Profesjonell og omfattende analyse av stålrørs anti-korrosjonsbelegg

Stålrør er mye brukt i kjernefelt som olje- og gasstransport, kommunal vannforsyning og avløp, kjemiteknikk og kraftproduksjon. Servicemiljøet inkluderer jord, atmosfære, vannforekomster og svært etsende medier. Elektrokjemisk korrosjon er den primære årsaken til rørperforering, lekkasje og feil.

Anti-korrosjonsbelegg, som det sentrale tekniske middelet for å beskytte stålrør mot korrosjon, bestemmer direkte levetiden, driftssikkerheten og hele livssykluskostnaden for rørledningen. Følgende gir en faglig analyse fra tre dimensjoner: ingeniørmessig betydning, generelle krav til belegg, ordinære beleggtyper og egenskaper.

1. Avbryt korrosjonskretsen og undertrykk korrosjonsreaksjonen ved kilden

Korrosjonen av karbonstål er hovedsakelig elektrokjemisk. Det krever den kombinerte virkningen av tre elementer: elektrolytt, oksygen og anode-katodekrets. Anti-korrosjonsbelegget skaper en kontinuerlig og tett beskyttende film som isolerer stålsubstratet fra vann, oksygen, syrer, baser og salter, og blokkerer direkte reaksjonsveien for elektrokjemisk korrosjon; sink, aluminium og andre metallbelegg kan også aktivt hemme korrosjonen av underlaget gjennom den katodiske beskyttelseseffekten til offeranoden, selv om belegget er delvis skadet, kan det hindre korrosjonen i å spre seg.

2. Forleng levetiden betydelig og redusere totalkostnaden

Korrosjonshastigheten til vanlige karbonstålrør uten anti-korrosjonsbehandling kan nå 0.2 - 0.5 mm per år i naturlig jord, og perforering og lekkasje kan forekomme innen 3 - 5 år. Kvalifisert 3PE, fusjons-bundet epoksypulver, etc. anti-korrosjonsbelegg kan forlenge designlevetiden til rørene til 30 - 50 år, noe som reduserer kostnadene for utskifting av rørledninger, vedlikehold og nedetid betydelig, og de totale livssykluskostnadene kan reduseres med mer enn 40 %.

3. Sørg for driftssikkerhet og unngå lekkasjerisiko

Korrosjonsperforering kan føre til store sikkerhets- og velferdsulykker som olje- og gasseksplosjoner, lekkasje av giftige kjemiske medier, vannforsyningsavbrudd og miljøforurensning.

Anti-korrosjonsbelegg kan redusere sannsynligheten for korrosjonssvikt betraktelig og er kjernesikkerhetsbarrieren for høyt-trykk, brennbare og eksplosive og giftige medium transportrørledninger. De er også kjerneindikatorene for obligatorisk aksept i rørledningsteknikk.

4. Optimaliser transporteffektiviteten og reduser driftsenergiforbruket

Det innvendige anti-korrosjonsbelegget kan redusere rørveggens ruhet betydelig, redusere væskemotstanden og tendensen til avleiring, og forbedre effektiviteten til medium transport. For eksempel kan vannoverføringsrørledningen med epoksyharpiksforing øke vannoverføringseffektiviteten med 10 % til 15 % sammenlignet med det vanlige nakne røret. De energibesparende-fordelene ved langsiktig-pumpeoperasjoner er bemerkelsesverdige.

5. Overhold industriforskrifter og miljøvernkrav

Det er obligatoriske anti-korrosjonsstandarder på ulike områder som olje og gass, kommunale tjenester og drikkevann (f.eks. GB/T 23257, SY/T 0315, GB/T 17219 osv.). Et kompatibelt anti-korrosjonslag er en nødvendig betingelse for prosjektaksept; anti-korrosjonsbelegget på drikkevannsrørledninger må også oppfylle kravene til matkontaktsikkerhet for å forhindre at skadelige stoffer lekker ut og forurenser mediet.

