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        粘接技術(shù)在翻襯玻璃鋼修復(fù)管道上的應(yīng)用

        2015-11-29 08:04:16樊三新林春文
        石油化工腐蝕與防護(hù) 2015年6期
        關(guān)鍵詞:工藝

        樊三新,林春文

        (大慶油田工程建設(shè)有限公司天宇設(shè)計(jì)院,黑龍江 大慶 163453)

        大慶油田工程建設(shè)有限公司自主研發(fā)的“埋地管道不開挖內(nèi)翻襯玻璃鋼修復(fù)技術(shù)”于2011 年4 月27 日通過了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。并于2012 年10 月獲得中國(guó)施工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)。該技術(shù)取得的技術(shù)創(chuàng)新成果擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),整體技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,其中小口徑管道內(nèi)翻襯核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平并填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,應(yīng)用前景廣闊。

        1 翻轉(zhuǎn)法內(nèi)襯玻璃鋼修復(fù)管道的原理

        將帶有防滲透層并浸透膠粘劑的纖維增強(qiáng)軟管作為襯管材料,將被修管道作為內(nèi)襯管的翻襯通道和成型模板,用水壓(或氣壓)將軟管反翻并送入管道內(nèi),使軟管的浸膠層朝外貼于管道內(nèi)壁,防滲透層朝里成為新的管道內(nèi)壁表面,用加熱(或室溫)固化法使襯管的膠粘劑固化與原管道構(gòu)成鋼塑復(fù)合管,原管道起圍護(hù)支撐作用,襯里層起防腐作用。

        簡(jiǎn)而言之,就是通過膠粘劑把被修管段和玻璃鋼管復(fù)合成一個(gè)整體。玻璃鋼管起兩個(gè)作用,一是將原本處在腐蝕性介質(zhì)中的鋼管與腐蝕性介質(zhì)隔開,使鋼管不再受介質(zhì)腐蝕;二是對(duì)鋼管因腐蝕而損壞部位進(jìn)行修補(bǔ)和加強(qiáng),使管道的強(qiáng)度得到恢復(fù),達(dá)到可以繼續(xù)使用的目的。

        2 粘接機(jī)理

        把兩種固體材料表面連接在一起的媒介物質(zhì)統(tǒng)稱膠粘劑。通過膠粘劑的粘接力使兩個(gè)固體表面連接的方法叫粘接,被粘接的固體材料叫被粘物。

        粘接力是膠粘劑與被粘物表面之間通過界面相互吸引和連接的力。粘接力的產(chǎn)生不僅取決于膠粘劑和被粘物表面結(jié)構(gòu)與狀態(tài),而且和粘接過程的工藝條件密切相關(guān)。

        2.1 粘接力的構(gòu)成

        粘接力包括:化學(xué)鍵力、分子間的作用力、界面靜電引力、機(jī)械作用力。

        2.2 粘接的基本條件

        任何兩種物質(zhì)的分子(或原子)互相靠近時(shí),由于化學(xué)鍵力或次價(jià)鍵力的作用,使兩分子產(chǎn)生吸附引力。這種吸附引力產(chǎn)生的條件是分子或原子之間必須充分靠近,即它們的相互距離必須處于引力場(chǎng)的范圍內(nèi)。一般說,引力場(chǎng)作用范圍內(nèi)不超過10 A,能產(chǎn)生最強(qiáng)吸引力為3~5 A。

        3 設(shè)計(jì)粘接結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮的因素

        3.1 膠粘劑

        在粘接過程中膠粘劑必須易于流動(dòng),通過流動(dòng)為分子接觸提高機(jī)會(huì),從這個(gè)角度來說膠粘劑粘度低些比較好。在實(shí)際工藝上又要求膠粘劑有較高的初始粘接力和最終的內(nèi)聚力,也就是說既要考慮施工的方便性,又要考慮最終的粘接強(qiáng)度。

        3.2 被粘接物

        為使被粘接物與膠粘劑分子充分靠近,被粘接物表面必須清潔,膠粘劑能夠自動(dòng)地在被粘接物表面充分均勻地散開。

        3.3 粘接工藝

        在實(shí)施粘接過程中必須保證膠粘劑分子和被粘接物分子充分靠近(需要施加外力)。

        4 粘接技術(shù)的應(yīng)用

        4.1 材料研究

        玻璃鋼防腐襯里是以合成聚酯為粘接劑,化學(xué)纖維及其制品為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料。

