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金属热喷涂防腐技术在管道运输业应用展望
作者:AsiaGaming 发布时间:2020-07-25 20:17

  金属热喷涂防腐技术在管道运输业应用展望_电力/水利_工程科技_专业资料。238 油号管嬗安至 专刊 金属热喷涂防腐技术 在管道运输业应用展望 孟立新1 1.北华航天工业学院 张唏2 刘竞言s 3.河北石油职业技术学院 2.河北石油职业技术学院 摘要:本文介绍

  238 油号管嬗安至 专刊 金属热喷涂防腐技术 在管道运输业应用展望 孟立新1 1.北华航天工业学院 张唏2 刘竞言s 3.河北石油职业技术学院 2.河北石油职业技术学院 摘要:本文介绍了金属热喷涂防腐技术的应用情况。从长效防腐的优越性和经济性两方面, 论述了金属热喷涂防腐技术在管道运输业应用的可行性。探讨了金属热喷涂防腐技术在管道运 输业的应用领域,及推广应用的策略。 主题词:热喷涂 防腐 管道运输 应用 展望 The appl ication Metal l ic of anti n rust techno l ogy of transportation Thermo-Spray the pipel ine Meng 1.Beihua Institute LiXinl Zhang Xi2 Liu JingYan3 Petroleum Vocational Institute of Astronautic Engineering 2.Hebei 3.Hebei Petroleum Vocational Institute Abstract.This article introduces the application of antirust technology of Metallic Thermo—. Spray.It relates the possible application of antirust technology of Metallic Thermo-Spray in the pipeline transportation from the viewpoints of the advantage of long-term antiseptic and economy.It inquires into the domain of Thermo-Spray in pipeline transportation. application,publicity and tactics of the Metallic Keyword:Thermo—Spray.Antiseptic.Pipeline Transportation.Application.Prospects. 作者简介:孟立新(1966一),女,华北水利水电学院毕业,工程硕士,北华航天工业学院,副教授,材料工程及车辆工程, 河北省廊坊市爱民东道133号机械工程系,065000,medl978@126.com. 号列 1.综述 孟立新,等:金属热喷涂防腐技术在管道运输业应用展望 239 泛地应用于水力、电力、化工、石油、航空、航天、 煤炭、汽车、船舶等行业,而且已逐渐形成了热喷涂 设备和材料的规模生产,不断降低热喷涂生产成本, 增强热喷涂技术市场竞争力。据国外资料显示,在军 舰上使用热喷涂防腐技术,其防腐成本已低于舰艇 用油漆防腐成本,防腐寿命却增加了数倍[3】。因而专 家预测,下一世纪热喷涂防腐技术将在许多领域成为 油漆防腐的替代技术。 管道与铁路、公路、水路及航空并称为当今五大 运输方式。管道运输肩负着输送和储存两种功能,特 别适用于油、气等流体的储运。目前多数输油管道埋 于地下,所处环境恶劣。如对78年建成投产的一条 输油管线年大修时发现,管道局部坑蚀在1~ 7mm,最大坑蚀率达0.78mm/a。地上设备如储油 罐,又常暴露于工业大气及内陆和沿海的潮湿空气 中。造成油罐顶部的气体腐蚀,同时罐内底部由于水 (盐)层的作用也产生腐蚀。在常见储油罐中,其罐 底部的腐蚀率一般为0.2~0.3mm/a。因而金属的 腐蚀已成为管道运输业中普遍存在的问题,严重地 威胁着管道的安全运行。据有关资料统计,管道有 50%的泄漏是由腐蚀引起的。因此如何长期有效地抑 制腐蚀,是消除事故隐患、保障安全运行、降低生产 成本的重要环节。就目前各种防腐技术而言,笔者认 为,在管道运输行业应用金属热喷涂防腐技术不失 为一种行之有效的长效防腐方法。 1.1金属热喷涂的定义和分类 金属热喷涂技术是一门包括多学科的边缘性科 学,它是利用热源将喷涂材料加热至熔化或软化状 态,靠热源自身的动力或外加的压缩气流,将熔滴雾 化或推动熔粒成喷射的粒束,以一定速度喷射到预 先制备好的基体表面形成涂层的工艺方法…。