1、PVS 防腐技术乳山职工培训中心20081. 摘 要PVS 防腐是多层次复合防腐技术，是一种以聚氯乙烯为主要原料的高分子材料为基材，以端羟基液态高分子橡胶和橡胶颗粒改性的沥青为粘结层，多层材料结构经远红外加热复合为一体的自粘型防腐材料，其耐水性能好、抗老化、抗腐蚀、造价低、具有良好的机械性能，抗温性能、施工简便，是一中能够广泛应用于钢质管道的外防腐，各种预制管道的补口补伤的优良防腐材料。关键词：PVS 聚氯乙烯 端羟基液态高分子 橡胶颗粒 防腐材料2.油田管道防腐情况简介及 PVS 防腐技术可行性2.1 油田管道防腐情况简介随着国民经济的持续发展，石油已经成为影响经济发展的主要能源之一。石油是
2、一种地下资源，需要经过开采、输送以及深加工之后才能付诸于经济建设中，在石油开采、输送的过程中需要大量的埋地钢质管道，埋地管道的防腐是一项关系油田持续发展的工艺技术。据粗略统计表明，全世界每年因腐蚀造成的损失高达 700 多亿美元，是其它自然灾害损失总合的 6 倍；美国每年约有4000 万吨钢材因腐蚀而报废，约占其年产量的 40，据日本防腐防锈技术协会的调查，日本钢铁因腐蚀造成的直接经济损失每年约 5000 亿日元；我国因腐蚀造成的直接经济损失约占同期工农业生产总值的 2.3%，每年金属腐蚀损失量约占当年金属产量的 1/10，数字惊人。目前，国内、外油田主要采用的埋地钢质管道外防腐技术有沥青防腐
3、技术、环氧煤沥青防腐技术、聚乙烯夹克防腐技术、粉末喷涂防腐技术、再生橡胶防腐技术等。沥青防腐技术于环氧煤沥青技术相近，通过沥青中的活性基团与固化剂交联形成一种防腐层，大多数防腐层中间通过缠绕玻璃丝布进行性能加强。环氧煤沥青防腐技术是利用环氧树脂的优异性能，结合煤焦油沥青的耐腐蚀等性能，经过添加各种材料制作成涂料，该防腐技术是由于环氧树脂与固化剂反应达到一定的耐电压、耐酸、碱、盐腐蚀的防腐层，防腐层中间大多通过缠绕玻璃丝布进行性能加强。聚乙烯夹克防腐技术分为三层 PE 防腐技术和黄夹克防腐保温技术。三层PE 防腐技术是聚乙烯热缩带，钢管经过中频加热时聚乙烯膨胀束缚在管道上，在温度降低的条件下，聚
4、乙烯热缩带紧密地束缚在管道上，形成一种防腐层。黄夹克防腐保温技术是以聚氨酯泡沫为保温层，聚乙烯外膜为保护层的防腐保温技术。粉末喷涂防腐技术是通过静电，在高温条件下熔结树脂在管道上形成防腐层的技术。再生橡胶防腐技术是一项近年来的新型环保防腐技术，该防腐技术主要是通过废旧橡胶的综合利用，将再生橡胶经过加工成橡胶带，配合专用的热流化胶粘剂缠绕在管道上，在外加力的作用下经过 100 多度的热流化，使橡胶带完全粘接在管道上，形成绝缘性良好的防腐层。另外，国内、外在尝试的防腐技术，比如：改良钢材，采用含铬铁素体的不锈钢管、铬锰氮不锈钢管等。2.2 PVS 防腐技术可行性油田开采中使用的钢制管线，在传统的防
5、腐技术中都存在施工周期长、施工环境要求高、能耗大、效率低、污染环境等弊端。加之，中国主要的油气田分布在地理条件比较恶劣的高原、丘陵地带，管线施工难度较大，在施工过程中很容易造成防腐层破损，因此,进一步的加大了补口补伤的工作量。PVS 防腐技术是一种以聚氯乙烯为主要原料的保护层与改性沥青为粘结层的多层复合结构的防腐材料。聚氯乙烯有优良的电绝缘、防腐、防水性能；粘结层使用端羟基液态高分子橡胶、再生橡胶粉等改性的沥青，液态高分子橡胶有效提高了沥青的低温性能，其端羟基在零下 20还具有延展性能；橡胶颗粒大大地增强了沥青的抗高温性能，在 80时粘结层保持一定的强度；粘结层与底漆固化形成楔形粘结结构。同时
