熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層工藝改進(jìn)試驗(yàn)(1)

1、2006版技術(shù)開(kāi)發(fā)（委托）項(xiàng)目開(kāi) 題 報(bào) 告項(xiàng)目名稱(chēng)環(huán)氧粉末防腐涂層工藝改進(jìn)試驗(yàn)負(fù)責(zé)單位：日照儀征原油管道建設(shè)項(xiàng)目部項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：楊占品職稱(chēng):高級(jí)工程師研究開(kāi)發(fā)年限：_2010_年_1_月至_2010_年_7_月中國(guó)石油化工集團(tuán)公司印制編 制 須 知一、申請(qǐng)承擔(dān)技術(shù)開(kāi)發(fā)（委托）項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)先向中國(guó)石油化工股份有限公司科技開(kāi)發(fā)部（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：科技開(kāi)發(fā)部）申報(bào)本開(kāi)題報(bào)告。二、申報(bào)開(kāi)題者均須同時(shí)附送相應(yīng)資料：1.新技術(shù)探索及小試項(xiàng)目須附查新報(bào)告、文獻(xiàn)調(diào)查總結(jié)及探索試驗(yàn)情況介紹。2.中試及工業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目均須按研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理辦法的規(guī)定報(bào)相應(yīng)材料。三、科技開(kāi)發(fā)部根據(jù)收到的開(kāi)題報(bào)告及其相應(yīng)附件進(jìn)行審議，經(jīng)審議選定

2、的項(xiàng)目可簽訂技術(shù)開(kāi)發(fā)（委托）合同。四、本開(kāi)題報(bào)告版本自2006年3月起啟用。五、注意事項(xiàng)：1. 項(xiàng)目名稱(chēng)不得超過(guò)20個(gè)漢字（一格一字）。2. 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)是高級(jí)工程師（及相當(dāng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)）以上的專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)人員；一個(gè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人最多可同時(shí)負(fù)責(zé)兩個(gè)項(xiàng)目，其它項(xiàng)目只能作為項(xiàng)目參與人；一個(gè)項(xiàng)目原則上只設(shè)一名負(fù)責(zé)人，特殊情況下可設(shè)兩名負(fù)責(zé)人。3.開(kāi)題報(bào)告經(jīng)申請(qǐng)單位科技處初審，單位科技負(fù)責(zé)人審定同意，加蓋申請(qǐng)單位（或其科技處）公章后，報(bào)科技開(kāi)發(fā)部（一式四份）。4.本報(bào)告紙張規(guī)格為A4。一、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及開(kāi)題意義（一）國(guó)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐技術(shù)已有約五十年的歷史，最早開(kāi)發(fā)于

3、二十世紀(jì)五十年代，六十年代西方發(fā)達(dá)資本國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。但真正應(yīng)用于油氣管道防腐領(lǐng)域，要追溯于二十世紀(jì)八十年代，德國(guó)曼內(nèi)斯曼與巴斯夫化學(xué)工業(yè)公司共同研制出鋼管三層PE聚烯烴結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)結(jié)合了環(huán)氧粉末與聚烯烴雙重優(yōu)點(diǎn)，克服了單一涂層各自存在的缺點(diǎn)。從而在世界范圍內(nèi)得到全面推廣，迄今為止已有十萬(wàn)公里以上的管道使用了熔結(jié)環(huán)氧粉末，鋪設(shè)于世界各地。由于熔結(jié)環(huán)氧粉末可以實(shí)現(xiàn)油氣管道內(nèi)噴涂、油氣管道外噴涂及多層結(jié)構(gòu)防腐等用途。油氣管道防腐材料自然地從石油瀝青、煤焦油瀝青、膠帶、液體環(huán)氧涂料發(fā)展到熔結(jié)環(huán)氧粉末，其涂裝工藝技術(shù)從簡(jiǎn)單的單層噴涂發(fā)展成為多層結(jié)構(gòu)防腐。目前西方國(guó)家流行的成型方式為環(huán)氧粉末靜

4、電與熱噴涂，中間粘接劑與外層聚乙烯擠出機(jī)熱擠出纏繞和擠壓包覆成型。但是此成型技術(shù)缺點(diǎn)明顯，鋼管焊逢導(dǎo)致防腐層厚度變薄，粘接擠與環(huán)氧粉末不存在物理滲透,在低溫環(huán)境下防腐層受外力沖擊時(shí),受沖擊區(qū)可能整體破壞。即使回避成型技術(shù)本身的原因，然而原材料、鋼管表面處理、噴涂溫度等施工等因素也常常造成防腐結(jié)構(gòu)的失效。譬如印度某管線，由于原材料采用不當(dāng)和表面處理質(zhì)量低劣，管道埋地五年后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)防腐層整體從鋼管表面輕易取下，鋼管表面無(wú)環(huán)氧涂層粘結(jié)，管道遭受?chē)?yán)重腐蝕；又譬如挪威某管線，因?yàn)槿劢Y(jié)環(huán)氧粉末底層的涂裝溫度過(guò)低，防腐層和鋼管表面的粘結(jié)面存在微孔是導(dǎo)致鋼管經(jīng)船運(yùn)到挪威后經(jīng)過(guò)數(shù)月存放，存放期間有部分鋼管端面的