其工艺 流程:工件表面预处理(净化,毛化)一喷涂一后处 理。 根据热源不同,热喷涂技术分为氧一乙炔火焰 喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等, 根据使用的材料形状,主要分粉末喷涂及线.热喷涂防腐技术在管道运输业应用的可 行性 2.1管道运输业的特点 我国油气管道始建于五十年代后期,截止到 2010年底统计表明,我国已有原油管道2.2万公里, 天然气管道4.5万公里,成品油管道1.8万公里。十 二五期间我国还将建设天然气管道4.5万公里,原油 管道0.9万公里,成品油管道2万公里,到2015年 我国油气管道总里程将达到15万公里,同时还配套 建有储油、储气的各类大型储罐形成了跨区域,跨气 候环境输送储存相结合的行业特点[4]。输送管道多深 埋于环境恶劣的地下,储罐则多处于工业大气污染 或沿海潮湿空气侵蚀严重的地区。设备、设施的损 坏,几乎一半以上是由于腐蚀造成的。 据国家科委对金属腐蚀所做的调查初步推算,我 国因金属腐蚀每年造成的损失达几百亿元之多!而 管道行业因腐蚀所造成设备、设施、材料的损失也是 巨大的。若将金属腐蚀造成设备的停工,停产及引起 的事故所造成的损失统计在内,则损失更大。 2.2热喷涂防腐技术应用于管道系统的可行性 热喷涂技术的应用领域十分广泛,但最多的是用 于钢铁构件大面积长效防腐。其方法多采用火焰线 材或电弧线材喷涂锌(Zn)或铝(A1),再对涂层加 以封孔处理后,在一般腐蚀环境下涂层有效防护期 可达到30年以上,较一般油漆防腐涂层寿命长5~ 10倍。下表1、是各种环境下金属腐蚀速率及各种涂 层平均防腐寿命。 表1各种环境下金属腐蚀速率 腐蚀环境 碳钢 海洋大气 工业大气 乡村大气 海 水 26~104 26~175 4~65 200~250 1.2热喷涂技术发展及应用状况 热喷涂技术于1910年由瑞士人创造发明至今, 已有100余年的发展历史。目前已成为设备先进、技 术成熟的金属表面改性技术。它可以根据不同的要 求,喷涂形成各种性能的涂层。其涂层即可用于钢结 构的长效防腐,又可用于机械维修[2】。因此,其应用 领域极其广泛。随着科技水平的不断发展,许多高新 技术在热喷涂中得到应用,使该项技术得到迅速发 展,并广泛地渗透到各个高科技领域,逐渐从一门工 艺学发展成独立的热喷涂工程学。‘在我国为了推动 此项技术的应用,国家自第六个五年发展规划开始 已连续在四个国家五年发展规划中,作为重点节能降 耗新技术予以推广。目前热喷涂技术在我国较为广 金属材料平均腐蚀速率(u m/年) 锌(Zn) O 铝(AI) 8 5~0 2~16 0 4~0 1 6 0 2~3 28 0 1 20 240 油气管垣安呈 表2不同防腐方法涂层寿命比较 专翻。 表4不同防腐体系循环寿命费用 防腐方法 油漆涂装 防腐寿命 l—0年l重防蚀涂层可达成10年’ 3—8年 防腐方法 油漆 防腐寿命 (年J 造价 循环寿命费用 (元/米2年) 防腐寿命选:5年时的 费用 L元/米2 J ?元i鼍il :0 电镀锌 势浸锌 电弧喷涂复合涂层 lO 249 200 100 10年主右 30年以上 三层防腐淙装 电弧喷涑复台 降层 lO 30年以上 80 120 8 4 通过表l、表2的对比,我们可以得出结论:采 用热喷涂锌及铝进行金属表面多种环境下的防腐, 效果是显著的,防腐寿命有了质的飞跃。 热喷涂与其它防腐工艺相比,在金属表面前期 处理工艺上基本相同。热喷涂表面处理要求略高, 采用喷砂工艺净化毛化表面要求达到2.5Sa级以 上。热喷涂锌(Zn)及铝(A1)涂层厚度一般为 0.2~0.3mm即可达到防腐要求,涂层可一次完 成,较其它防腐方法施工周期短效率高。金属热喷 涂所使用的设备均适合于户外作业,可在野外油罐 和管道施工的同时进行油罐及管道的金属表面热喷 涂防腐。因而热喷涂用于管道钢铁构件的防腐有它 的技术优越性。 注此造价不包含防腐施工期间停工停产造成的经济损失 锌(Zn),铝(A1)涂层的这些优良特性,为在 管道运输行业应用提供了可靠的质量保证。可以广 泛地应用于储油、气罐外表面的大气防腐和内表面 的介质防腐;油码头设备设施的抗海水、湿气腐蚀; 输油设备加热炉的抗高温氧化;以及埋地输油管道 在极恶劣环境下的重防腐。由于防腐年限长维护费 用低,可为管道运输的正常生产,节约大量的资金。 我国建设的输油管道防腐工艺,一般不是根据 整个线路的环境情况,分段分工艺进行防腐,而是只 采用一种防腐方法。这样对于环境较好的地段会造 成防腐费用的浪费,对于环境恶劣的地段往往出现 防腐能力的不足。