熔结环氧防腐涂层工艺改进试验(1)

1、2006版技术开发（委托）项目开 题 报 告项目名称环氧粉末防腐涂层工艺改进试验负责单位：日照仪征原油管道建设项目部项目负责人：杨占品职称:高级工程师研究开发年限：_2010_年_1_月至_2010_年_7_月中国石油化工集团公司印制编 制 须 知一、申请承担技术开发（委托）项目时，应先向中国石油化工股份有限公司科技开发部（以下简称：科技开发部）申报本开题报告。二、申报开题者均须同时附送相应资料：1.新技术探索及小试项目须附查新报告、文献调查总结及探索试验情况介绍。2.中试及工业试验项目均须按研究开发项目管理办法的规定报相应材料。三、科技开发部根据收到的开题报告及其相应附件进行审议，经审议选定

2、的项目可签订技术开发（委托）合同。四、本开题报告版本自2006年3月起启用。五、注意事项：1. 项目名称不得超过20个汉字（一格一字）。2. 项目负责人应是高级工程师（及相当专业技术职务）以上的专业技术职务人员；一个项目负责人最多可同时负责两个项目，其它项目只能作为项目参与人；一个项目原则上只设一名负责人，特殊情况下可设两名负责人。3.开题报告经申请单位科技处初审，单位科技负责人审定同意，加盖申请单位（或其科技处）公章后，报科技开发部（一式四份）。4.本报告纸张规格为A4。一、国内外现状、发展趋势及开题意义（一）国外相关产业和技术现状、发展趋势熔结环氧粉末防腐技术已有约五十年的历史，最早开发于

3、二十世纪五十年代，六十年代西方发达资本国家已经实现了工业化生产。但真正应用于油气管道防腐领域，要追溯于二十世纪八十年代，德国曼内斯曼与巴斯夫化学工业公司共同研制出钢管三层PE聚烯烃结构，该结构结合了环氧粉末与聚烯烃双重优点，克服了单一涂层各自存在的缺点。从而在世界范围内得到全面推广，迄今为止已有十万公里以上的管道使用了熔结环氧粉末，铺设于世界各地。由于熔结环氧粉末可以实现油气管道内喷涂、油气管道外喷涂及多层结构防腐等用途。油气管道防腐材料自然地从石油沥青、煤焦油沥青、胶带、液体环氧涂料发展到熔结环氧粉末，其涂装工艺技术从简单的单层喷涂发展成为多层结构防腐。目前西方国家流行的成型方式为环氧粉末静

4、电与热喷涂，中间粘接剂与外层聚乙烯挤出机热挤出缠绕和挤压包覆成型。但是此成型技术缺点明显，钢管焊逢导致防腐层厚度变薄，粘接挤与环氧粉末不存在物理渗透,在低温环境下防腐层受外力冲击时,受冲击区可能整体破坏。即使回避成型技术本身的原因，然而原材料、钢管表面处理、喷涂温度等施工等因素也常常造成防腐结构的失效。譬如印度某管线，由于原材料采用不当和表面处理质量低劣，管道埋地五年后检验发现防腐层整体从钢管表面轻易取下，钢管表面无环氧涂层粘结，管道遭受严重腐蚀；又譬如挪威某管线，因为熔结环氧粉末底层的涂装温度过低，防腐层和钢管表面的粘结面存在微孔是导致钢管经船运到挪威后经过数月存放，存放期间有部分钢管端面的

5、防腐层就出现了粘接问题。在钢管进行分割和焊接时，热量的作用导致防腐层整体从管体表面分离，补口涂装时，感应加热同样有上述现象发生。当去除失去粘结部分的防腐层，竟然找不到粘结完好的部分，事故直接影响了工程的进度，造成严重的经济损失。从不难看出，熔结环氧粉末结构防腐技术对于涂装工艺本身需要改进，对于施工程序需要规范。事实上，各国工程技术人员都会根据具体工程技术参数设计最佳涂装工艺。（二）国内相关产业和技术现状、发展趋势 中国熔结环氧粉末技术起步较晚，二十世纪九十年代才开始引进和消化国外先进环氧粉末及工艺设备等技术。近几年国内才生产管道防腐系列环氧粉末涂料，并在国家许多重点工程上得到应用，取得了明显的

6、经济效益和社会效益，特别是在“西气东输”工程中的应用使国内重防腐粉末涂料有了长足的发展。在借鉴西方发达国家涂装工艺的基础上，我国在涂装工艺技术上正日益完善。目前采用环氧粉末涂敷打底，聚乙烯PE及粘剂缠绕或包覆形成的三层PE工艺，是国内外普遍采用的钢管道防腐工艺，也是目前国内西气东输及油田输油、输气所采用的管道防腐工艺，这和国外发达国家的涂装工艺保持了一致性。另外，我国在行业规范方面也取得长足的进步，早在2005年，我国颁布了行业标准SYT 03152005埋地管道单层熔结环氧粉末外防腐层技术规范，规定了控制熔结环氧粉末及涂层的各项技术指标的方法。这是我国熔结环氧粉末领域取得的主要成就。事实上，