5、防腐層就出現(xiàn)了粘接問(wèn)題。在鋼管進(jìn)行分割和焊接時(shí)，熱量的作用導(dǎo)致防腐層整體從管體表面分離，補(bǔ)口涂裝時(shí)，感應(yīng)加熱同樣有上述現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)去除失去粘結(jié)部分的防腐層，竟然找不到粘結(jié)完好的部分，事故直接影響了工程的進(jìn)度，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。從不難看出，熔結(jié)環(huán)氧粉末結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)對(duì)于涂裝工藝本身需要改進(jìn)，對(duì)于施工程序需要規(guī)范。事實(shí)上，各國(guó)工程技術(shù)人員都會(huì)根據(jù)具體工程技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)最佳涂裝工藝。（二）國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì) 中國(guó)熔結(jié)環(huán)氧粉末技術(shù)起步較晚，二十世紀(jì)九十年代才開(kāi)始引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)環(huán)氧粉末及工藝設(shè)備等技術(shù)。近幾年國(guó)內(nèi)才生產(chǎn)管道防腐系列環(huán)氧粉末涂料，并在國(guó)家許多重點(diǎn)工程上得到應(yīng)用，取得了明顯的

6、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，特別是在“西氣東輸”工程中的應(yīng)用使國(guó)內(nèi)重防腐粉末涂料有了長(zhǎng)足的發(fā)展。在借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家涂裝工藝的基礎(chǔ)上，我國(guó)在涂裝工藝技術(shù)上正日益完善。目前采用環(huán)氧粉末涂敷打底，聚乙烯PE及粘劑纏繞或包覆形成的三層PE工藝，是國(guó)內(nèi)外普遍采用的鋼管道防腐工藝，也是目前國(guó)內(nèi)西氣東輸及油田輸油、輸氣所采用的管道防腐工藝，這和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的涂裝工藝保持了一致性。另外，我國(guó)在行業(yè)規(guī)范方面也取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，早在2005年，我國(guó)頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYT 03152005埋地管道單層熔結(jié)環(huán)氧粉末外防腐層技術(shù)規(guī)范，規(guī)定了控制熔結(jié)環(huán)氧粉末及涂層的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的方法。這是我國(guó)熔結(jié)環(huán)氧粉末領(lǐng)域取得的主要成就。事實(shí)上，

7、根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，盡管原料各項(xiàng)指標(biāo)良好，但由于涂裝工藝參數(shù)控制差，同樣會(huì)導(dǎo)致最終涂層的質(zhì)量低劣，所以工藝過(guò)程中的檢測(cè)和控制非常重要。反過(guò)來(lái)講,即便能夠準(zhǔn)確控制涂裝工藝參數(shù),也存因防腐鋼管自身的原因,涂裝工藝參數(shù)也不是固定不變的。因此，就具體工程而言，可以根據(jù)施工管道的特點(diǎn)確定最佳涂裝工藝參數(shù)。確定最佳涂裝工藝參數(shù)的方法可通過(guò)實(shí)驗(yàn)室全面地、系統(tǒng)地測(cè)定不同工藝參數(shù)下涂層結(jié)構(gòu)的性能，然后根據(jù)性能量值優(yōu)劣調(diào)整工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是管道防腐行業(yè)技術(shù)發(fā)展提高的主要趨勢(shì)。 （三）與中國(guó)石化主業(yè)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度 該項(xiàng)目是為中石化重點(diǎn)項(xiàng)目日照儀征原油管道及配套工程項(xiàng)目390km914大管徑輸油管道測(cè)試不同防腐涂層厚度

8、和涂敷溫度下，實(shí)驗(yàn)室單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂敷試件的涂層性能；通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的涂層性能數(shù)據(jù)，進(jìn)行比對(duì)研究，為確定最佳防腐施工工藝提供依據(jù)。（四）項(xiàng)目的創(chuàng)新性該項(xiàng)目緊密結(jié)合日照儀征原油管道及配套工程項(xiàng)目，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)原油最大管徑900mm的管道進(jìn)行防腐涂層試驗(yàn)，大管徑管道單根重量較重，運(yùn)輸、施工過(guò)程中防腐涂層的保護(hù)更困難，涂層本身性能良好尤為重要。本項(xiàng)目成果可以通過(guò)改善熔結(jié)環(huán)氧粉末涂裝工藝參數(shù)，提高涂層結(jié)構(gòu)的防腐能力，有效地保證工程的質(zhì)量，預(yù)計(jì)把防腐涂層防腐能力在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有所提高。另外可以系統(tǒng)地獲取國(guó)內(nèi)最大管徑-900mm的管道熔結(jié)環(huán)氧涂料防腐涂層試驗(yàn)第一手?jǐn)?shù)據(jù)，完善了熔結(jié)環(huán)氧涂料應(yīng)用于超大管徑管

