利用高分子復(fù)合材料對(duì)輸送管線進(jìn)行防府的技術(shù)
一、項(xiàng)目來源及目的意義
多年來隨著工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，地下供水、排水、油氣輸送管線出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕、穿孔等問題，需要進(jìn)行清洗、修復(fù)、更換。過去多采用全線開挖徹底更換管線的方法，成本高，耗時(shí)長，而且對(duì)于埋設(shè)在高大建筑物及重要交通干線下的管線常常無法更換。我廠利用中科院技術(shù)，研制開發(fā)的利用高分子復(fù)合材料對(duì)舊管道進(jìn)行修補(bǔ)、內(nèi)防技術(shù)，只要在施工管線兩端開挖兩個(gè)操作坑，就可很好地解決埋設(shè)于地下的各種水、油管線的修復(fù)問題。
二、管道涂敷材料選擇
根據(jù)管道的情況和所輸送的介質(zhì)和溫度不同，先用不同的防腐涂料，我們采用的防腐涂料主要有兩大類：鈦納米聚合物涂料（用于介質(zhì)溫度≤150℃）和高分子復(fù)合材料涂料(用于介質(zhì)溫度≤65℃)。
1、鈦納米聚合物涂料的性能優(yōu)勢(shì)及機(jī)理簡介：
1）耐蝕性能好：
①一般涂料的破壞都是由于腐蝕介質(zhì)沿分子間的界面、分子和填料間的界面而進(jìn)行的，用化學(xué)健合與化學(xué)吸附和小尺寸納米鈦?zhàn)枞诉@些通道。
②涂層抗?jié)B透能力強(qiáng)，減緩腐蝕速度。
③鈦本身的耐蝕性好。
④化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附作用、阻止水、氧及其它腐蝕介質(zhì)的取代作用，使其不易發(fā)生腐蝕反應(yīng)。
⑤金屬親油憎水性形成保護(hù)油膜，所以耐蝕性能好。
2）防垢性能好：
①對(duì)于粗糙的表面能增加液體的阻力，減小流速，增加近壁流層的厚度，造成更多的結(jié)垢核心，有利于污垢的沉積長大，涂料由于納米鈦的填充作用涂層表面光滑度很高，近壁流層薄不利于結(jié)垢。
②鈦納米聚合和特殊的磁性與化學(xué)結(jié)構(gòu)形成親油憎水表面，一方面能改性污垢粒子，另一方面排斥污垢粒子，使其不能粘附到涂層表面上，達(dá)到防垢的功能。
3）耐熱性能好：鈦納米聚合物提高了樹脂的轉(zhuǎn)化溫度，即溫度升到樹脂溫度轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，樹脂鏈節(jié)運(yùn)行由于受鈦納米粒子的化學(xué)鍵合和填充的束縛作用，其自由體積空穴不能增大，仍有良好抗?jié)B透性，使腐蝕因子容易透過。
4）耐蝕性能好：
①涂層硬度高。
②鈦納米粒子摩擦脫落后仍有活性，可吸附于摩擦副間起修平和潤滑作用，這一性能是一般涂料不具備的。
5）化學(xué)健合與化學(xué)吸附：鈦納米粒子的高活性懸空健用聚合物配位，形成化學(xué)健合與化學(xué)吸附，同時(shí)將聚合物閉環(huán)打開，形成開環(huán)的經(jīng)基與醚健進(jìn)一步與樹脂形成化學(xué)健合與化學(xué)吸附，這大大改善了樹脂之間、填料與樹脂之間、涂料與涂覆面之間的結(jié)合力，由普通涂料的物理附著轉(zhuǎn)變成化學(xué)健合與化學(xué)吸附。
6）抗?jié)B透能力強(qiáng)，耐水性好：涂料中的填料與樹脂和涂覆面形成了化學(xué)健合與化學(xué)吸附；納米鈦粉填補(bǔ)到樹脂分子間隙中，阻塞了滲透通道，另外涂層有憎水性，所以通常的極性介質(zhì)和離子很難通過涂膜，滲透率很小，每透水率0.1%～0.2%。
7）附著力高：涂料對(duì)于金屬、混泥土、木材、玻璃等均有優(yōu)良附著力。
其一，因?yàn)殁伡{米聚合物的引入增加了活性烴基，醚鍵數(shù)量對(duì)涂覆面形成了化學(xué)吸附。
其二，所選樹脂固化時(shí)體積收縮很小，內(nèi)應(yīng)力不高。
其三，樹脂中的醚鍵使分子鏈柔軟便于旋轉(zhuǎn)，可消除內(nèi)應(yīng)力。
其四，抗?jié)B透力加強(qiáng)，不會(huì)引起腫脹，降低附著力，所以附著力高。
2、高分子復(fù)合材料涂料ZJCX6000鋅基涂料的性能優(yōu)勢(shì)及機(jī)理簡介：
熱浸鍍鋅與熱噴鋅（鋁）是目前常用的陰極保護(hù)技術(shù)，鋅或鋁作為犧牲性陽極，對(duì)鋼鐵表面進(jìn)行保護(hù)，即使鋅層出現(xiàn)一定程度破損，鋅層下面的鋼鐵基體也不會(huì)形成鐵銹。
