FRP／PVC复合管在氯碱生产盐酸输送管道中的应用

FRP／PVC复合管在氯碱生产盐酸输送管道中的应用摘要：通过对FRP/PVC复合管替代碳钢衬胶管道在氯碱生产盐酸输送中的使用介绍，阐述了碳钢衬胶管道在使用中存在的弊端以及FRP/PVC复合管具有的特性、优点；并进一步对FRP/PVC复合管在使用中的连接及施工进行了详细介绍。关键词：FRP/PVC复合管氯碱盐酸输送连接方式施工一、引言河南永银化工实业有限公司20万吨聚氯乙烯/年项目一期工程在建设时期，成品盐酸储罐盐酸输送管道采用碳钢衬胶材质，在实际生产使用过程中存在以下弊端：①由于衬胶管道采用法兰连接，密封部位较多，在冬季气温较低情况下，受环境温度影响，管道纵向收缩，造成法兰连接部位密封不严，出现介质泄漏现象，增加了管线维护工作量。②衬胶管道衬胶层脱落、鼓泡，堵塞管道或造成介质泄漏对碳钢层造成腐蚀，需花费大量资金进行更换，同时还造成3价铁离子进入盐酸中，影响成品盐酸品质。③生产过程中部分装置环境中存在腐蚀性介质，碳钢衬胶管道外层出现了不同程度的腐蚀。该公司根据实际情况将该部位管道更换为FRP/PVC复合管，更换后完全满足盐酸输送管线的使用条件，避免了因使用碳钢衬胶管道而产生的上述问题。二、FRP/PVC复合管的主要特性及优点FRP/PVC复合管是以硬质聚氯乙烯为内衬，玻璃钢作为外增强层，经过纤维缠绕工艺复合制成。该管道主要用于输送温度为-10℃～80℃、压力≤1.6Mpa腐蚀性流体，既有PVC管耐酸、碱腐蚀的特点，又克服了PVC管在温度条件下耐压强度较低的特点，PVC管仅起耐介质腐蚀的作用，耐压强度完全有FRP增强层承担。这种管道具有耐腐蚀性能好、耐温性好、流体阻力小、无电化学腐蚀、安装方便，常用于有腐蚀介质的环境。三、FRP/PVC复合管的连接与施工1.连接方式及对应的施工技术措施1.1对焊连接及施工技术措施该连接方式主要适用于管径大于200毫米的管道，焊接部位为FRP/PVC复合管基层管道（即内管PVC材质部分）的焊接，焊接后需使用FRP增强。施工技术措施：①焊口部位的处理。焊接处采用V型焊缝，厚度小于5毫米时，坡口倾斜角为60o～70o，厚度大于5毫米时，则为70o～80o，同时要留2毫米顿边。坡口完成后，用砂布打磨粗糙的表面，以增强焊接强度。②焊接采用热风焊。焊接时必须保持管道中心线一致，焊接温度控制在200～250℃，焊接速度为9～15米/小时，焊条延伸率应控制在15%以内，不能过大，以免焊条产生过大的收缩应力。焊接温度一般指距离焊枪喷嘴5毫米处用温度计经过15秒测得的温度。焊条延伸率即焊条经过焊接后延长的比率。③焊条的使用要求。焊接时无论采用多粗直径的焊条，第一根焊条都选用直径2～2.5毫米的单焊条，以保证焊接时熔化的焊条能挤过坡口端部所留的间隙，避免焊不透，间隙一般取0.5～1毫米。为确保焊缝开端处焊条与焊件能良好结合，首先需加热焊条端部，把它弯曲成直角，并插入已加热的焊缝中，使焊条尾端突出焊缝切口处10毫米左右。更换焊条时，将焊在焊缝中的焊条用热刀切成约30o～45o的斜坡，再将待焊的焊条开端也切成30o～45o的斜坡，然后稍微加热搭接处再继续焊接。焊接时，焊条本体和对焊条施加压力的方向都应与被焊材料的焊缝成90°角度，最大不超过100°。