Profesionalna i sveobuhvatna analiza antikorozivnih premaza za čelične cijevi

Čelične cijevi naširoko se koriste u ključnim poljima kao što su transport nafte i plina, gradska vodoopskrba i odvodnja, kemijsko inženjerstvo i proizvodnja električne energije. Uslužno okruženje uključuje tlo, atmosferu, vodena tijela i visoko korozivne medije. Elektrokemijska korozija primarni je uzrok perforacije cijevi, curenja i kvara.

Antikorozivni premazi, kao osnovno tehničko sredstvo za zaštitu čeličnih cijevi od korozije, izravno određuju vijek trajanja, radnu sigurnost i troškove cijelog životnog ciklusa cjevovoda. Sljedeće pruža stručnu analizu iz tri dimenzije: inženjerski značaj, opći zahtjevi za premaze, glavne vrste premaza i karakteristike.

1. Prekinite krug korozije i potisnite reakciju korozije na njenom izvoru

Korozija ugljičnog čelika je uglavnom elektrokemijska. Zahtijeva kombinirano djelovanje triju elemenata: elektrolita, kisika i anode-katodnog kruga. Anti{3}}premaza od korozije stvara kontinuirani i gusti zaštitni film koji izolira čeličnu podlogu od vode, kisika, kiselina, baza i soli, izravno blokirajući reakcijski put elektrokemijske korozije; cink, aluminij i drugi metalni premazi također mogu aktivno inhibirati koroziju podloge putem katodnog zaštitnog učinka žrtvene anode, čak i ako je premaz djelomično oštećen, može spriječiti širenje korozije.

2. Značajno produžite radni vijek i smanjite ukupne troškove

Brzina korozije običnih cijevi od ugljičnog čelika bez -tretmana protiv korozije može doseći 0.2 - 0.5 mm godišnje u prirodnom tlu, a do perforacije i curenja može doći unutar 3 - 5 godina. Kvalificirani 3PE, fuzijski-vezani epoksidni prah, itd. anti-korozijski premazi mogu produžiti projektirani životni vijek cijevi na 30 - 50 godina, značajno smanjujući troškove zamjene cjevovoda, održavanja i zastoja, a ukupni troškovi životnog ciklusa mogu se smanjiti za više od 40%.

3. Osigurajte radnu sigurnost i izbjegnite rizike curenja

Perforacija uslijed korozije može dovesti do velikih nesreća za sigurnost i javno dobro kao što su eksplozije nafte i plina, istjecanje otrovnih kemijskih medija, prekid opskrbe vodom i onečišćenje okoliša.

Anti{0}}premazi protiv korozije mogu značajno smanjiti vjerojatnost kvara uslijed korozije i temeljna su sigurnosna barijera za visokotlačne, zapaljive i eksplozivne te cjevovode za transport toksičnih medija. Oni su također ključni pokazatelji za obvezno prihvaćanje u inženjerstvu cjevovoda.

4. Optimizirajte učinkovitost transporta i smanjite radnu potrošnju energije

Unutarnji premaz protiv-korozije može značajno smanjiti hrapavost stijenke cijevi, smanjiti otpor tekućine i tendenciju stvaranja kamenca te povećati učinkovitost transporta medija. Na primjer, cjevovod za prijenos vode s oblogom od epoksidne smole može povećati učinkovitost prijenosa vode za 10% do 15% u usporedbi s običnom golom cijevi. Prednosti-uštede energije dugotrajnih-operacija crpljenja su izvanredne.

5. Pridržavajte se industrijskih propisa i zahtjeva za zaštitu okoliša

Postoje obavezni standardi protiv-korozije u raznim područjima kao što su nafta i plin, komunalne usluge i pitka voda (npr. GB/T 23257, SY/T 0315, GB/T 17219 itd.). Odgovarajući antikorozivni sloj nužan je uvjet za prihvaćanje projekta; premaz protiv -korozije cjevovoda za pitku vodu također treba zadovoljiti sigurnosne zahtjeve u kontaktu s hranom kako bi se spriječilo ispiranje štetnih tvari i onečišćenje medija.