7、根据施工经验来看，尽管原料各项指标良好，但由于涂装工艺参数控制差，同样会导致最终涂层的质量低劣，所以工艺过程中的检测和控制非常重要。反过来讲,即便能够准确控制涂装工艺参数,也存因防腐钢管自身的原因,涂装工艺参数也不是固定不变的。因此，就具体工程而言，可以根据施工管道的特点确定最佳涂装工艺参数。确定最佳涂装工艺参数的方法可通过实验室全面地、系统地测定不同工艺参数下涂层结构的性能，然后根据性能量值优劣调整工艺参数来实现，这是管道防腐行业技术发展提高的主要趋势。 （三）与中国石化主业发展的关联度 该项目是为中石化重点项目日照仪征原油管道及配套工程项目390km914大管径输油管道测试不同防腐涂层厚度

8、和涂敷温度下，实验室单层熔结环氧粉末防腐涂敷试件的涂层性能；通过实验获得的涂层性能数据，进行比对研究，为确定最佳防腐施工工艺提供依据。（四）项目的创新性该项目紧密结合日照仪征原油管道及配套工程项目，针对目前国内原油最大管径900mm的管道进行防腐涂层试验，大管径管道单根重量较重，运输、施工过程中防腐涂层的保护更困难，涂层本身性能良好尤为重要。本项目成果可以通过改善熔结环氧粉末涂装工艺参数，提高涂层结构的防腐能力，有效地保证工程的质量，预计把防腐涂层防腐能力在现有基础上有所提高。另外可以系统地获取国内最大管径-900mm的管道熔结环氧涂料防腐涂层试验第一手数据，完善了熔结环氧涂料应用于超大管径管

9、道技术参数，为我国此领域的防腐技术的发展做成直接贡献。二、研究开发的目标、内容、技术方法和路线、技术经济指标（一）技术目标（1）涂层厚度分别为450m、500m、550m、600m，膜厚误差控制范围为±25m；涂敷温度分别为170，190，210和230，温度误差控制范围为±3；（2）完成64种试件的48h阴极剥离 (mm)、抗冲击值(-30)、24h附着力(级)、 耐磨性(落砂法)试验，比较分析试验结果，获得环氧粉末涂层具有最佳性能对应的厚度与温度参数。 （二）技术内容和技术关键 （1） 技术内容 1.研究涂层厚度、温度与涂层性能的关系，优化设计防腐涂层厚度和涂敷温度，测

10、试不同涂层厚度和涂敷温度下实验室单层熔结环氧粉末防腐涂敷试件的涂层性能；2.通过实验获得的涂层性能数据，进行分析比较，获得涂层最佳性能对应的膜厚与涂敷温度，为确定最佳防腐施工工艺提供依据。（2）技术关键1.涂层厚度的控制与准确测试，这是保证实验室样品厚度参数准确可靠的关键；2.涂敷钢管表面温度均匀性控制，钢管表面均匀性直接影响涂层固化状态，保证钢管表面均匀性是准确表征涂层机械性能的关键。（三）技术方法、路线及其可行性分析 （1）技术方法与技术路线1技术方法 在实验室制备不同温度、不同厚度，固化均匀的钢管熔结环氧粉末涂层，准确测量涂层的48h阴极剥离 (mm)、抗冲击值(-30)、24h附着力(

11、级)、 耐磨性(落砂法)四个技术参数，通过试验结果的比较分析，确定样品最佳的涂层厚度、涂敷温度及固化时间。2技术路线 技术路线见下图1：控制固化时间四种机械性能试验试验数据分析工艺验正试验钢管表面处理控制钢管表面温度控制涂层厚度环氧粉末检验 图1 环氧粉末防腐涂层工艺改进试验技术路线图（2）技术路线可行性分析 按照合作单位（中国兵器工业集团第五三研究所）实验室现有的硬件设施与人员配备，上述技术路线科学可行。在环氧粉末性能指标检验方面，本实验室拥有差示扫描量热仪、胶化时间测定仪、标准振动筛、磁性物测量装置等一系列的环氧粉末性能检测设备，可满足环氧粉末各项性能指标的检验；在钢管表面处理和二次污染处