④为避免焊缝边缘单面加热，焊枪喷嘴必须精确地沿焊缝方向移动，焊枪喷嘴和焊件之间的夹角为20o～45o，焊枪喷嘴与焊缝表面的距离最好保持在5～6毫米，焊枪喷嘴应不断地上下左右摆动，但摆动角度不宜太大，避免被焊接材料受热区过大过宽。⑤焊缝中每根焊条接头处必须错开，以保证焊缝强度，焊缝表面应饱满、平稳，不能有波纹及凹痕现象。不能有烧焦分解现象，出现后应立即清除并补焊，焊接结束后用FRP对焊接处进行加固处理。1.2承插连接该连接形式耐高压、结构简单、施工方便。主要适用于管径小于200毫米的管道，连接后为防止连接部位老化，需用FRP缠绕增强。施工技术措施：①用磨光机将管道端部（插口）及连接管件内部（承口）表面PVC部分打毛，使外表呈灰色，清除粉尘；并用PVC表面专用清洗剂将打毛部位清洗干净。②在承口及插头部分快速均匀地涂刷粘接剂。③将插口迅速插入承口，沿管件的轴线方向旋转1/6周，迅速推到规定的位置，在不少于60秒的时间内，保持所施加的外力不变。完全插入后迅速将承口外露处的粘接剂抹去。④连接部位固化后，用FRP对其进行增强加固。1.3法兰连接法兰为FRP/PVC复合法兰，该连接形式结构简单、拆卸方便、便于安装，一般用在与设备本体进出口或伸缩节的连接上。法兰与管道连接时，主要有承插连接与焊接两种方式，承插连接施工可参照3.1.2中的要求，焊接施工参照3.1.1中的要求，但是焊接时法兰的内外两面都必须与管子焊接，法兰面与管子轴线倾斜度应小于或等于管子外径的1/100。2.FRP/PVC复合管FRP增强层的施工FRP/PVC复合管在连接完毕后，要对连接部位进行FRP缠绕，以增强接口部位的强度及密封性，防止接口部位PVC部件受环境影响而老化。施工技术条件及要求：①涂刷界面粘合剂：为便于FRP与PVC能较好的粘结在一起，在缠绕前需在缠绕部位表面均匀密实涂一层界面粘合剂，然后再缠绕FRP增强层。涂刷前去除增强部位表面油污，并均匀涂刷一层PVC表面处理剂，保持连接部位内管外壁表面清洁。界面粘合剂涂层不得流淌，厚薄均匀，不得有涂漏的空白点。②选用适当的复合层材料：增强材料采用无碱无蜡玻璃丝布，宽度为50～100mm，厚度为0.1mm。不饱和聚酯树脂按介质温度t选择，t≤30℃时选用牌号为196，；t=30～90℃时选用牌号为197或323；t=60～80℃是选用牌号199或MFE-3。③不饱和树脂的固化：应根据操作环境温度加适量的固化剂，固化剂包括引发剂（50%过氧化环乙酮糊）和促进剂（含6%环烷酸钴的苯乙烯液），其用量各为0.4～4%。加固化剂时先加引发剂，调和均匀再加促进剂，不能将二者直接混合，否则将引起爆炸。④具体操作方法：在已准备好的容器中，放入一定量且已调和均匀的树脂，现用现调，当有凝结时不能稀释再用，玻璃丝布在使用前必须浸透树脂，不能有积余。缠绕时要用力均匀，不得时紧时松，缠绕布带要重搭，重搭宽度为布带的1/2宽，并用力滚压挤出气泡，使之完全浸透与致密。缠绕完毕后，在表面刷一层不饱和胶衣树脂，以提高抗老化作用。3.施工过程中需注意的一些其他措施3.1为避免复合管道在使用中受环境温度影响，产生热胀冷缩而发生扭曲和扭转变形，要在直管段合适部位加装伸缩节，伸缩节要满足耐介质及环境腐蚀。3.2FRP增强层在施工时，环境温度宜在15～25℃，若环境温度低于10℃时，须提高温度。但要注意防火、防尘，并在通风良好的场地进行，防止中毒。同时确保增强层