浅谈聚脲材料在油田设备中的应用

发表时间:2018/9/27   来源:《知识-力量》2018年10月上   作者:谢煜
[导读] 喷涂聚脲防腐施工是近年来开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。对聚脲防腐层的组成、性能指标、质量控制及应用等方面进行了详细论述。喷涂聚脲涂层需要专用的喷涂料设备,对环境温度、物料设置温度、输送压力等都有极为严格的要求。聚脲材料通过正确的质量技术控制和合

(中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司机械厂,甘肃 酒泉 735000)
摘要:喷涂聚脲防腐施工是近年来开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。对聚脲防腐层的组成、性能指标、质量控制及应用等方面进行了详细论述。喷涂聚脲涂层需要专用的喷涂料设备,对环境温度、物料设置温度、输送压力等都有极为严格的要求。聚脲材料通过正确的质量技术控制和合理施工,能够极大提高金属的防腐效果和使用寿命。应用实例表明: 喷涂聚脲防腐涂层技术是一种性能优越、适用较广的施工技术,应用前景十分广阔。
关键词:聚脲材料;SPUA;工艺

 
        引言
        聚脲,亦称喷涂聚脲弹性体技术(Spray Polyurea Elastomer,以下简称SPUA),该技术是国外近10年来,继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低(无)污染涂装技术之后,为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。但是在国内由于人们对SPUA认知程度的影响,导致了该新型材料在应用中的局限性,为了更好的在市场上推广该产品,使其更好的服务于社会,接下来笔者带大家一起认识一下聚脲材料。
        1材料介绍
        SPUA技术是一种新型的“万能”涂装技术,被誉为二十世纪末期涂料、涂装技术领域最伟大的发现。它将新技术、新材料和新工艺结合起来,是传统施工技术的一次革命性飞跃。SPUA技术是在反应注射成型(RIM)技术的基础上发展起来的,是聚氨酯体系发展的第三阶段,但与单纯的聚氨酯有着本质的区别。聚脲A组分一般是由MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)或液化MDI与聚醚多元醇生成的半预聚体(含有氨酯键,因此所谓的纯聚脲并不是化学意义上的,其脲键的含量约为80%~90%),树脂组分(R组分)一般是端氨基聚醚和胺扩链剂组成,无催化剂成份。
        SPUA技术克服了传统涂料一次成膜度薄、固突破了传统环保型涂装技术的局限,以其优越的性能,充分满足了混凝土、金属、木材等各类材料的防水、防腐以及装饰的要求,同时给电力能源、机械设备、石油化工、矿山开采、防水工程、道具制作、车间地坪、体育设施等工程领域带来全新的突破。
        2性能特点
        (1)固化快,10s凝胶,10min达到步行强度;(2)100%固含量,零VOC,对环境友好;(3)一次施工达到厚度,避免多次施工的弊病;(4)优异的物理性能;(5)优异的耐化学介质性;(6)具有良好的热稳定性,可在120℃下长期使用,可承受150℃的短时热冲击;(7)涂层致密,无接缝,达到皮肤式防护,效果极佳;(8)施工速度快,单机日施工1000m2以上。
        3在油田领域应用
        表面处理主要是指对金属表面的喷(抛)丸或喷砂除锈,根据施工要求必须达到一定的级数。对于工厂化预制的管道,大部份采用的是密闭的喷(抛)丸除锈,经过微尘处理装置的吸附、表面洁净,锚纹深度基本在80~120μm之间,都能达到工厂化的抛(喷)丸除锈等级,能够满足喷涂的要求,防腐管的质量也比较可靠。
        现场的小型工艺储罐,一般指在1000m3以下的各类容器。


