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              設備管理體系PMS防腐管理之-法蘭常見腐蝕問題與解決方法

              摘自《石油化工自動化》第3期;本文作者:洛佩茲胡安、于歌、鄧炳華。


              摘要:針對管道系統中的法蘭腐蝕問題,介紹了常用的防腐方法,值得參考。

               
               

              1.法蘭的腐蝕問題
                  
                  法蘭連接的完整性對于輸送流體管道系統至關重要。無論是輸送化學介質(如碳氫化合物)的管道系統,還是供水管線,法蘭連接泄漏都會造成嚴重的環境及經濟影響,甚至可能帶來巨大的安全隱患。如果法蘭沒有采取保護措施,暴露在腐蝕性環境或受污染的工業大氣中,腐蝕速率會很快。
                   另外,由于法蘭連接的幾何形狀復雜,極易出現兩個法蘭面之間的間隙腐蝕以及不同金屬間的電偶腐蝕問題,都會嚴重損害管線系統的完整性。本文介紹的就是解決法蘭腐蝕的幾種實用方法。
               
                  為了滿足苛刻的生產需要,減少因泄漏而造成的突發性停機,有效的監控及檢測是必不可少的。通常技術人員更關心法蘭面之間出現的泄漏問題,而忽略了對緊固件與管道外部的保護,在惡劣的外部環境中可能會造成極為嚴重的后果。外部保護不足會加速并擴大法蘭與緊固件的受損,使整個密封系統加速惡化,可能會迅速破壞系統的結構完整性,造成密封失效。
               
                  由于法蘭連接密封面的目測檢查只能在整個系統停機時才可以進行,檢查程序應該盡量簡單,因而應首先消除外部的腐蝕。如果無法停機,則只能利用超聲波技術進行檢測,在外部腐蝕無法控制的情況下,該過程將更復雜且無法得到精準的測試結果。因此,為了監控整個系統并提供有效可行的質量控制與檢修程序,法蘭與緊固件的外部腐蝕防護至關重要。
               
              2、現有解決方案 
                  
                  應該兼顧優秀的防腐保護性能與簡便的施工程序,而且應適合各種尺寸與形狀的法蘭,并可在檢修時很方便地操作螺栓。目前市場上常用的解決方案包括:
               
                 1)維護油漆解決方案
               

                  維護油漆是可以直接粘結在基材上的硬膜,一般為環氧或聚氨酯類的涂料。法蘭存在很多棱角與邊緣,由于邊緣變薄效應,常規油漆系統很難有效地覆蓋邊緣。加厚涂層雖然會解決邊緣保護的問題,但同時會封死緊固件導致后續維修時無法拆卸。另外,操作螺栓時會破壞涂層,在維修之后必須重新涂裝。
               
                  2)機械解決方案
               
                  主要通過保護罩和夾具密封法蘭以及法蘭面的間隙,通常為不銹鋼或塑料材質配有橡膠密封條。這種保護方式靈活性較差,需要存儲與各種尺寸的法蘭完全匹配的外罩或夾具。
               
                 3)膠帶或半固態防腐帶解決方案
               
                  卷狀包裝的膠帶(如礦脂膠帶、蠟質或彈性聚合物的包扎帶)通過纏裹在基材表面進行保護。由于半固態聚合物的防水性較好,這種保護方式可以提供可靠的防腐保護。
               
                  但是,如果法蘭外形復雜,這種材料不僅耗時而且施工困難。在需要拆裝螺栓的時候,材料相對柔軟、切割方便,但在拆裝后很難重新密封并恢復原有的保護,一般需要重新施工。
               
                4)熱熔性塑料解決方案
               
                  熱熔性塑料實質上是一種高溫加熱的蠟狀可熔性聚合物,通過專業熱熔設備噴涂到基材表面上。這種保護方式的優勢在于可再熔并且可以重復利用,節約成本。但此方式還需要動火作業、專業設備以及施工服務,雖然可以重新利用,但是在檢修時不易打開和密封。
               