热喷涂防腐技术在管道运输业的 应用,可以促进现有管道防腐工艺改进,使防腐工艺 针对不同地段分工艺实施,对于环境极其恶劣的地 段,可应用热喷涂锌(Zn)或铝(A1)做底层,配 合其它多层防腐,实现特殊地段的重防腐。 虽然热喷涂技术使用设备较多,工艺要求严,工 程造价高,但按防腐寿命平均25年计算,防腐寿命 内循环费用却远低于其它防腐方法的费用(见表3)。 对于其它防腐方法因防腐周期短,在平均25年防腐 寿命中需要多次停工停产进行防腐施工,会造成很 大的经济损失[1】。因而金属热喷涂长效防腐技术应用 于管道运输业有它良好的经济|生。 管道运输业中有着诸多同种性质的大面积钢 铁构件表面长效防腐要求。因而只需有针对性地 制订出,管道运输生产中设备、设施的表面热喷 涂防腐工艺,便可将此种长效防腐技术用于管道 运输业。 3.热喷涂防腐技术在管道运输行业的应用 情况及发展策略 3.1应用现状 管道运输行业对于一次性投资较大的长效防腐, 仍以多层有机涂料为主。热喷涂防腐技术应用甚少。 仅在黄岛油库和秦皇岛输油公司首站个别油罐外表 面使用过此种技术。造成这种情况的原因有以下二 个方面:一是,对热喷涂技术的优越性和经济性认识 不够,设计主管部门无法合理运用此种技术;二是, 采用热喷涂防腐技术,一次性投资较大,回报周期 长,其经济效益是随时间的推移显现出来的,因此有 关部门只注意压缩一次性建设投资,忽视了后期维 修周期短,费用高,停工停产损失更大的问题。 ‘ 2.3热喷涂防腐技术在管道运输行业的应用 领域 当前热喷涂防腐技术,以在金属表面喷涂锌 (Zn)及铝(A1)形成防腐涂层为主。Zn涂层以“牺 牲阳极”方式对金属基体进行保护,Al涂层则以致 密的氧化薄膜对金属基体进行隔离防腐[3]。此种涂层 不仅具有很强的附着力,而且有极好的韧性,能够 抵抗由于金属基体变形对涂层产生的破坏。铝(A1) 涂层在受到划伤破坏后,还有自修复能力,能在较 短时间内在划伤处重新形成氧化膜。另外Al涂层, 3.2发展策略 针对上述问题,如何更好地推广应用此项技术, 使其尽快在管道运输待业发挥效益,需要采取相应 的对策,使热喷涂防腐技术在扩展过程中有序顺利 的发展。首先,应使上级主管部门和工程设计单位充 除了自身能形成抗高温的Al,O,外,还可与铁产生反 应,形成抗高温氧化的Fe3A1,从而提高钢材的耐 高温氧化。 专列 孟立新,等:金属热喷涂防腐技术在管道运输业应用展望 241 分认识到热喷涂技术的先进性和推广应用的可行性, 取得政策上的支持其次,在新建管线的设计中合理 采用热喷涂技术,减少应用过程的环节。采用此项技 术工程造价虽有所上升,但金属防腐寿命却延长了 几倍,甚至十几倍,效益是很显著的;第三,以管道 行业现有院校,科研单位为中心,建立专门从事热喷 涂长效防腐技术应用,开发,检测部门。充分利用科 技力量,积极开发应用热喷涂技术的领域。同时,了 解国内外热喷涂技术的发展动态,尽快将更先进的 技术用于管道运输业。 综上所述,管道运输行业如能合理采用热喷涂技 术,可取得显著的经济效益。因此在管道运输行业大 力推广应用此项技术,将对行业的发展和科技的进 步产生重要的影响。 参考资料: [1】李国英,表面工程手册,北京:机械工业出 版社,2001,3—3~3-6 [2】张忠礼,钢结构热喷涂防腐,北京:化学工 业出版社,2004,15~21 【3】【美】A.w皮博迪,管线腐蚀控制,北京:化 学工业出版社,2004,l~5 [4】蒲明,马建国:2010年我国油气管道新进展. 国际石油经济.2011年第3期 (上接第228页) 重视。同时,焊机生产厂家更应当遵守国家的法规以 及电器行业的有关规定,严格执行产品的技术规范 及标准,切实做好环保工作。 (5)在焊接是公共现场、培训场地、研究与评定 的焊接试验场所,应当牢牢树立“绿色焊接”、“环保” 的意识,注意通风,加强劳动保护,切实达到焊接场 所现场尘量小于69/m3的要求。牢牢树立“以人为 本”的意识,只有这样,管线建设才能保证可持续发 展的强劲势头。 卷)(第2版)[M],北京:机械工业出版社,2004. 2.中国机械工程学会。中国材料大典(第22卷) [M],北京:化学工业出版社,2006. 3.殷树言.重视“电磁兼容性”的危害,探讨电 焊机的绿色化问题【J].机械工人,2006,57(8):9 4.唐伯钢。焊接职业危害与防护[J],机械工人, 2006,57(8):12一16. 5.杜则裕。工程焊接冶金学[M】.北京:机械工业 出版社,1993 参考文献: 1.中国机械工程学会焊接学会,焊接手册(第3

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