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基于内喷涂连续管工艺研究分析姜鹏飞

来源:http://www.81929.net/article/2020321270.html

    金属管道山于机械性能好、制造工艺成熟而被广泛采用。在石油管道使用过程中,山于原油中存在水、石蜡等杂质,会对石油管道造成严重的腐蚀,影响管道的正常使用。金属管道的腐蚀问题尤其是管道连接处的腐蚀一直无法得到有效的解决。钢质管道施工时多采用对接焊接的方法。这种方法连接的管道接头性能好、成本低、操作简便、密封性能好,但接头焊接温度高达10000C以上,管道在焊接接头周围的内防腐层通常都会遭到破坏,焊口处就成了裸管,整根带有内防腐层的管道往往形成了大阴极小阳极,加速管道腐蚀。所以焊缝和焊缝周围内防腐层遭到破坏的区域如果不进行补口处理,在使用过程中往往会被优先腐蚀,造成泄漏和停工停产的损失。目前,还缺少焊后内补口的有效设备和方法。尤其是对于号称可以埋在地下50年不腐蚀的喷瓷管道和耐蚀性比较强的涂塑钢管,焊接接头的防护问题一直是制约其推广应用的主要因素。因此对管道的内壁做防腐预处理,则可以改善管道的使用条件,大幅提高管道的寿命。

1、原理介绍
    法兰采用特殊设计,使得管道在对焊过程中产生的热量不影响管道内涂层,从而对涂层的服役寿命产生影响;法兰的结构设计保证管道对接过程中能保证管道的同轴度,不会产生错边。法兰与管道焊接完毕,进行喷砂除锈处理,使表面达到施工规范所规定的要求。工作原理是以压缩空气为动力,以棕刚玉或钢砂等为磨料,对管道内壁表面进行喷射处理,从而达到除锈的目的。针对不同的管径在管道内配置不同喷砂枪型号。喷砂枪在管道内只做往复直线行走,管道进行旋转运动。该除锈线为环保型生产线,喷砂时可在工位两端设有密闭室,减少了噪音和粉尘的污染。生产时密闭室内的磨料及粉尘通过分离除尘系统进行分离,分离后的磨料进入自动回收系统重复使用。管道内吹扫装置以空缩空气为动力,经过油水分离,利用干燥的空气将喷砂除锈后管道内残存的磨料及内表面吸附的粉尘吹扫干净。接下来进行单根管道内喷涂处理。该喷涂线的特点是离心式管道内喷涂器的甩油杯转速高,可适用于高茹度、高固体份及无溶剂类涂料的喷涂,提高涂层的一次成膜厚度,减少喷涂的遍数,生产效率高,生产成本低。涂料流量及喷涂速度均可无级调节,形成的涂膜厚度均匀,质量稳定。在管线连接过程中,所有带有内涂层的预制管道要进行对焊,但是管道内壁对接处会有缝隙存在。并且考虑机械加工误差的存在,在对接处还可能会存在微小错边,因此需要对接缝处进行修补处理,使得涂层是连续稳定的涂层。

2、实施方法

管道预处理
    在每个法兰管预制焊接过程中,必须保证管道与法兰的同轴度,即法兰端面与管道轴线垂直,并且焊接过程装卡可靠。法兰焊接完成后打磨法兰端面焊缝余高。对法兰管的管道端口进行倒角处理,使得法兰接口处在有错位时没有尖角,方便现场实施过程中进行管道接口处刮胶,保证内涂层的连续一致。
    管径在DN}I00以下,选用内喷砂除锈的方式。工作原理是以压缩空气为动力,以棕刚玉或钢砂等为磨料,对管道内壁表面进行喷射处理,从而达到除锈的目的,处理后表面清洁度达到Sat. 5级。
    管道除锈完毕以后,用干燥洁净的空气进行吹扫,除掉管道内壁的残留物和灰尘。