Uzimajući u obzir karakteristike upotrebe i konstrukcije čeličnih cijevi, anti{0}}premazi protiv korozije i rezultirajući premazi moraju ispunjavati sljedeće osnovne zahtjeve za rad:

1. Zaštitna izvedba jezgre

• Otpornost na srednju korozijuna: Trebao bi biti kompatibilan s odgovarajućim radnim okruženjem. U dugotrajnom -doticaju s tlom, slatkom vodom, morskom vodom, kiselinama, alkalijama, solima i uljnim i plinskim medijima, ne bi trebalo biti kvarova kao što su pjenjenje, ljuštenje ili hrđanje.
• Otpornost na katodno skidanje:Za ukopane cjevovode, katodna zaštita se obično koristi zajedno. Premaz mora biti u stanju izdržati djelovanje katodne struje kako bi se spriječilo ljuštenje premaza i stvaranje mjehurića sa podloge. Ovo je ključni pokazatelj za procjenu zaštite od korozije ukopanih cjevovoda.
• Anti{0}}propustljivost: Prevlaka mora imati nisku poroznost kako bi se spriječilo prodiranje malih molekula kao što su voda, kisik i kloridni ioni te kako bi se izbjeglo prodiranje korozivnog medija kroz prevlaku i kontakt s podlogom.

2. Fizikalna mehanička svojstva

• Prianjanje: Ovo je temelj svih svojstava. Općenito, adhezija na ljuštenje treba biti veća od ili jednaka 5 MPa, a fuzijski-povezani epoksidni praškasti premaz može doseći preko 10 MPa; nedovoljno prianjanje uzrokovat će ljuštenje premaza u pločama i potpuni gubitak zaštitne funkcije.
• Otpornost na udarce i habanje: Prikladno za udarce i trenje tijekom transporta cjevovoda, zatrpavanja i postavljanja. Na primjer, udarna čvrstoća 3PE premaza trebala bi biti veća ili jednaka 10 J kako bi se izbjeglo oštećenje premaza tijekom razdoblja izgradnje.
• Fleksibilnost i otpornost na savijanje:Prikladno za obradu čeličnih cijevi savijanjem. Premaz se može deformirati zajedno s podlogom bez pucanja ili ljuštenja i obično ne zahtijeva pukotine pri savijanju od 1,5 do 3 stupnja.

3. Otpornost na okoliš

• Otpornost na temperaturu: Konvencionalni antikorozivni premaz primjenjiv je u rasponu temperatura od -30 do 80 stupnjeva. Za visoko{5}}temperaturne srednje cjevovode potrebno je odabrati temperaturno-otporne premaze (kao što su visokotemperaturni FBE, 3PP).
• Otpornost na vremenske uvjete i starenje:Za nadzemne cjevovode, oni moraju izdržati atmosfersko starenje kao što je ultraljubičasto zračenje, promjene temperature i izloženost kiši. Potrebno je da test umjetnog ubrzanog starenja traje više od ili jednako 1000 sati bez značajnog raspršivanja ili promjene boje.
• Temperaturne varijacije i otpornost na smrzavanje-odmrzavanje:Pogodan je za sezonske temperaturne razlike i cikluse smrzavanja-odmrzavanja. Premaz ne bi trebao imati problema kao što su pucanje, ljuštenje ili gubitak prianjanja.

4. Izvedba procesa gradnje

• Kompatibilan s konstrukcijom industrijske proizvodne trake (elektrostatsko raspršivanje, nanošenje ekstruzijom) ili konstrukcijom -krpanja i popravka na licu mjesta (nanošenje četkom, raspršivanje bez zraka);

• Konstrukcija na montažnoj traci zahtijeva brzo stvrdnjavanje, dok izgradnja na-gradilištu zahtijeva stvrdnjavanje pri normalnoj temperaturi i nisku osjetljivost na temperaturu i vlagu;

• Posjeduje izvrsnu sposobnost pokrivanja rubova i kutova, izbjegavajući slabe točke premaza na krajevima cijevi, zavarene spojeve i posebno{0}}oblikovane spojeve cijevi;

• Međuslojno prianjanje između temeljnog premaza, međusloja i završnog premaza je dobro, bez problema s grickanjem temeljnog sloja ili ljuštenjem međusloja.

5. Sigurnost i učinak na okoliš

• Premaz cjevovoda za pitku vodu mora biti u skladu sa standardima za materijale koji dolaze u dodir s hranom i ne smiju se ispuštati otrovne ili štetne tvari tijekom njihova trajanja;

• Ograničite upotrebu premaza s visokim -VOC-om i kancerogenim-masima (kao što su tradicionalni premazi od katrana ugljena) i po mogućnosti usvojite sustave na bazi vode{-bez otapala, s visokim-krutim sadržajem-;

• Premaz ukopanih cjevovoda mora imati visoku otpornost kako bi se smanjio gubitak struje katodne zaštite i poboljšala učinkovitost zaštite.