市場(chǎng)上出售的常規(guī)富鋅涂料因含鋅量低，陰極保護(hù)作用不強(qiáng)，基本上是以屏障保護(hù)為主，一旦出現(xiàn)局部破損，很快出現(xiàn)明顯腐蝕銹斑。
ZJCX6000鋅基涂鍍涂層（以下簡稱ZJCX6000）技術(shù)的出現(xiàn)，不僅解決了熱鍍鋅和熱噴鋅對(duì)環(huán)境污染生，生產(chǎn)成本高等諸多弊端，而且防腐性能絕對(duì)超過熱鍍鋅和熱噴鋅。它對(duì)鋼鐵材料提供兩種方式的保護(hù)。
主要保護(hù)：陰極保護(hù)作用
ZJCX6000的干膜涂層內(nèi)含有96%以上的純鋅，足以保證為鋼鐵表面提供極好的陰極保護(hù)，長達(dá)6000小 時(shí)的鹽霧試驗(yàn)結(jié)果證明，即使在極其苛刻的侵蝕環(huán)境下，ZJCX6000仍能長期犧牲其本身而對(duì)鋼鐵表面形成保護(hù)，其保護(hù)作用與熱鍍鋅和熱噴鋅完全相同。
被動(dòng)保護(hù)：屏障式保護(hù)作用
當(dāng)ZJCX6000涂層被氧化時(shí)，會(huì)在表面形成一層鋅鹽來提供屏障保護(hù)的同時(shí)，涂層中的粘結(jié)劑也提供一層附加的屏障保護(hù)，由此又減緩了鋅的氧化。所以，ZJCX6000的防腐性能遠(yuǎn)比噴鋅（鋁）、熱浸鋅及其它富鋅涂料優(yōu)秀。
通俗地講，ZJCX6000 涂料是用約4%的特殊粘結(jié)劑將96%的超細(xì)鋅粉牢固地附著在鋼鐵表面，并能提供長效保護(hù)的一種新技術(shù)。
1）ZJCX6000鋅基涂鍍涂料產(chǎn)品的組成
ZJCX6000涂料是由純度達(dá)到99.9%的超細(xì)鋅粉、揮發(fā)性溶劑和有機(jī)樹脂三部分制成的單組分冷鍍鋅系統(tǒng)。
與一般雙組分富鋅涂料或其它許多單組分涂料相比，ZJCX6000涂料中的鋅含量極高（干膜中鋅含量高達(dá)96%以上）而且不含任何鉛、鎘、鉻等重金屬成分；揮發(fā)性溶劑中不含甲苯、二甲苯、一氯甲烷或甲乙酮等有害溶劑。
2）ZJCX6000涂料的優(yōu)點(diǎn)：
①使用方便：單組分包裝，可以采用刷（滾）涂、有氣噴涂、無所噴涂浸涂或靜電噴涂，也可以使用ZJCX6000涂料噴罐包裝進(jìn)行噴涂。
②施工靈活：不僅可以在車間里涂裝施工，也可以在室外現(xiàn)場(chǎng)涂裝施工。
③維護(hù)更新：可以應(yīng)用在熱浸鋅鋼構(gòu)析的重涂和維護(hù)更新；對(duì)舊的鋼結(jié)構(gòu)維修工程，去除鋼表面油污和浮銹后，ZJCX6000涂料可以涂裝在銹蝕的鋼結(jié)構(gòu)表面上。
④隨時(shí)翻新：可在舊的ZJCX6000涂料涂層表面涂裝新的ZJCX6000涂料層，而且舊的ZJCX6000涂層會(huì)被重新溶解，與新的ZJCX6000涂層融合為單一的ZJCX6000涂層，維修極為方便，而且節(jié)約費(fèi)用。
⑤頂涂色漆：當(dāng)需要涂裝面漆時(shí)，ZJCX6000涂料是優(yōu)異的底漆，這種多層的涂層系統(tǒng)保護(hù)年限=（ZJCX6000涂料保護(hù)年限+面漆保護(hù)年限）×1.8～2.5。除醇酸類涂料外，ZJCX6000涂料可與多種涂料有極好的配套性。
⑥韌性加抗磨性：ZJCX6000涂料層具有優(yōu)良的柔韌性和很強(qiáng)的抗機(jī)械磨損性能。
⑦附著力極佳：試驗(yàn)證明ZJCX6000涂料與鋼結(jié)構(gòu)表面具有機(jī)械結(jié)合和化學(xué)結(jié)合優(yōu)良的附著力，即使受到磨損破壞，ZJCX6000鋅基涂鍍涂料也不會(huì)剝落。
⑧環(huán)保產(chǎn)品：ZJCX6000涂料產(chǎn)品可以與飲用水接觸。
三、工藝過程：
1、舊管線：施工開始→全線試壓→外補(bǔ)漏→開挖操作坑→管線清洗→修補(bǔ)→內(nèi)防腐→自然養(yǎng)護(hù)→試壓→投產(chǎn)。
2、新管線：施工開始→開挖操作坑→管線清理→內(nèi)防腐→自然養(yǎng)護(hù)→投產(chǎn)。
3、設(shè)備：發(fā)射倉、收集倉、清管器、涂敷器、跟蹤儀。
4、動(dòng)力：空氣壓縮機(jī)，排量12m3/min。
四、工藝特點(diǎn)
1、不開挖、占地少、無污染、一次修復(fù)可達(dá)幾公里；
2、補(bǔ)層整體性能好、質(zhì)量可靠；
3、施工成本低；
4、內(nèi)襯層連續(xù)、無焊縫、接口等易腐蝕的薄弱點(diǎn)；
5、內(nèi)襯層光滑、減小磨阻；
6、經(jīng)過修復(fù)的管道耐腐蝕、耐磨損
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