Tatt i betraktning service- og konstruksjonsegenskapene til stålrør, må anti-korrosjonsbeleggene og de resulterende beleggene oppfylle følgende kjerneytelseskrav:

1. Kjernebeskyttende ytelse

• Motstand mot middels korrosjonpå: Den skal være kompatibel med det tilsvarende driftsmiljøet. Når du er i langvarig-kontakt med jord, ferskvann, sjøvann, syrer, alkalier, salter og olje- og gassmedier, skal det ikke forekomme feilfenomener som skumdannelse, avskalling eller rust.
• Motstand mot katodisk stripping:For nedgravde rørledninger brukes katodisk beskyttelse vanligvis i kombinasjon. Belegget må tåle påvirkning av katodisk strøm for å hindre at belegget flasses og bobler fra underlaget. Dette er en sentral vurderingsindikator for korrosjonsbeskyttelse av nedgravde rørledninger.
• Anti-gjennomtrengningsytelse: Belegget må ha lav porøsitet for å hindre penetrering av små molekyler som vann, oksygen og kloridioner, og for å unngå at korrosjonsmediet trenger inn gjennom belegget og kommer i kontakt med substratet.

2. Fysisk mekaniske egenskaper

• Vedheft: Dette er grunnlaget for alle eiendommer. Vanligvis bør peel-adhesjonen være større enn eller lik 5 MPa, og det sammensmeltede epoksypulverbelegget kan nå over 10 MPa; utilstrekkelig vedheft vil føre til at belegget flasser av i ark og mister sin beskyttende funksjon fullstendig.
• Slagfasthet og slitestyrke: Egnet for støt og friksjon under rørledningstransport, tilbakefylling og installasjon. For eksempel bør slagstyrken til 3PE-belegg være større enn eller lik 10 J for å unngå beleggskader i byggeperioden.
• Fleksibilitet og bøyemotstand:Egnet for bøyebehandling av stålrør. Belegget kan deformeres sammen med underlaget uten å sprekke eller flasse, og krever vanligvis ingen sprekker ved 1,5 grader til 3 graders bøyning.

3. Ytelse for miljømotstand

• Temperaturmotstand: Det konvensjonelle anti-korrosjonsbelegget kan brukes innenfor temperaturområdet -30 til 80 grader. For medium rørledninger med høy-temperatur må temperatur-bestandige belegg (som høytemperatur-FBE, 3PP) velges.
• Vær- og aldringsmotstand:For overliggende rørledninger må de tåle atmosfærisk aldring som ultrafiolett stråling, temperaturendringer og regneksponering. Det kreves at den kunstige akselererte aldringstesten varer i mer enn eller lik 1000 timer uten vesentlig puddering eller misfarging.
• Temperaturvariasjoner og fryse-motstand mot tine:Den er egnet for sesongmessige temperaturforskjeller og fryse-tiningssykluser. Belegget skal ikke ha problemer som sprekker, avskalling eller tap av vedheft.

4. Byggeprosessytelse

• Kompatibel med industrialisert samlebåndkonstruksjon (elektrostatisk sprøyting, ekstruderingsbelegg) eller -patching og reparasjonskonstruksjon på stedet (børstebelegg, høytrykkssprøyting);

• Konstruksjon av samlebånd krever rask herding, mens-konstruksjon på stedet krever normal temperaturherding og lav følsomhet for temperatur og fuktighet;

• Har utmerket kant- og hjørnedekning, og unngår svake beleggpunkter ved rørender, sveiser og spesielle-formede rørdeler;

• Mellomlagsvedheften mellom primer, mellomstrøk og toppstrøk er god, uten problemer med grunning eller avskalling.

5. Sikkerhet og miljøytelse

• Belegget av drikkevannsrørledninger må være i samsvar med standarder for matkontaktmateriale, og ingen giftige eller skadelige stoffer skal frigjøres i løpet av tjenesteperioden;

• Begrens bruken av belegg som inneholder høy-VOC og kreftfremkallende-belegg (som tradisjonelle belegg av kulltjærebek), og bruk fortrinnsvis -frie, høye-faststoffer, vann-baserte systemer;

• Belegget av nedgravde rørledninger må ha høy resistivitet for å redusere tapet av katodisk beskyttelsesstrøm og forbedre beskyttelseseffektiviteten.

• 

   

Basert på type beleggmateriale og konstruksjonsmetode, kan de vanlige stålrørs anti--korrosjonsbelegg klassifiseres i seks hovedkategorier, hver egnet for ulike servicescenarier og kostnadskrav:

1. Anti-korrosjonsbelegg av flytende belegg
Gjennom børsting, spraying eller valsebeleggingsmetoder kan det herdes ved romtemperatur eller ved lave temperaturer, egnet for-konstruksjon på stedet og små-batchproduksjon, og er den mest tradisjonelle formen for anti-korrosjon.