• 

   

Na temelju vrste materijala za oblaganje i metode izrade, glavni antikorozivni premazi za čelične cijevi mogu se klasificirati u šest glavnih kategorija, od kojih je svaka prikladna za različite scenarije usluge i zahtjeve troškova:

1. Tip tekućeg premaza protiv -korozije
Metodama premazivanja četkom, raspršivanjem ili valjkom, može se očvrsnuti na sobnoj temperaturi ili na niskim temperaturama, pogodno za-gradnju na licu mjesta i proizvodnju malih-serija, i najtradicionalniji je oblik anti-korozije.

(1) Epoksidni premaz protiv -korozije
Temelji se na epoksidnoj smoli i dijeli se na tipove epoksida na bazi-otapala, na bazi{-otapala-i na bazi-vode.

• Osnovne značajke:
• Izvrsno prianjanje, izvanredna otpornost na kemijsku koroziju, otpornost na vodu i otpornost na alkalije; Nedostatak je slaba otpornost na vremenske uvjete, sklonost prskanju na otvorenom, uglavnom se koristi kao temeljni premaz ili ukopani/vodootporni premazi.

• Podijeljene kategorije:

1. Epoksidni temelj-bogat cinkom: Sadrži veliku količinu cinkovog praha, ima funkciju zaštite barijere i katodne zaštite, s jakom otpornošću na raspršivanje soli, što je poželjan temeljni premaz za atmosferske i ukopane cjevovode;
2. Epoksidni asfaltni premaz od katrana ugljena:Epoksidna smola + kameni katran asfalt, otporan na koroziju tla i izvrsnu otpornost na vodu, niske cijene, nekoć naširoko korišten u podzemnoj vodoopskrbi i odvodnji, plinovodima; zbog prisutnosti kancerogenih policikličkih aromatskih ugljikovodika postupno se ograničava u uporabi;
3. Epoksidni premaz bez{0}}otapala: 100% čvrsti sadržaj, nula VOC-a, može se premazati debelo-odjednom, gust premaz bez rupa, pogodan za-antikorozivne unutarnje i vanjske stijenke čeličnih cijevi, posebno pogodan za cjevovode za transport pitke vode i kemijskog medija.

(2) Poliuretanski premaz protiv -korozije
Dijeli se na dvije vrste: alifatski i aromatski. Glavni materijal-koji stvara film je poliuretanska smola.

• Ključne karakteristike:Dobra fleksibilnost, otporan-na habanje,-vodootporan, otporan-na kiselu i alkalnu koroziju; Alifatski poliuretan ima izvrsnu otpornost na vremenske uvjete i može se izravno koristiti kao završni premaz za vanjske površine nadzemnih cjevovoda. Adhezija je nešto slabija od epoksida, a otpornost na jaka otapala je prosječna.
• Scenariji primjene:Završni premaz nadzemnih cjevovoda, kemijski cjevovodi, cjevovodi u okruženjima niske-temperature za-antikorozije.

(3) Antikorozivni premaz od staklenih ljuskica-
Dodajte tanke staklene ljuskice epoksidnoj smoli ili smoli vinil estera.

• Ključne karakteristike:Staklene ljuskice naslagane su paralelno u premazu kako bi se stvorio "efekt labirinta", koji značajno poboljšava učinak protiv-prodiranja u usporedbi s običnim epoksidom i ima izvanrednu otpornost na jake kiseline, jake lužine i korozivne medije; nedostatak je što je premaz krt, a njegova otpornost na udarce i savijanje je prosječna.
• Scenariji primjene:Cjevovodi za kemijske otpadne vode, cjevovodi za odsumporavanje, cjevovodi za transport morske vode, itd., u okruženjima s jakom korozijom.

2. Epoksi{1}}povezani premaz u prahu (FBE)

Pripada sustavu praškastog premazivanja i temeljna je tehnologija za zaštitu industrijskih cjevovoda od korozije.

• Proces izgradnje: Nakon što je čelična cijev podvrgnuta pjeskarenju za uklanjanje hrđe, prethodno se zagrijava na 180-220 stupnjeva. Epoksidni prah ravnomjerno se nanosi elektrostatskim raspršivanjem, a zaostala toplina čelične cijevi topi i izravnava premaz, a zatim se skrućuje u film.

• Ključne značajke:

1. Izuzetno jako prianjanje. Snaga ljuštenja obično je veća ili jednaka 10 MPa. Ima izvrsnu otpornost na katodno skidanje i izvrsnu kompatibilnost s katodnom zaštitom;
2. Premaz je jednoličan i gust, s vrlo niskom stopom rupica.Ima izvrsnu otpornost na tlo, vodu i kemijsku koroziju;
3. Bez{0}}otapala i ekološki prihvatljiv.Raspon radne temperature je širok (konvencionalni tip: -30-100 stupnjeva, visokotemperaturni tip: do 150 stupnjeva);
4. Dobra pokrivnost na rubovima i kutovima, a debljina premaza na zavarenim šavovima je ujednačena.

