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船舶涂塑钢管防腐特效处理

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1、船用管道一般由低碳钢管、紫铜管、铜镍合金管、不锈钢管等制成。金属腐蚀是金属表面与周围介质发生化学或电化学反应,有时还包括机械、物理和生物作用的结果,这是一个普遍的自然现象。按照腐蚀破坏的形式,可将腐蚀分为均匀腐蚀和局部腐蚀两大类。在管道的全部或大部分表面上发生的腐蚀,全面生成腐蚀膜称为均匀腐蚀;仅在一定的区域或局限于某一范围发生的腐蚀称为局部腐蚀。局部腐蚀又分为孔蚀或点蚀、脱层腐蚀、晶界腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀和氢腐蚀等。船舶在江湖河海中航行时,尤其是在海洋环境条件下使用,由于海水盐分浓度大,温湿度高,海生物多,管道腐蚀更为严重。带来的后果是缩短了管道的使用寿命。要克服这一现象,必须采取必要的防护措施。

2、船舶管道在20世纪60年代,曾使用防腐性能极高的塑料管。但因其机械强度低及接口形式的限制而不易推广应用。像分、汇流管件,弯头,支管及阀件,冷凝器,滤网等也无法用塑料制成。后来部分管道改用铜镍合金管或不锈钢管,又因造价高,成本上升,难以大面积应用。 20世纪70年代初期,发展到热浸镀锌(热镀锌)管。热镀锌管安装到船上后,防护性能提高了,但其使用寿命仅几年时间。在整艘船的使用期间内必须更换几次管道。20世纪80年代,船舶管道开始应用涂塑钢管,即在钢管内壁或外壁涂敷一层均匀的塑料涂层,成为钢塑一体的复合管。复合管的强度和刚度由钢管承担,抗介质侵蚀的功能由塑料承受,形成一种优化组合的新型涂塑管道。

3、涂塑管钢管的防护性能钢管涂塑是用特殊的工艺及专用装备,将高分子塑料粉末(主要为防腐型环氧粉末)在热量和静电的作用下,均匀地粘附于管壁表面使其形成平整、光滑、坚固的保护层。该涂层附着能力强、冲击强度高、抗弯性能好、表面摩擦系数小、耐海水腐蚀、热交变性能优、使用寿命长。经严格的试验测定,涂塑管的使用期为热镀锌管的12倍,可与船舶同寿命。海运局、远洋公司使用的国产船舶中已批量安装涂塑管,出口船上也已批量应用。最早应用涂塑管的江南造船厂建造的“浙801”船主机海水冷却系统,经多次拆开检查,涂层完好。涂塑钢管已普遍得到了国内外船东的认可。应用涂塑管最多的是成品油船、散装货船、储油船、客货船、集装箱船。现在已由民用船扩大应用到军用船,如中型登陆舰、大型登陆舰。涉及到的管系有:主、辅机冷却系统,压载系统,生活供水系统,油路系统,惰性气体发生器系统,以及船用配套附件设备系列化产品。应用涂塑管的船舶吨位,由千吨级到万吨级,乃至十几万吨级。

4、引起涂层失效的因素由于种种原因,涂塑钢管的防腐效果也出现过问题,产生了一些负面影响,必须加以仔细分析。船用涂塑钢管内涂层防腐失效,主要表现在管壁渗漏或穿孔,使管体失去保护作用。介质侵蚀的特点是,环氧粉末涂层不是全面均匀侵蚀,而是局部孔腐蚀即点腐蚀。引起点腐蚀的因素来自下列诸多方面。

(1)涂层材料。环氧粉末涂料属防腐型专用材料,由主体环氧树脂、助剂、辅料、添加剂、颜料等构成。要使涂层达到防腐要求,必须对每种原材料的成分逐一进行筛选。对小样的物理性能实验和机械强度测试,全部获得通过后方可扩大生产应用。另外,粉末涂料从生产出厂到涂塑施工期间的存放期及存放条件都有严格的限制,若超过存放期或存放期间环境温度过高,都会影响粉末涂料性能。将这种涂料应用到管道内,会直接对管道防腐效果产生致命的影响。

(2)粉末成型工艺。钢管在采用合格的粉末涂料进行涂塑加工时,应按粉末涂料生产厂家提供的成型条件正确操作,若违背了该粉末的成型条件,如管道预热温度过高或固化不“透” ,即未达到规定的固化条件而造成涂层“夹生” ,都会使涂层失去防腐效果。

