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低温型FBE环氧粉末管道防腐层研究性

时间:2017-05-25 14:58   作者:兴松钢管 点击:

FBE是一种热固化环氧树脂,可以作为单独的防腐层和三层PE系统中的底层,在管道方面的应用已有50多年的历史。单独的FBE 防腐层通常的涂敷温度为230℃-240℃;当作为PE系统中的底层应用时,通常的涂敷温度为200℃。

 

FBE在喷涂之前需要将管道预热,以便保证环氧粉末能够熔化且具有流动性,并在规定时间内固化。常规的FBE需要将管道预热200℃以上,粉末熔化和流动的同时产生反应,形成保护膜层。因此,优质的管道涂层必须使粉末在反应和黏度延展性方面达到良好的平衡。

 

随着环氧树脂技术的发展,如今许多研究者正努力开发一种在低温条件下能够保证各种性能达到较好平衡的粉末。管道的预热温度降低50℃就意味着将会减少20%到30%能量的消耗,较低的预热温度能够使带涂层的管道迅速冷却,从而可以减少三层PE或聚丙烯在涂装过程中聚烯烃的消耗。

 

另外,随着北美MCKenzie Delta管线和澳大利亚PNG管线的启动,各个公司正在努力研究X80高强钢的使用。在常规的FBE涂敷温度下,该钢材的拉伸强度会受到影响。因此,对于此类高强钢要求采用低温加热来进行防腐层的涂敷。

 
 
 

 

测  试

 
 
1.1 实验室测试
 
 

为低温涂敷条件设计的FBE配方符合CSA Z245.20-02的标准。对将要喷涂粉末的钢板进行喷砂除锈,达到Sa2.5级表面清洁度(SSPC-SP10/NACE No.2),禁止使用其他方式进行表面预处理。钢板在喷涂之前要在特定温度下进行预热,温度控制在140℃到200℃之间,采用静电喷枪进行粉末喷涂。涂层的第三方测试由得克萨斯州休斯顿的I.T.I.实验室执行,他们对在190℃条件下喷涂在钢板上的涂层进行测试。

 
 
 

 

 
1.2 工厂测试
 
 

工厂测试的对象为三层PE底层的新型低温FBE,喷涂在螺旋焊缝钢管(直径为24英寸,壁厚为7.9毫米)上。按照标准,喷涂的速度为1.7m/min,FBE层厚度为100微米。胶粘剂的厚度为300微米,三层PE防腐层的总厚度为3.5毫米。根据研究,喷涂温度控制在150℃和160℃之间。该测试的首要目的是测试该粉末对三层PE系统的益处以及在节能方面的优点。

 
 
 

 

 

 结  果

 

 

 

表1 按照CSA Z245.20-02的测试结果

测试

24小时CDT@

65±3℃,3.5V DC

接受指标

最大半径6.5mm

试样编号

3

测试方法

CSA   Z245.20-02

12.7条

28天CDT@

20+3℃,-1.5V DC

断面孔隙率

界面孔隙率

抗弯曲性3%pd@

-30℃*

最大半径8.5mm

1-4级

无裂纹

3

3

3

5

12.8条

12.10条

12.11条

抗1.5J冲击(-30℃)

抗疲劳性

CDT

无缺陷

无裂纹

3

3

12.12条

12.13条

24h附着力@75±3℃

1-3级

3

12.14条

 

* % pd: percentage per pipe diameter   CDT: cathodic disbond test

 

 分析: 表1列出FBE涂层按照CSA Z245、20-02标准的测试结果

 

表2  190℃涂敷的低温FBE的阴极剥离测试结果

持续时间

试样

平均膜厚(mm)

平均剥离半径(mm)

24h

(24h   3.5V)

28d

(28d   1.5V)

1

2

3

1

2

3

0.43

0.46

0.46

0.48

0.51

0.43

单独的

2.7

1.9

1.8

1.9

3.0

2.6

联合的

2.1

2.5

 

表3  190℃涂敷的低温FBE在-30℃时的抗弯曲性测试结果

试样

1

2

3

4

5

平均膜厚(mm)

0.46

0.43

0.33

0.46

0.36

%pd@-30℃

3.1

3.07

3.01

3.1

3.05

注释

通过-无裂纹

通过-无裂纹

通过-无裂纹

通过-无裂纹

通过-无裂纹

 

分析:表2,表3所有结果都显示涂层满足标准要求。甚至超过了CSA Z145.20-02对单独FBE防腐蚀层的要求。其明显的优势四涂敷温度比传统的FBE防腐蚀层低50℃,而性能方面没有任何影响。

 

表4  低温FBE的抗阴极剥离测试结果

测试温度(℃)

剥离半径(mm)

180

200

28dCDT@65±3℃,3.5V DC

4.0

3.5

28dCDT@20±3℃,1.5V DC

6.0

3.5

 

分析:表4是在28d,180℃和200℃时的阴极剥离测试结果。从中可以看出,作为单独防腐层的新型FBE可以在180℃低温条件下涂敷

 

表5     FBE应用于 三层PE防腐层中的测试结果

涂敷温度

150℃

160℃

40kg拉力

通过

通过

剥离强度@23℃   (N/cm)

剥离强度@80℃   (N/cm)

381

171

374

174

24h CDT@65±3℃,

-3.5V   DC(mm)

4

5

75℃ 24h热水浸泡

75℃ 48h热水浸泡

无剥离

无剥离

无剥离

无剥离

 

分析:FBE在三层PE防腐层中的性能指标全部符合要求,而且涂敷温度可以降至150℃和160℃。

 

结  论

 
 
 

低温型FBE防腐层已经达到或超过了CSA Z245.20-02标准的要求。该FBE可以作为油气管道的独立防腐层也可以作为三层PE防腐层的底层。作为独立的防腐层,FBE能够在190℃的温度下实现涂敷;作为三层PE防腐层的底层,能够在150℃温度下实现涂敷,而对性能不产生任何影响。

 

该低温型FBE防腐层能够减少能量的消耗,在三层PE系统中,还能够减少PE的消耗;该低温型FBE防腐层有利于防腐层的环向补口,特别是能够减少环绕周期和防腐层上的应力;该低温型FBE防腐层适合于能够承受高压的高强度钢管道的防腐。

 
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