6、粘结层本身具有较强的防腐蚀、防水、耐电压等性能，因此即使聚氯乙烯层遭外力破坏，粘结层也能有效的保护管件不被腐蚀。乳山职工培训中心近几年在油田防腐工作中，始终在积极寻找一种施工简便、价格低廉、性能优异的产品来代替目前的防腐产品，以便于规范市场，提高产建效率、降低因腐蚀造成的经济损失。2007 年乳山隆达美西橡胶制品有限公司在经过大量的试验、调研的基础上开发了 PVS 防腐材料。PVS 防腐技术是再生橡胶防腐技术的换代产品，克服了再生橡胶、涂料类等防腐技术施工工艺较多和效率较低的缺点，具有防腐性能强、清洁环保、施工简便、造价低廉等特点，是一种较为理想的油田工程防腐技术。3 PVS 防腐技术研制试验
7、3.1 底漆的设计该防腐层技术的底漆设计是在以下基础条件下完成的：1. 满足现场作业的要求，底漆为带锈底漆；2. 具有防腐性能；3. 不影响焊接。该底漆采用了双组分聚氨酯为基材，以磁化铁粉为主要填料经过卧式砂磨机研磨而成的。聚氨酯漆膜反应生成的氢键具有耐温、耐磨、抗弯曲等性能。磁化铁粉在带锈底漆中广泛的应用由于磁化铁是四氧化三铁，存在三价铁和二价铁，与铁、铁锈二氧化铁之间发生化合价转移而组织铁锈的生成，达到防腐性能；该底漆不影响焊接，耐高温在 150以上。该底漆具有无毒、低温快干、抗油、耐酸、耐碱、耐化学品等优点。对施工对象的表面条件要求宽，可以刷涂、也可以喷涂。施工前按照甲、乙组分的比例调配
8、，充分搅拌后可以使用。该油漆为快干型漆，混合好的油漆冬天在 2小时内使用完，夏季在 1 小时内用完。油漆主要指被如下表：项 目 指 标漆膜外观 黑色，表面平整粘度（涂-4 杯粘度计）S 不小于 40细度 um 不大于 50表干时间 h 不大于 2实干时间 h 不大于 6附着力 1 级冲击强度 kg.cm 50耐酸性（10%盐酸） （浸泡 7 天） 不起泡，无龟裂耐碱性（10%氢氧化钠） （浸泡 7 天） 不起泡，无龟裂耐盐水性（包和盐水） （浸泡 7 天） 不起泡，无龟裂3.2 PVC 的性能及其防腐基材生产PVC 是由氯乙烯单体经过聚合反应而至的一种热塑性树脂，一般加入稳定剂、润滑剂、填充剂
9、配合使用，也可以与其他树脂共混改性。PVC 具有优良的耐酸碱腐蚀性、耐磨、耐燃和电绝缘性能，加工性能优良、价格便宜,但在高温下的力学性能差。本课题为了改变 PVC 高温力学性能，在 PVC 膜生产的过程中加入高压低密度聚乙烯、低压高密度聚乙烯、聚丙烯等，以加强 PVC 在 80 摄氏度以上的力学性能,纵向、横向的拉伸及其强度。防腐基材的生产工艺：聚氯乙烯、高压低密度聚乙烯、低压高密度聚乙烯、聚丙烯、填料按照比例混合送入橡塑挤出机，经过压延达到要求的厚度，经过冷去，修边，缠绕形成防腐基材的卷材，经检验合格后与改性沥青复合。改性 PVC 性能如下表：序号 项目 单位 性能纵向 60常温横向 60纵
10、向 301断裂强度 （大于）60横向N/cm20纵向 110常温横向 80纵向 802扯断伸长率 %（大于 ）60横向/603 人工老化 250 小时保持率 % 803.3 沥青改性3.3.1 沥青性能及其特点石油沥青英文名： Petroleum asphalt。 石油沥青是原油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，主要含有可溶于三氯乙烯的烃类及非烃类衍生物，具有优异的耐腐蚀性能，本技术使用的石油沥青为固体沥青，针入度为 70，即 70#石油沥青。普通的石油沥青存在温度软化点低，低温性能差的缺点，因此作为防腐层使用的沥青一般都要经过改性处理，传统的改性方法有：氧