(1) Epoksy anti-korrosjonsbelegg
Den er basert på epoksyharpiks og er delt inn i løsemiddel-basert, ikke-løsningsmiddel-basert og vann-basert epoksy.

• Kjernefunksjoner:
• Utmerket vedheft, enestående kjemisk korrosjonsbestandighet, vannbestandighet og alkalisk motstand; Ulempen er dårlig værbestandighet, utsatt for pulverisering utendørs, mest brukt som primer eller nedgravde/vanntette belegg.

• Underinndelte kategorier:

1. Epoksy sink-rik grunning: Inneholder en stor mengde sinkpulver, med både barrierebeskyttelse og katodisk beskyttelsesfunksjon, med sterk saltspraymotstand, som er den foretrukne primeren for atmosfæriske og nedgravde rørledninger;
2. Epoksykulltjæreasfaltbelegg:Epoksyharpiks + kulltjæreasfalt, motstandsdyktig mot jordkorrosjon og utmerket vannmotstand, lav pris, en gang mye brukt i nedgravd vannforsyning og drenering, gassrørledninger; på grunn av tilstedeværelsen av kreftfremkallende polysykliske aromatiske hydrokarboner, har det gradvis blitt begrenset i bruk;
3. Ikke-løsningsmiddelepoksybelegg: 100 % fast innhold, null VOC, kan være tykt-belagt på en gang, tett belegg uten nålehull, egnet for anti-korrosjon av indre og ytre vegger av stålrør, spesielt egnet for drikkevann og kjemiske medium transportrørledninger.

(2) Anti-polyuretan-korrosjonsbelegg
Den er delt inn i to typer: alifatisk og aromatisk. Det viktigste filmdannende materialet- er polyuretanharpiks.

• Nøkkelfunksjoner:God fleksibilitet,-slitasjebestandig, vann-bestandig, syre- og alkalikorrosjonsbestandig-; Alifatisk polyuretan har utmerket værbestandighet og kan brukes direkte som toppstrøk for utendørs overliggende rørledningsoverflater. Vedheften er litt dårligere enn epoksy, og ytelsen til å motstå sterke løsemidler er gjennomsnittlig.
• Applikasjonsscenarier:Overhead pipeline topplakk, kjemiske rørledninger, rørledninger i lav-temperaturmiljøer for anti-korrosjon.

(3) Glassflak anti-korrosjonsbelegg
Tilsett tynne glassflak til epoksyharpiks eller vinylesterharpiks.

• Nøkkelfunksjoner:Glassflakene er stablet parallelt i belegget for å danne en "labyrinteffekt", som forbedrer anti-permeasjonsytelsen betydelig sammenlignet med vanlig epoksy, og har enestående motstand mot sterke syrer, sterke alkalier og etsende medier; Ulempen er at belegget er sprøtt, og motstanden mot slag og bøyning er gjennomsnittlig.
• Applikasjonsscenarier:Kjemiske avløpsrørledninger, avsvovlingsrørledninger, sjøvannstransportrør, etc., i miljøer med sterk korrosjon.

2. Fusjons-bundet epoksypulverbelegg (FBE)

Den tilhører pulverlakkeringssystemet og er kjernen underliggende teknologi for industriell rørlednings korrosjonsbeskyttelse.

• Byggeprosess: Etter at stålrøret er utsatt for kuleblåsing for rustfjerning, forvarmes det til 180-220 grader. Epoksypulveret påføres jevnt gjennom elektrostatisk sprøyting, og restvarmen fra stålrøret smelter og jevner ut belegget, så stivner det til en film.

• Nøkkelfunksjoner:

1. Ekstremt sterk vedheft. Avskallingsstyrken er vanligvis større enn eller lik 10 MPa. Den har utmerket katodisk strippingsmotstand og utmerket kompatibilitet med katodisk beskyttelse;
2. Belegget er jevnt og tett, med svært lav pinhole rate.Den har utmerket motstand mot jord, vann og kjemisk korrosjon;
3. Løsemiddelfri-og miljøvennlig.Driftstemperaturområdet er bredt (konvensjonell type: -30-100 grader, høytemperaturtype: opptil 150 grader);
4. God dekning i kanter og hjørner, og beleggtykkelsen ved sveisesømmer er jevn.

