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設備管理體系PMS防腐管理之-法蘭常見(jiàn)腐蝕問(wèn)題與解決方法

摘自《石油化工自動(dòng)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(wèn)題,介紹了常用的防腐方法,值得參考。

 
 

1.法蘭的腐蝕問(wèn)題
    
    法蘭連接的完整性對于輸送流體管道系統至關(guān)重要。無(wú)論是輸送化學(xué)介質(zhì)(如碳氫化合物)的管道系統,還是供水管線(xiàn),法蘭連接泄漏都會(huì )造成嚴重的環(huán)境及經(jīng)濟影響,甚至可能帶來(lái)巨大的安全隱患。如果法蘭沒(méi)有采取保護措施,暴露在腐蝕性環(huán)境或受污染的工業(yè)大氣中,腐蝕速率會(huì )很快。
     另外,由于法蘭連接的幾何形狀復雜,極易出現兩個(gè)法蘭面之間的間隙腐蝕以及不同金屬間的電偶腐蝕問(wèn)題,都會(huì )嚴重損害管線(xiàn)系統的完整性。本文介紹的就是解決法蘭腐蝕的幾種實(shí)用方法。
 
    為了滿(mǎn)足苛刻的生產(chǎn)需要,減少因泄漏而造成的突發(fā)性停機,有效的監控及檢測是必不可少的。通常技術(shù)人員更關(guān)心法蘭面之間出現的泄漏問(wèn)題,而忽略了對緊固件與管道外部的保護,在惡劣的外部環(huán)境中可能會(huì )造成極為嚴重的后果。外部保護不足會(huì )加速并擴大法蘭與緊固件的受損,使整個(gè)密封系統加速惡化,可能會(huì )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(gè)系統停機時(shí)才可以進(jìn)行,檢查程序應該盡量簡(jiǎn)單,因而應首先消除外部的腐蝕。如果無(wú)法停機,則只能利用超聲波技術(shù)進(jìn)行檢測,在外部腐蝕無(wú)法控制的情況下,該過(guò)程將更復雜且無(wú)法得到精準的測試結果。因此,為了監控整個(gè)系統并提供有效可行的質(zhì)量控制與檢修程序,法蘭與緊固件的外部腐蝕防護至關(guān)重要。
 
2、現有解決方案 
    
    應該兼顧優(yōu)秀的防腐保護性能與簡(jiǎn)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(shí)很方便地操作螺栓。目前市場(chǎng)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(huán)氧或聚氨酯類(lèi)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(huì )解決邊緣保護的問(wèn)題,但同時(shí)會(huì )封死緊固件導致后續維修時(shí)無(wú)法拆卸。另外,操作螺栓時(shí)會(huì )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(guò)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(zhì)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(tài)防腐帶解決方案
 
    卷狀包裝的膠帶(如礦脂膠帶、蠟質(zhì)或彈性聚合物的包扎帶)通過(guò)纏裹在基材表面進(jìn)行保護。由于半固態(tài)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(shí)而且施工困難。在需要拆裝螺栓的時(shí)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(shí)質(zhì)上是一種高溫加熱的蠟狀可熔性聚合物,通過(guò)專(zhuān)業(yè)熱熔設備噴涂到基材表面上。這種保護方式的優(yōu)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(dòng)火作業(yè)、專(zhuān)業(yè)設備以及施工服務(wù),雖然可以重新利用,但是在檢修時(shí)不易打開(kāi)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(lái),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(huì )在一段時(shí)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(fā)有效的解決方案,為法蘭提供長(cháng)期、全面的保護。
 
    3、 新型可剝離密封膜系統

 
    針對法蘭腐蝕問(wèn)題,有公司運用聚合物的化學(xué)作用,研發(fā)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(huì )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(guān)的管道提供保護而專(zhuān)門(mén)設計的,可以粘結在手工處理的基材上,無(wú)需動(dòng)火作業(yè),可是使施工安全簡(jiǎn)便。
 
    該系統采用緩蝕劑作為底膠,提供整體的腐蝕保護,同時(shí)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(guò)鹽霧測試,通過(guò)將樣本持續放置在鹽霧環(huán)境中來(lái)評估涂層的抗腐蝕性。鹽霧箱將質(zhì)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(huán)境中持續暴露1000h,密封膜系統下面未發(fā)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(jīng)過(guò)手工表面處理的3種不同基材上進(jìn)行粘附力測試,見(jiàn)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(yōu)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(diǎn)是施工人員可以很方便地操作緊固件。當需要維修的時(shí)候!只需用刀片插入法蘭面空隙間的密封膜,順著(zhù)法蘭的圓周劃開(kāi)。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(kāi),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(mǎn)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(jìn)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(shí)的剝離及密封過(guò)程中增加聚合物材料在關(guān)鍵受力區域的強度,使該系統具有更優(yōu)越的彈性及強度,實(shí)驗結果見(jiàn)表2所列。

 


 

    需要重新密封的時(shí)候,法蘭圓周必須進(jìn)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(kāi)的保護系統圓周上,進(jìn)行簡(jiǎn)單快捷的修復保護。
 
4.結束語(yǔ) 


   針對法蘭防腐問(wèn)題,雖然市場(chǎng)上已有不同的解決方案,但大多數方案無(wú)法同時(shí)具備極佳的防腐保護、簡(jiǎn)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(jīng)過(guò)精密的研發(fā)后,在某天然氣凈化廠(chǎng)進(jìn)行了成功的施工,韋凈化裝置富三甘醇管線(xiàn)上出現腐蝕的法蘭提供長(cháng)久全面保護,避免了法蘭泄漏的潛在風(fēng)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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