• Ograničenja: Slaba otpornost na udarce i habanje, nije otporan na ultraljubičaste zrake i ne može se izravno koristiti u okruženjima iznad glave.

• Primjenascenariji:Naftni i plinski-cjevovodi, čelične cijevi za gradsku vodoopskrbu i odvodnju, kemijski cjevovodi, a također je i temeljni sloj 3PE/3PP premaza.

3. Premazi protiv -korozije obloženi poliolefinom (2PE/3PE, 2PP/3PP)
Poliolefinski materijal nanosi se na površinu čelične cijevi postupkom ekstruzije, što je trenutačno glavno rješenje protiv-korozije za ukopane dugo{1}}cjevovode. Među njima, tro-slojna struktura je najčešće korištena.

(1) Tro-slojna polietilenska prevlaka (3PE)

• Tro{0}}slojna struktura (iznutra prema van):Unutarnji sloj: stopljeni epoksidni prah (omogućuje prianjanje i otpornost na koroziju) + Srednji sloj: kopolimerno ljepilo (postizanje međuslojnog povezivanja) + Vanjski sloj: polietilen visoke -gustoće (HDPE) (omogućuje mehaničku čvrstoću, otpornost na habanje, izolacijska svojstva).

• Osnovne karakteristike:Najuravnoteženiji ukopani anti{0}}sustav protiv korozije, koji kombinira visoko prianjanje epoksida, otpornost na katodno skidanje i visoku mehaničku čvrstoću, visoku izolaciju te otpornost na vodu i habanje polietilena; Projektirani životni vijek može doseći 30-50 godina, izvrsna otpornost na opterećenje tla, udarce i habanje, niska katodna stopa skidanja;
•  
• Ograničenja:Velika ulaganja u građevinsku proizvodnu liniju, velike poteškoće u -popravci spojeva na gradilištu; Temperatura-dugotrajne upotrebe Manja ili jednaka 80 stupnjeva, nije otporan na ultraljubičaste zrake.
• Scenariji primjene:Naftovodi i plinovodi za prijenos nafte i plina na velike udaljenosti, opskrba i odvodnja pod vodom pod zemljom, glavni plinovodi, koji su preferirani anti{1}}format protiv korozije za ukopane čelične cijevi u Kini.

(2) Tro-slojna polipropilenska prevlaka (3PP)

Struktura je ista kao 3PE, ali je vanjski sloj zamijenjen polipropilenom.

• Značajke: Otpornost na temperaturu bolja je od 3PE, a dugoročna-radna temperatura može doseći 110 stupnjeva. Ima veću krutost i otpornost na habanje; žilavost na niskim-temperaturama je loša i sklona je pucanju na -5 stupnjeva ili niže, tako da nije prikladna za hladne regije.
• Scenariji primjene: visoko{0}}temperaturni cjevovodi za transport sirove nafte i tople vode.

4. Metalni-protu{2}}korozivni premaz
Korištenjem metalnog premaza kao sloja protiv-korozije, ima dvostruku funkciju zaštite barijere i katodne zaštite žrtvene anode.

(1) Vrući-prevlaka cinčanja

• Proces: Nakon ispiranja čelične cijevi kiselinom i obrade nakon -prevlačenja, ona se uranja u rastaljeni cink na temperaturi od oko 450 stupnjeva, stvarajući sloj legure cinka-željeza i sloj čistog cinka na površini.
• Osnovna značajka: Mehanizam dvostruke zaštite, gusti sloj cinka pruža barijernu zaštitu, a potencijal cinkove elektrode niži je od željeznog, što omogućuje zaštitu oštećenog područja žrtvenom anodom; proces je zreo, trošak je umjeren, a životni vijek u vanjskom atmosferskom okruženju može doseći 10 do 20 godina.
• Ograničenja: Nejednaka debljina premaza, tanji na zavarenim šavovima; slaba otpornost na koroziju na kiseline, lužine i-slano tlo; teško uroniti čelične cijevi velikog-promjera.
• Scenariji primjene: Gradske vodoopskrbne cijevi malog-promjera, protupožarne cijevi, cijevi za strujne vodove, stakleničke cijevi itd. To je najčešće korištena anti{2}}metoda korozije za čelične cijevi malog{3}}promjera u civilnim i komunalnim primjenama.