• Begrensninger: Dårlig slagfasthet og slitestyrke, ikke motstandsdyktig mot ultrafiolette stråler, og kan ikke brukes direkte i overliggende miljøer.

• Søknadscenarier:Olje- og gassrørledninger for langdistanse-, stålrør for kommunal vannforsyning og avløp, kjemiske rørledninger, og det er også det underliggende kjernelaget i 3PE/3PP-belegg.

3. Polyolefin-belagt anti-korrosjonsbelegg (2PE/3PE, 2PP/3PP)
Polyolefinmaterialet er belagt på overflaten av stålrøret gjennom ekstruderingsprosessen, som er den vanlige anti-korrosjonsløsningen for nedgravde-langdistanserørledninger for tiden. Blant dem er strukturen med tre-lag den mest brukte.

(1) Tre-lags polyetylenbelegg (3PE)

• Tre-lagsstruktur (fra innsiden til utsiden):Innerlag: smeltet epoksypulver (som gir vedheft og korrosjonsbestandighet) + Mellomlag: kopolymerlim (oppnår binding mellom lag) + Ytre lag: polyetylen med høy-tetthet (HDPE) (gir mekanisk styrke, slitestyrke, isolasjonsytelse).

• Kjernefunksjoner:Det mest balanserte anti--korrosjonssystemet, som kombinerer høy vedheft av epoksy, katodisk strippemotstand og høy mekanisk styrke, høy isolasjon og vann- og slitestyrke til polyetylen; Designlevetiden kan nå 30-50 år, utmerket motstand mot jordstress, støt og slitasje, lav katodisk strippinghastighet;
•  
• Begrensninger:Høy investering i konstruksjonsproduksjonslinje, høye vanskeligheter med-reparasjon av skjøter på stedet; Lang-brukstemperatur Mindre enn eller lik 80 grader, ikke motstandsdyktig mot ultrafiolette stråler.
• Applikasjonsscenarier:Langdistanse olje- og gassoverføringsrørledninger, kommunal nedgravd vannforsyning og drenering, hovedgassrørledninger, som er den foretrukne anti-korrosjonsformen for nedgravde stålrør i Kina.

(2) Tre-lags polypropylenbelegg (3PP)

Strukturen er den samme som 3PE, men det ytre laget er erstattet med polypropylen.

• Funksjoner: Temperaturmotstandsytelsen er bedre enn 3PE, og den langsiktige-driftstemperaturen kan nå 110 grader. Den har høyere stivhet og slitestyrke; seigheten ved lav-temperatur er dårlig, og den er tilbøyelig til å sprekke ved -5 grader eller lavere, så den er ikke egnet for kalde områder.
• Applikasjonsscenarier: Rørledninger for høy-temperatur for transport av råolje og varmtvann.

4. Metall-basert anti-korrosjonsbelegg
Ved å bruke et metallbelegg som anti-korrosjonslag, har den de doble funksjonene som barrierebeskyttelse og katodisk offeranodebeskyttelse.

(1) Varm-forsinkende belegg

• Behandle: Etter syrevasking av stålrøret og etter-beleggingsbehandling, senkes det ned i smeltet sink ved en temperatur på rundt 450 grader, og danner et sink-jernlegeringslag og et rent sinklag på overflaten.
• Kjernefunksjon: Dobbel beskyttelsesmekanisme, det tette sinklaget gir barrierebeskyttelse, og sinkens elektrodepotensial er lavere enn for jern, noe som gjør at det skadede området kan beskyttes av offeranoden; prosessen er moden, kostnadene er moderate, og levetiden i utendørs atmosfærisk miljø kan nå 10 til 20 år.
• Begrensninger: Ujevn beleggtykkelse, tynnere ved sveisesømmer; dårlig korrosjonsbestandighet mot syre-, alkali- og jord med mye-salt; vanskelig å senke stålrør med stor-diameter.
• Applikasjonsscenarier: Kommunale vannforsyningsrør med liten-diameter, brannbeskyttelsesrør, strømledningsrør, drivhusrør osv. Det er den mest brukte anti-korrosjonsmetoden for stålrør med liten-diameter i sivile og kommunale applikasjoner.