11、化法、乳化法、以及加入树脂改性沥青。本技术改性沥青主要是：1 提高沥青的柔性和弹性，使沥青在高温下具有一定的强度，在低温下具有一定的粘结性能；2 在沥青中加入活化剂，与底漆中的聚氨酯发生交联反应，提高防腐层在管道上的粘结强度；3 促进沥青与 pvc防腐层的粘结强度。3.2.2 沥青改性剂的选择及其试验：本技术采用了端羟基液态高分子橡胶和超细再生橡胶粉对沥青进行改性，工艺如下图：石油沥青 70# 超细再生橡胶粉1 次改性沥青 端羟基液态高分子子2 次改性沥青稳定剂一次改性沥青的温度在 200左右，二次改性沥青温度控制在 120左右。3.2.3 沥青改性生产工艺超细再生橡胶粉是废旧轮胎在低温下经过
12、粉碎而得的橡胶粉颗，其过筛选在 80 目以上，超细再生橡胶粉具有较大的比表面，且表面为爪形。超细再生橡胶粉在沥青改性的应用较为广泛，主要是提高沥青的耐温、耐候性能、耐磨性。端羟基液态高分子是一种液体遥爪聚物。羟基胶是液体橡胶中的重要品种。它与扩链剂，交链剂在室温或高温下反应可以生成三维网络结构的固化物，该固化物具有优异的力学性能，即具有较高的拉伸强度，另外具有良好的耐油和耐水性能，特别具有耐酸碱，耐磨，耐用低温和电绝缘性。3.2.4 改性剂对沥青耐温性能的影响（注以 70#石油沥青为例）1.再生橡胶粉对沥青耐温性能的影响再生橡胶粉份数 高温软化点（） 低温脆点（）5 60 -510 67 -7
13、15 75 -720 85 -8根据上表可以看出再生橡胶粉对沥青的耐高温性能有显著成效。2.端羟基液态高分子对沥青耐温性能的影响端羟基液态高分子份数 高温软化点（） 低温脆点（）2 55 -55 56 -910 58 -1615 60 -20根据上表可以看出端羟基液态高分子对沥青耐低温性能有显著影响。3.2.5 防腐层的复合2 次改性的沥青在 90时以辊涂的形式均匀的涂敷在 PVC 与丙纶布的复合层上，经过压延整形，加盖隔离纸，按照宽度要求裁边，缠绕为 10KG 的卷材。3.3 底漆的设计该防腐层技术的底漆设计是在以下基础条件下完成的：4. 满足现场作业的要求，底漆为带锈底漆；5. 底漆中含有
14、端羟基高分子的交链剂；6. 具有防腐性能；7. 不影响焊接。该底漆采用了单组分聚氨酯为基材，以磁化铁粉为主要填料经过卧式砂磨机研磨而成的。聚氨酯中有活性基异氰酸基，该活性基在常温下与端羟基能够发生交联反应，生成的氢键具有耐温、耐磨、抗弯曲等性能。磁化铁粉在带锈底漆中广泛的应用由于磁化铁是四氧化三铁，存在三价铁和二价铁，与铁、铁锈二氧化铁之间发生化合价转移而组织铁锈的生成，达到防腐性能。该底漆不影响焊接，耐高温在 150以上。4 PVS 防腐层的性能检测检测设备：电子拉伸仪，拉力计，电火花检漏仪，分析天平性能及其数据：序号 项 目 指 标1 撕裂强度 N/cm 482 粘结强度 N/cm 553 电火花检漏 KV 104 耐酸腐蚀 （10%盐酸） 20 天无变化5 耐碱腐蚀 (10%NaOH) 20 天无变化6 吸水率 % 0.55 结论