                  5)聚合物密封袋解決方案
               
                  密封袋可以將法蘭完全包裹起來,其成分是由低滲透性聚合物、緩蝕劑蒸汽和干燥劑組成。它安裝便捷,但是袋子的兩端僅用膠帶密封,而不是采用持久有效的機械粘結。袋子內部存在大面積的蒸汽空間,容易聚集大量的水分,緩蝕劑也會在一段時間內被消耗掉。
               
                  上述方案雖然能起到一定的防腐保護作用,但在施工、檢維修方面仍存在一些缺陷,需探索研發有效的解決方案,為法蘭提供長期、全面的保護。
               
                  3、 新型可剝離密封膜系統

               
                  針對法蘭腐蝕問題,有公司運用聚合物的化學作用,研發了既堅韌又具有足夠彈性的新型可剝離密封膜系統,它可以被用力向后剝離但不會被撕裂,具有橡膠的彈性,且完全不含異氰酸酯和有毒金屬催化劑。
               
                  該系統是為法蘭、緊固件以及相關的管道提供保護而專門設計的,可以粘結在手工處理的基材上,無需動火作業,可是使施工安全簡便。
               
                  該系統采用緩蝕劑作為底膠,提供整體的腐蝕保護,同時涂層自身具有很強的粘結性,可以排除系統內的全部水分。
               
                  3.1 系統耐腐蝕性能
               

                  該系統耐腐蝕性能通過鹽霧測試,通過將樣本持續放置在鹽霧環境中來評估涂層的抗腐蝕性。鹽霧箱將質量分數為5%的氯化鈉溶液轉化為35℃的高溫鹽霧。測試樣本為組裝的法蘭連接,一側為裸鋼,一側涂有該密封膜系統。
               
                  將樣本在鹽霧環境中持續暴露1000h,密封膜系統下面未發現任何腐蝕跡象。與之相比,法蘭另一側的裸鋼部分出現嚴重腐蝕。
               
                  3.2 系統粘附性能
               
                  為了確保端口能夠持久地密封并排除濕氣,該系統需要具備極佳的粘附力,尤其要與人工處理的表面能緊密粘附在一起。根據ASTM D429及ISO8510-1,在經過手工表面處理的3種不同基材上進行粘附力測試,見表1所列。

               


                  結果表明密封膜在3種基材上均出現膠凝內聚力失效而并非粘附力失效,即在基材上的粘附力大于聚合物材料本身的膠凝內聚力,證明密封膜具有優越的粘附性能。
               

                  3.3系統脫膜性能與彈性
               
                  該系統的另一特點是施工人員可以很方便地操作緊固件。當需要維修的時候!只需用刀片插入法蘭面空隙間的密封膜,順著法蘭的圓周劃開。然后將密封膜分成兩半,也可以將其與塑料帽一同向后撥開,露出法蘭與螺栓。在維修完成后,可以再將密封膜折回到原有的位置。
               
                  為了滿足可剝離的特性,密封系統必須既堅固又具有彈性。拉伸強度、延伸強度及撕裂強度的測試根據ASTM D412和ASTM D624嚴格進行。
               
                  在管道上涂層終結的兩端以及法蘭面圓周處使用增強帶,可以在檢測時的剝離及密封過程中增加聚合物材料在關鍵受力區域的強度,使該系統具有更優越的彈性及強度,實驗結果見表2所列。

               


               

                  需要重新密封的時候,法蘭圓周必須進行清潔處理,清除所有的灰塵、油脂以及表面的污染物。然后使用密封膜刷涂在切開的保護系統圓周上,進行簡單快捷的修復保護。
               
              4.結束語 


                 針對法蘭防腐問題,雖然市場上已有不同的解決方案,但大多數方案無法同時具備極佳的防腐保護、簡便的安裝、適合各種法蘭尺寸與形狀、檢修方便等性能??蓜冸x密封系統經過精密的研發后,在某天然氣凈化廠進行了成功的施工,韋凈化裝置富三甘醇管線上出現腐蝕的法蘭提供長久全面保護,避免了法蘭泄漏的潛在風險。該系統為法蘭連接的檢修與監控提供了新穎獨特的解決方案。


               

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