管道喷涂
    管道内喷涂生产线主要山高速喷枪、计量供料装置、行走装置、控制系统组成,如图1所不。具体特征如下:
    高速喷枪。高速喷枪山13。钢质枪管(内走输料管、压缩空气管),枪头处有气动马达,甩油杯等组成。在喷涂过程中,喷头的甩油杯高速旋转,涂料经甩油杯上的小孔高速喷涂在管内壁上。
    计量供料装置。供料装置主要山计量泵、伺服电机组成,涂料供应是通过计量泵泵入喷涂机输送管路系统。输出量可以通过计量泵精确控制,并且根据工艺需要,涂料输出量可以通过改变电机频率实现无级调节。
   喷涂机行走装置。行走装置主要山喷涂机小车、轨道、传动装置组成。喷涂机在运行过程中作直线往复运动,包括非工作行程和工作行程。在非工作行程中,喷涂机为直线快行,将喷枪杆快速穿入被喷管中,在临运行到终点前,自动减速慢行,当喷枪头到达指定位置时,小车自动停比。然后在喷涂的同时喷涂机头小车带动枪杆慢速后退到初始位置自动停车。在供料部分的涂料流量确定的情况下,工作行程的速度山需要喷涂的厚度确定。
   电气控制系统。该生产线的电气控制,采用了目前较为先进的电子元件和电子设备,如可编程控制器PLC、变频器、固态继电器、报警器等。它们使各种动作的控制更加准确可靠,有力地提高了设备的使用性能和可靠性,同时使操作更加安全,维修更加快捷。
    管道内表面处理好的钢管移送至内喷涂平台,两端加装端口非喷涂区的保护带,启动喷枪推进小车,行走至管道的末端,打开旋转喷枪,待转速稳定后,启动供料泵,并使推进小车后行,开始匀速喷涂,当旋转喷枪即将退出管口时停比供料并关闭喷枪,结束喷涂,喷枪退至起始位置,将管道移离喷涂平台后,可接着进行下一根管道的内喷涂。

    此管道内壁喷涂生产线,不但使内壁涂料质量有比较明显的改善,而且涂料损耗小,降低了生产成本,减少了环境污染,是一种较先进的生产线。山于对整个涂层厚度可以比较精确的控制,且不会产生漏涂,大大提高了管道内壁的防腐性能,可进一步提高整个管道的使用寿命。

管道接口修补
    法兰管现场安装过程中,要严格保证两对接法兰管的同轴度,但是山于法兰管的制造误差,会造成法兰管对接处有微小错边,并且山于法兰管对接面上涂有粘接剂,在安装夹紧过程中多余的粘接剂被挤压出来,在环缝上有突起。考虑到管道传输介质压力高、流速大,错边就使得涂层有明显的棱角,使涂层有边界,并暴露在传输介质中,因此使得管道内涂层不完整连续,容易遭到破坏。粘接剂造成的换装突起影响传输介质的流动状态,会消耗传输能量,因此要尽量避免。针对上述问题,研制出一套法兰管对接处内刮胶装置。内刮胶装置包括推进装置、支撑装置、工作部位。此装置能很好地解决问题,使得管道内壁能够顺滑过度。
    管道接口处内刮胶完成后,需要进行喷涂补口,使得管道内涂层连续一致。管道现场内喷涂采用与刮胶操作一样的推进装置。以压缩空气为空气动力,带动甩油杯高速旋转通过离心作用使涂料雾化,使涂料均匀的涂覆在管道内壁,这种喷涂方式保证图层没有针孔。调节喷涂装置的行走速度来保证涂层的厚度。

死口对接
    所谓死口即为安装管道的终端或者两段长管线对接处。死口是一个关键的部位,在管道安装中,如果处理不好死口处的涂层连续性,就会造成管道内涂层不完整,因而管道腐蚀就有了突破口,从而使管道内防腐措施失败,在使用过程中连接处往往会被优先腐蚀,造成泄漏和停工停产的损失。该方法包括以下步骤1)根据现场实际情况,准备长度合适的法兰管作为终端管,在对接处安装补管2)补偿管两侧法兰外圆面安装钢套,进行焊接固定3)注胶密封,进行外防腐。

    在一种实施方案中,死口对接采用短管对接的方法:首先,加工带有环形槽的法兰以及补偿管,其中两段补偿管带有凸台;其次,把带有凸台的补偿管与法兰粘接牢固,进行可靠定位,插入最后一段短管,粘接牢固;再次,在法兰外圆面安装钢套,沿圆周方向焊接,与法兰和补偿环节之间形成一个密闭的空间;最后,山钢套的注胶孔向空间内注胶,注满为比,然后密封注胶孔和通气孔,进行外防腐。在另外一个实施方案中,死口对接采用波纹补偿器进行操作:首先,将波纹补偿器用螺纹连接的方式固定在两侧的法兰上,利用密封面以及密封面之间的粘接剂进行密封;其次,在法兰外圆面安装钢套,沿圆周方向焊接,与法兰和补偿环节之间形成一个密闭的空间;最后,山钢套的注胶孔向空间内注胶,注满为比,然后密封注胶孔和通气孔,进行外防腐。在焊接实施过程,山于焊接区域的温度很高,热量的输入会破坏管道内防腐层,因此焊接过程需要进行冷却降温处理,以使涂层不会遭到破坏。钢套内的填充胶选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酷树脂、聚氨酷树脂、聚酞亚胺树脂、双马来酞胺树脂、有机硅树脂、烯丙基树脂或其改性树脂,优选环氧树脂。