(2) Prevlaka cink/aluminij nanesena toplinskim raspršivanjem

• Proces:Cinkove ili aluminijske žice se tope i atomiziraju raspršivanjem pomoću luka ili plamena, a zatim se raspršuju na površinu čelične cijevi kako bi se stvorio metalni premaz. Površina je ispunjena bojom za brtvljenje kako bi se popunile pore.
• Osnovne karakteristike:Dugotrajan -učinak katodne zaštite, izvrsna otpornost na atmosfersku i morsku koroziju, s vijekom trajanja do 20 godina; može se konstruirati na-licu mjesta, prikladno za cijevi velikog-promjera, nepravilnog{4}}oblika i projekte popravka.
• Ograničenja:Premaz ima visoku poroznost i mora biti popraćen bojom za brtvljenje; učinkovitost konstrukcije je niska, a trošak veći od vrućeg-cinčanja.
• Scenariji primjene:Poprečni-morski cjevovodi, obalni vanjski veliki cjevovodi i čelične cijevi za očuvanje vode.

5. Specijalni-prevlaka protiv korozije visokih{1}}učinkovitosti

(1) Poliuretanski elastomerni premaz u spreju

• Proces:Dvo{0}}komponentni materijali se miješaju pomoću namjenske opreme, a zatim brzo reagiraju i stvrdnjavaju, stvarajući film u roku od nekoliko sekundi.
• Ključne karakteristike:Brzina stvrdnjavanja je izuzetno brza, bez popuštanja tijekom vertikalne i gornje plošne konstrukcije, a može se nanositi u jednom sloju u debljini; ima izvrsnu fleksibilnost, izvanrednu otpornost na udarce, otpornost na trošenje i otpornost na pukotine; otporan je na vodu, kiseline i lužine, slanu maglu, te ima nisku osjetljivost na vlagu tijekom gradnje.
• Ograničenja:Troškovi materijala i opreme su visoki, a zahtjevi za površinsku obradu baze su izuzetno visoki, a kontrola adhezije otežana.
• Scenariji primjene:Anti{0}}korozija za kanalizacijske cjevovode, kemijske cjevovode, posebno{1}}oblikovane spojeve cijevi i-popravak anti{3}}korozijskih slojeva cjevovoda na licu mjesta.

(2) Keramički premaz-otporan na habanje i anti{2}}korozivni premaz

Premaz je izrađen od epoksidne smole kao osnovnog materijala, a uključuje keramičke mikrozrnca, silicij karbid i druga tvrda punila. Ima visoku tvrdoću i izvrsnu otpornost na habanje i anti{1}}korozijska svojstva. Uglavnom se koristi za anti-korozivnu zaštitu unutarnjih stijenki cjevovoda koji transportiraju medije koji sadrže krute čestice kao što su blato, mineralne kaše i ugljeni prah.

6. Specijalni premaz za unutarnju anti{1}}korozivnu zaštitu čeličnih cijevi

Kako bi se ispunili zahtjevi unutarnje korozije medija i smanjenja otpora, uz epoksid-bez otapala i poliureu, postoje dvije glavne metode unutarnje-antikorozije:

• Obloga od cementne žbuke:Premazan na unutarnjoj stijenci čelične cijevi kroz centrifugalni proces, ima izuzetno nisku cijenu, ekološki je prihvatljiv i higijenski, otporan na koroziju vodom i može zaštititi kvalitetu vode. To je glavna unutarnja anti{1}}metoda korozije za vodoopskrbne i odvodne cijevi velikog-promjera; međutim, njegov nedostatak je velika krtost, slaba otpornost na udarce i lako pucanje.
• Obloga od epoksidne smole-za hranu:U skladu je sa standardima higijene pitke vode, s glatkom unutarnjom stijenkom, malim otporom i manje kamenca. Kombinira anti-koroziju i smanjenje otpora, a koristi se za gradsku vodoopskrbu i izravne cjevovode pitke vode.

7. Temeljna načela odabira
Odabir -antikorozivnih premaza za čelične cijevi trebao bi se temeljiti na sveobuhvatnom razmatranju radnog okruženja (ukopano/nadzemno/na vodi/stupanj korozije), radnim parametrima (temperatura, tlak, medij), uvjetima izgradnje i ukupnim troškovima životnog ciklusa.

Općenito, slijedi logiku kompozitnog dizajna "osiguravanja prianjanja i otpornosti na koroziju na donjem sloju, te osiguravanja mehaničke čvrstoće i otpornosti na okoliš na vanjskom sloju".