(3)管道制作工艺。用于涂塑的船用管道制作时,若因工艺不规范,管道内壁形成突变或内焊缝存在尖棱、焊渣、焊瘤等,那末,这样的管道涂塑时,此类缺陷难以用涂层覆盖,焊缝毛刺将露出涂层表面,此处极易遭到点腐蚀

(4)前处理工艺。管道涂塑前表面要进行酸洗或喷砂,目的是除锈。因除锈不彻底,表面留有铁锈或其他异物,即使有涂层将其覆盖了,而该涂层与底金属却是隔了一层“屏障” ,不能与底金属起相关的化学反应,附着力基本上不能形成,此覆盖物随时都有可能脱层,使底金属裸露于介质中,而受到侵蚀。

(5)涂塑工艺。涂塑操作不当,造成涂层厚薄不均甚或发生漏涂现象。那末,涂层太薄处将出现针孔,形成点腐蚀,而漏涂处即刻腐蚀,这是显而易见的。

(6)安装工艺。涂塑后的管道在吊运过程中如发生剧烈碰撞,势必损伤涂层。某些管道在安装过程中必须改样,动用了明火,使涂层遭损,又得不到及时修补,留下了隐患,就是以后被侵蚀的首当其冲之处。综上因素,为了保证涂塑管的内在质量,必须对涂塑操作过程中的每个关口严格把握,才能保证涂层质量。

保证涂层质量的要求:
为保证船用涂塑钢管使用效果,必须严格规范涂塑工艺。
(1)粉末涂料的选用。船用管道防腐涂层的关键是粉末涂料的选用。经多年实船应用考验,证明FC-17防腐型环氧粉末涂料是成功的。与其他涂料相比,该涂料应用时间最长,船型应用得最多,应用管系类型最广泛。可以肯定,该涂料配方成熟,成型工艺稳定,合格率高,是放心的船用防腐粉末涂料。
(2)涂塑管制作工艺的规范是一大关键。与热镀锌管制作工艺要求不同,涂塑管的制作有其特定的要求。
①管子不能太长、带支管的直管、整根弯管及支管的中间部位弯头不宜过多。总的原则是,管内壁需涂塑处易于打磨,易于内涂操作。
②弯管应由弯管机一次弯曲而成,若以定型弯头用焊接形成连接的话,则要求内焊缝平整、光滑。
③管内壁连接处内焊缝,应采用氩弧焊打底或二氧化碳气体保护焊焊接,目的是使内焊缝面光顺。
④法兰口焊缝处应打磨成圆滑过渡,要求打磨成R5的弧度。
⑤焊缝处要求焊透,不允许漏焊、点焊和缩孔存在。
⑥对于像“热井模块”之类的滤器中,复板边缘焊接时一定要正反两面都焊满,不能一面焊而另一面不焊。
(3)管道前处理效果是一重要环节。涂塑管道表面当出现油污、油脂、氧化皮等,涂塑前必须采用化学清洗。碱洗除油类,酸洗除铁锈。对于船用管道大型工件不适宜化学清洗。实践证明,用高温去油、喷砂效果显著。这里需明确指出,无论采用哪一种方式进行前处理,都必须保证彻底清洁,达到规定的处理标准。只有底金属表面充分裸露,环氧粉末涂层才能保持良好的附着力。
(4)涂层完全固化是重要一环。再好的防腐环氧粉末涂料用于管道上,因管道类型复杂且体积庞大,往往固化不透。虽然某一特定的粉末牌号要求相应的固化条件,但在固化炉中的管道数量、体积、重量,即整体热容量每次都不一样,这就要求固化条件跟着变化,由操作者的经验而定。只有涂层完全固化后种、规格很多,而且大多数声明对某某气体有良好的净化作用等等,但对实际应用如何,却不能提供可靠的依据,尤其本研究的气体成分比较复杂,净化要求也比较高,更无现成资料可供借鉴。为此,我们对多种材料进行了净化效果的测试试验,图3、图4为试验装置示意图。试验气体按照实际所含的组分及其浓度配制了标准气体。在大量的试验基础上,初步确定了若干种材料,如对一氧化碳,选择了对其有特殊效果的材料并与有关单位共同试制了贵金属活性炭;对二氧化碳、碳氢也分别选择了相应的净化材料。在进行各种材料净化效果试验的同时,还进行了各种材料的阻力测试试验,为空气动力性能设计提供可靠依据。