旋轉(zhuǎn)1/6周,迅速推到規(guī)定的位置,在不少于60 s 的時間內(nèi),保持所施加的外力不變。完全插入后迅速將承口外露處的粘接劑抹去;(4)連接部位固化后,用FRP 對其進行增強加固。

        2.1.3 法蘭連接

        法蘭為FRP/PVC 復(fù)合法蘭,該連接形式結(jié)構(gòu)簡單、拆卸方便、便于安裝,一般用在與設(shè)備本體進出口或伸縮節(jié)的連接上。法蘭與管道連接時,主要有承插連接與焊接兩種方式,但是焊接時法蘭的內(nèi)外兩面都必須與管子焊接,法蘭面與管子軸線傾斜度應(yīng)小于或等于管子外徑的1/100。

        2.2 FRP/PVC 復(fù)合管FRP 增強層的施工

        FRP/PVC 復(fù)合管在連接完畢后,要對連接部位進行FRP 纏繞,以增強接口部位的強度及密封性,防止接口部位PVC 部位受環(huán)境影響而老化。施工時的技術(shù)條件及具體操作方法如下。

        (1)涂刷界面粘合劑。為便于FRP 與PVC 能較好的粘結(jié)在一起,在纏繞前需在纏繞部位表面均勻密實涂一層界面粘合劑,然后再纏繞FRP 增強層。在涂粘合劑前對增強部位去除表面油污,并均勻涂刷一層PVC 表面處理劑,保持連接部位內(nèi)管外壁表面清潔。界面粘合劑必須調(diào)和稀稠適宜,涂層不得流淌,厚薄均勻,不得有涂漏的空白點;(2)選用適當?shù)膹?fù)合層材料。增強材料采用無堿無蠟玻璃絲布,寬度為50~100 mm,厚度為0.1 mm。不飽和聚酯樹脂按介質(zhì)溫度t 選擇,小于30 ℃時選用牌號為196;30~60 ℃時選用牌號為197或323;60~80 ℃時選用牌號199或MFE-3;(3)不飽和樹脂的固化。應(yīng)根據(jù)操作環(huán)境溫度加適量的固化劑,固化劑有引發(fā)劑(50%過氧化環(huán)乙酮糊)和促進劑(含6%環(huán)烷酸鈷的苯乙烯液),其用量各為0.4%~4%,使用時應(yīng)分開放置。使用固化劑時,應(yīng)防止摻入鐵銹、金屬碎屑或硬紙板等,以免固化劑本身分解引起著火。先加引發(fā)劑,調(diào)和均勻再加促進劑,不可能將二者直接混合,否則將引起爆炸。未完全固化時,避免碰撞或移動管道。

        2.3 施工過程中需注意的一些其他措施

        (1)為避免復(fù)合管道在使用中受環(huán)境溫度影響,產(chǎn)生熱脹、冷縮而發(fā)生扭曲和扭轉(zhuǎn)變形,要在直管段合適部位加裝伸縮節(jié),伸縮節(jié)要滿足耐介質(zhì)及環(huán)境腐蝕;(2)FRP 增強層在施工時,環(huán)境溫度宜在15~25 ℃,若環(huán)境溫度低于10 ℃時,須提高溫度。但要注意防火、防塵,并在通風良好的場地進行,防止中毒。同時確保增強層完全固化,不飽和樹脂固化時間一般為15~20天,固化時要防止管子變形。

        3 結(jié)語

        FRP/PVC 復(fù)合管不僅耐腐蝕性好,而且較碳鋼襯膠管道有施工質(zhì)量輕、維護檢修工作量小、耐環(huán)境腐蝕等優(yōu)點。鑒于該復(fù)合管具有的優(yōu)良特性,在氯堿及其他化工生產(chǎn)輸送低壓、常溫腐蝕性介質(zhì)中,將代替碳鋼襯膠管道得到廣泛的推廣及應(yīng)用。

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