12、理方面，技术人员积累了丰富的经验，可按照标准对钢管表面准确进行处理；在试样制备方面，实验室专门为样品制备配备了喷涂设备、加热装置、样品固化设施等，完全可以制备出高质量的试件；在样品机械性能试验方面，作为兵器非金属材料理化检测中心，具有落锤冲击试验机,落砂耐磨装置,阴极剥离装置等设备，检测设备先进，专业测试人员经验丰富，可以获得科学真实的试验数据。因此上述技术路线具有可行性。（四）技术经济指标 熔结环氧粉末涂料涂层工艺改进试验项目可为日照仪征原油管道及配套工程减少环氧粉末涂料损失XX吨，折合人民币XX万元；可降低工程次品率XX%，折合人民币XX万元；可提高工程进度，节余XX天工时，折合人民币XX

13、万元。总之，此项目大约取得多少万元经济效益。三、知识产权状况（一）已有知识产权情况（专利号、专利申请号、申请人、专利名称）（二）相关国内外专利检索结果（检索主题词、检索数据库名称、相关专利号、专利申请号、申请人、专利名称）（三）国内外文献查询结果（文献名称、来源、发表人）（四）中国授权或公开的相关专利分析（给出本研究目前是否和国内已公开专利相冲突的分析结论，对有相冲突可能的专利，给出专利号、专利申请号、申请人、专利名称，法律状态、专利权利要求，提出的创新或规避对策）（五）国外公开文献和未在中国申请的相关国外专利分析（概述这些文献和专利的创新和效果，提出本课题予以借鉴、利用的设想）四、市场前景分

14、析（一）国内外市场现状和需求分析自从二十世纪九十年代初，我国推出了熔结防腐系列环氧粉末涂料，到目前为止，国内从事熔结环氧粉末涂料的生产厂家不下百家，熔结环氧涂料的应用也得到了长足进展，并成功运用于各大油田和多条天然气输送管线等国家重点工程，取得了明显的经济效益和社会效益。中国石油集团公司开展的“西气东输”工程，西起塔里木的轮南油田，东到上海市，全长4212km，管道直径1016mm，其中单粉末涂料用量就有几千吨，这还不包括各支线和城市地下天然气管网用的涂料。随着我国原油、成品油运输管线的重新布局，熔结环氧涂料的需要量会逐年上升，由此可见，熔结防腐粉末涂料在管道防腐领域具有更加广阔的市场前景。（

15、二）经济效益和社会效益预测熔结环氧树脂粉末涂料和涂装工艺可以满足原油、成品油输送管道防腐要求，在油气管道防腐领域得到大量的应用，随着我国原油、成品油输送管道重新布局，及西气东输管道的工程进度的推进，熔结环氧防腐涂料在我国油气管道防腐方面将发挥了更加重要的作用，本项目针对于熔结环氧粉末涂层工艺进行改进试验，直接提高了管道环氧涂层的防腐能力，保证了重点工程的质量，会给国家带来直接的经济效益和社会效益。 五、开题条件（一）技术准备日照仪征原油管道及配套工程一般管道外防腐层采用加强级熔结环氧粉末；定向钻穿越段与石方段管道采用三层PE加强级防腐；少量的架空跨越管道外防腐层采用在熔结环氧粉末外面再缠一层带

16、铝箔冷缠胶带；固定墩处管道在焊接加强筋板后应在防腐厂内做加强级熔结环氧粉末，加强筋板也同时做防腐层，检验合格后再小心运至现场安装。（二）人员情况姓 名 职 务 专业技术职称 主要科技成就杨占品 处 长 高级工程师 孙 民 科 长 （三）现有仪器设备及实验室条件本实验室具有多种精密测量仪器，其中包括：（1）差示扫描量热仪、（2）磁性物测量仪、（3）标准筛、（4）胶化时间测量仪、（5）固化箱、（6）涂料喷涂装置、（6）落锤冲击试验机、（7）落砂耐磨装置、（8）阴极剥离装置、（9）电火花检漏仪、（10）高、低温试验箱等，可以满足研究内容需要。实验室经过计量认证，环境条件良好，专业测试人员素质过硬。*

17、人员情况系指专题负责人和主要参加人的姓名、职务、专业技术职称及主要科技成就。六、计划进度和考核目标（按年度写出各年度安排, 跨年度的内容分年度填写;负责单位应包括协作单位。）年 份序 号工 作 内 容试验规模及应达到的指标起止时间（ 月- 月）试验地点验收方式*备注负责单位及负责人* 验收方式指鉴定、评议、审查、其他。* 除备注外的各栏目应全部填报。七、项目经费预算表1 项目经费预算表 单位：万元支出类别科 目预算金额备注资本性支出设备仪器、仪表软件土建其它小计费用性支出设备费修缮费材料费燃料动力费设计费会议费差旅费测试加工费文献出版费人员费公务管理费外事费设备、房屋使用费外协研究费其它费小计 合计表2 预计经费来源表单