(2) Termisk sprøytet sink/aluminiumbelegg

• Behandle:Sink- eller aluminiumtråder smeltes og forstøves gjennom lysbuesprøyting eller flammesprøyting, og deretter sprayes på overflaten av stålrøret for å danne et metallbelegg. Overflaten er fylt med forseglingsmaling for å fylle porene.
• Kjernefunksjoner:Langvarig- katodisk beskyttelseseffekt, utmerket motstand mot atmosfærisk og sjøvannskorrosjon, med en levetid på opptil 20 år; kan bygges på-stedet, egnet for rør med stor-diameter, uregelmessig-form og reparasjonsprosjekter.
• Begrensninger:Belegget har høy porøsitet, og må ledsages av forseglingsmaling; Konstruksjonseffektiviteten er lav, og kostnadene er høyere enn-varmforsinking.
• Applikasjonsscenarier:Kryss-sjørørledninger, store utendørs kystrørledninger og stålrør for vannbeskyttelse.

5. Høy-spesielt anti-korrosjonsbelegg

(1) Spray polyuretanelastomerbelegg

• Behandle:De to-komponentmaterialene blandes av et dedikert utstyr og reagerer raskt og herder, og danner en film i løpet av noen få sekunder.
• Nøkkelfunksjoner:Herdehastigheten er ekstremt høy, uten henging under vertikal og topp overflatekonstruksjon, og den kan påføres tykt i ett lag; den har utmerket fleksibilitet, enestående slagfasthet, slitestyrke og sprekkmotstand; den er motstandsdyktig mot vann, syre og alkali, salttåke, og har lav følsomhet for fuktighet under konstruksjon.
• Begrensninger:Material- og utstyrskostnadene er høye, og kravene til grunnoverflatebehandlingen er ekstremt høye, og kontrollen av vedheft er vanskelig.
• Applikasjonsscenarier:Anti-korrosjon for kloakkrørledninger, kjemiske rørledninger, spesial-rørbeslag og-reparasjon på stedet av rørledningsbeskyttende-korrosjonslag.

(2) Keramisk slitasjebestandig-og anti-korrosjonsbelegg

Belegget er laget med epoksyharpiks som basismateriale, og inkluderer keramiske mikroperler, silisiumkarbid og andre harde fyllstoffer. Den har høy hardhet og utmerket slitestyrke og anti-korrosjonsegenskaper. Den brukes hovedsakelig til innvendig vegg-anti-korrosjon av rørledninger som transporterer medier som inneholder faste partikler som gjørme, mineraloppslemming og kullpulver.

6. Spesialbelegg for innvendig anti-korrosjon av stålrør

For å oppfylle kravene til intern middels korrosjon og motstandsreduksjon, i tillegg til løsemiddelfri -epoksy og polyurea, er det to vanlige interne anti-korrosjonsmetoder:

• Sementmørtelforing:Belagt på den indre veggen av stålrøret gjennom sentrifugalprosess, har det ekstremt lave kostnader, er miljøvennlig og hygienisk, motstandsdyktig mot vannkorrosjon og kan beskytte vannkvaliteten. Det er den vanlige interne anti-korrosjonsmetoden for vannforsynings- og dreneringsrør med stor-diameter. Imidlertid er dens ulempe høy sprøhet, dårlig slagfasthet og lett sprekkdannelse.
• Foring av epoksyharpiks av mat-kvalitet:Samsvarer med hygienestandarder for drikkevann, med en glatt innervegg, lav motstand og mindre belegg. Den kombinerer anti-korrosjon og reduksjon av motstand, og brukes til kommunal vannforsyning og direkte drikkevannsrørledninger.

7. Kjerneprinsipper for utvelgelse
Valget av anti-korrosjonsbelegg for stålrør bør være basert på en omfattende vurdering av servicemiljøet (nedgravd/overhead/vannbåren/korrosjonskvalitet), driftsparametere (temperatur, trykk, medium), konstruksjonsforhold og den totale livssykluskostnaden.

Generelt følger den komposittdesignlogikken om å "sikre vedheft og korrosjonsmotstand i bunnlaget, og sikre mekanisk styrke og miljøtoleranse i det ytre laget".