因为体积小,不能建立密闭处理房,大多采取人工喷砂的手段。在喷砂的选材上不一致,有石英砂、卵石砂、河沙和煤焦矿砂等,经过对喷砂后的破碎利用率和粉化程度检测分析,认为煤焦矿砂利用较高,粉化程度较低,比较适合,对喷砂剩余后的砂粒径不宜小于1mm。细微的粉末颗粒覆盖在金属表面,在密闭的容器中,通风清理比较困难,采取吸尘处理也比较困难,采取普通砂料处理不合理,多次利用更是大大降低了涂层的附着力。采取钢板工厂化的密闭处理技术,不仅大大提高了涂层的整体质量,而且还减少了对操作工人身体的危害及对环境的污染。
        聚脲材料本身是适宜在阴雨天施工的,由于受到设备配置的局限,如油水分离器、空压机种类的影响等,以及材料本身改性的问题,使聚脲材料以各种形式出现,有弹性体和半弹性体,这就要求聚脲施工中有一个基本适宜的施工参数。一般的来讲,施工温度在5~35℃;风速≤5m/s;大气相对湿度≤80%;底材温度应高于露点3℃以上,材质表面能达到20℃以上是最适宜,通过以上温度参数的设置,基本可以将聚脲材料本身的优越性都发挥出来。否则,在阴雨天或湿度较大的环境下施工,就会产生涂层鼓包的缺陷,不仅浪费了材料,而且也增加了涂层的修补难度。
        聚脲材料在喷涂过程中,A组分和R组分的料温必须是稳定,加热分为两部分,储料桶的预热加温和输送料管的快速加温。温度低,黏度大,提料泵工作不畅,容易造成A、R两组分体积比不同,高速混合不均匀,涂层的问题增加,如不固化、流淌等。温度高,管道的加热负担增加,降低高温料管的使用寿命。料桶的预热温度一般为30℃,利用加热带对储料桶物料进行加热,并不断搅拌,以避免局部过热。
        输送料管的A料、R料加热温度一般在65℃左右,国内外厂家的聚脲品种不一,加热温度各不相同,应根据材料的黏度,和A、R两组料的压差合理的设置温度。设备管道的加热能力是有限的,而主加热功率较大,因此可采用打循环的方式对桶内原料进行预热。特别是气温较低时进行户外施工,管道保温效果往往受到影响,可用软质泡沫或其他保温材料对管道进行保护,提高其保温效果。
        喷涂需要较高的压力,喷射压力为7~17.5MPa.必须使用专用的高压双组分1∶1聚氨酯/聚脲喷涂设备及喷枪(其加热能力>75℃,最大压力达24MPa)进行喷涂。喷涂中通过高速撞击混合,设定管道压力12.4~17.2MPa,可以大大提高产品的物理性能。同时,密切观察A料和R料的压差,压差小于2MPa,否则易造成回流,给设备造成巨大损伤;压力过大,物料损耗较大。采用螺杆式的空压机和冷干机,可以有效地提高压缩空气的清洁程度。操作过程中,合理地安排施工工序,减少停枪的次数,连续化的施工,做到即停即清,养成工前检查、完工清洗的好习惯。
        4结束语
        聚脲喷涂工艺研究成功后 , 首先在石化厂粉末车间屋顶做防水层使用、污水改造工程、联合站等污水罐中做为内防腐涂层使用,并作为输硫酸穿越管道的外防腐层,,应用效果良好。近年来,随着产品的国产化率提高,产品的价格优势明显,越来越多地在钢结构防腐、建筑物防水、城市雕塑等领域得到广泛的应用,随着工艺和材料的日趋完善,喷涂聚脲防腐结构将会发挥更大的作用。
参考文献
[1]沈春林,楮建军.GB/T23446-2009喷涂聚脲防水涂料[M].中国标准出版社,2010(2).
[2]黄微波.喷涂聚脲弹性体技术[M].化学工业出版社,2005.
[3]余海龙,周华林,柯万春.聚脲在京津城际高速铁路防水工程中的应用[C].道桥防水技术研讨会论文集,2007(第14期)

 

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