        4.1.1 膠粘劑

        在研究膠粘劑時(shí),一方面考慮修復(fù)管道的實(shí)際需要,另一方面考慮粘接工藝要求,因此認(rèn)為膠粘劑應(yīng)具有無溶劑、低粘度,較高最終內(nèi)聚力;與鋼管接近的線脹系數(shù),并能在室溫和潮濕環(huán)境下自然固化為特點(diǎn)的合成樹脂。

        在環(huán)氧樹脂基礎(chǔ)上進(jìn)行改性研究,研制成了混合型膠粘劑。該膠粘劑集環(huán)氧樹脂、聚氨酯和不飽和樹脂優(yōu)點(diǎn)于一身的“乙烯基酯樹脂”。

        4.1.2 玻璃鋼軟管

        玻璃鋼軟管由機(jī)編無縫管坯和外敷防滲透層組成。管坯采用與“乙烯基酯”膠粘劑親和性好的滌綸纖維采用單線斜紋編織,質(zhì)地柔軟,帶有絨毛,能容納足夠數(shù)量的膠粘劑,增強(qiáng)了膠粘劑對(duì)軟管的浸透性。

        4.1.3 鋼管內(nèi)壁表面處理

        除掉附著在管壁上的全部松動(dòng)的結(jié)垢物和銹蝕物,除銹質(zhì)量達(dá)到St3 級(jí)以上,并排除水份和油膜。

        4.2 管道內(nèi)襯玻璃鋼工藝研究

        4.2.1 內(nèi)襯玻璃鋼軟管方案選擇

        在玻璃鋼軟管內(nèi)襯方案上研制了專用軟管翻轉(zhuǎn)器,選擇以壓縮空氣為動(dòng)力翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯工藝。該工藝具有以下特點(diǎn):一是翻襯時(shí)玻璃鋼軟管和鋼管內(nèi)壁無相對(duì)滑動(dòng),不損壞軟管,特別是能將空氣排除,便于膠粘劑與鋼管內(nèi)壁表面充分接觸。二是翻襯時(shí)能自動(dòng)修補(bǔ)鋼管內(nèi)因腐蝕而造成的穿孔和缺陷。修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)照片見圖1。

        圖1 修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)照片

        4.2.2 玻璃鋼襯管固化定型

        為了使膠粘劑和被粘物表面充分接觸,在鋼管內(nèi)襯玻璃鋼軟管后將鋼管兩頭封堵,然后打氣壓至0.3~0.5 MPa,在壓力作用下膠粘劑滲透到被粘物界面區(qū)各部位和縫隙中,與被粘物充分接觸,促進(jìn)膠粘劑固化。經(jīng)10~24 h 膠粘劑自然固化,玻璃鋼管定型完成與被修鋼管構(gòu)成鋼塑復(fù)合管,在鋼管內(nèi)形成連續(xù)完整的玻璃鋼防腐襯層。玻璃鋼軟管與鋼管定型效果見圖2。

        圖2 玻璃鋼軟管與鋼管定型效果

        5 結(jié)束語

        管道翻襯玻璃鋼修復(fù)技術(shù)經(jīng)超過3 a 的技術(shù)攻關(guān),已形成一系列的管道修復(fù)施工工藝和配套施工機(jī)具,實(shí)現(xiàn)了低碳、環(huán)保、安全、節(jié)能和低成本的目標(biāo)。具有適用管徑范圍廣,翻轉(zhuǎn)壓力低,翻襯距離長(zhǎng),修復(fù)成本低,環(huán)境污染少,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益高等特點(diǎn),擁有13 項(xiàng)國(guó)家專利,其中發(fā)明專利5 項(xiàng)。2008 年起先后在大慶油田采油五廠杏南二十一、七廠葡三聯(lián)、植物圓、九廠龍虎泡作業(yè)區(qū)、十廠,物業(yè)公司等單位的摻水管線,油管線,水管線的修復(fù)中應(yīng)用都取得了良好效果,為大面積推廣奠定了基礎(chǔ)。

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