9、道技術(shù)參數(shù)，為我國(guó)此領(lǐng)域的防腐技術(shù)的發(fā)展做成直接貢獻(xiàn)。二、研究開(kāi)發(fā)的目標(biāo)、內(nèi)容、技術(shù)方法和路線、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（一）技術(shù)目標(biāo)（1）涂層厚度分別為450m、500m、550m、600m，膜厚誤差控制范圍為±25m；涂敷溫度分別為170，190，210和230，溫度誤差控制范圍為±3；（2）完成64種試件的48h陰極剝離 (mm)、抗沖擊值(-30)、24h附著力(級(jí))、 耐磨性(落砂法)試驗(yàn)，比較分析試驗(yàn)結(jié)果，獲得環(huán)氧粉末涂層具有最佳性能對(duì)應(yīng)的厚度與溫度參數(shù)。 （二）技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵 （1） 技術(shù)內(nèi)容 1.研究涂層厚度、溫度與涂層性能的關(guān)系，優(yōu)化設(shè)計(jì)防腐涂層厚度和涂敷溫度，測(cè)

10、試不同涂層厚度和涂敷溫度下實(shí)驗(yàn)室單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂敷試件的涂層性能；2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的涂層性能數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析比較，獲得涂層最佳性能對(duì)應(yīng)的膜厚與涂敷溫度，為確定最佳防腐施工工藝提供依據(jù)。（2）技術(shù)關(guān)鍵1.涂層厚度的控制與準(zhǔn)確測(cè)試，這是保證實(shí)驗(yàn)室樣品厚度參數(shù)準(zhǔn)確可靠的關(guān)鍵；2.涂敷鋼管表面溫度均勻性控制，鋼管表面均勻性直接影響涂層固化狀態(tài)，保證鋼管表面均勻性是準(zhǔn)確表征涂層機(jī)械性能的關(guān)鍵。（三）技術(shù)方法、路線及其可行性分析 （1）技術(shù)方法與技術(shù)路線1技術(shù)方法 在實(shí)驗(yàn)室制備不同溫度、不同厚度，固化均勻的鋼管熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層，準(zhǔn)確測(cè)量涂層的48h陰極剝離 (mm)、抗沖擊值(-30)、24h附著力(

11、級(jí))、 耐磨性(落砂法)四個(gè)技術(shù)參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果的比較分析，確定樣品最佳的涂層厚度、涂敷溫度及固化時(shí)間。2技術(shù)路線 技術(shù)路線見(jiàn)下圖1：控制固化時(shí)間四種機(jī)械性能試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析工藝驗(yàn)正試驗(yàn)鋼管表面處理控制鋼管表面溫度控制涂層厚度環(huán)氧粉末檢驗(yàn) 圖1 環(huán)氧粉末防腐涂層工藝改進(jìn)試驗(yàn)技術(shù)路線圖（2）技術(shù)路線可行性分析 按照合作單位（中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所）實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的硬件設(shè)施與人員配備，上述技術(shù)路線科學(xué)可行。在環(huán)氧粉末性能指標(biāo)檢驗(yàn)方面，本實(shí)驗(yàn)室擁有差示掃描量熱儀、膠化時(shí)間測(cè)定儀、標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)篩、磁性物測(cè)量裝置等一系列的環(huán)氧粉末性能檢測(cè)設(shè)備，可滿(mǎn)足環(huán)氧粉末各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢驗(yàn)；在鋼管表面處理和二次污染處

12、理方面，技術(shù)人員積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，可按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼管表面準(zhǔn)確進(jìn)行處理；在試樣制備方面，實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)門(mén)為樣品制備配備了噴涂設(shè)備、加熱裝置、樣品固化設(shè)施等，完全可以制備出高質(zhì)量的試件；在樣品機(jī)械性能試驗(yàn)方面，作為兵器非金屬材料理化檢測(cè)中心，具有落錘沖擊試驗(yàn)機(jī),落砂耐磨裝置,陰極剝離裝置等設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備先進(jìn)，專(zhuān)業(yè)測(cè)試人員經(jīng)驗(yàn)豐富，可以獲得科學(xué)真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此上述技術(shù)路線具有可行性。（四）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料涂層工藝改進(jìn)試驗(yàn)項(xiàng)目可為日照儀征原油管道及配套工程減少環(huán)氧粉末涂料損失XX噸，折合人民幣XX萬(wàn)元；可降低工程次品率XX%，折合人民幣XX萬(wàn)元；可提高工程進(jìn)度，節(jié)余XX天工時(shí)，折合人民幣XX

13、萬(wàn)元?？傊隧?xiàng)目大約取得多少萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)效益。三、知識(shí)產(chǎn)權(quán)狀況（一）已有知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況（專(zhuān)利號(hào)、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枴⑸暾?qǐng)人、專(zhuān)利名稱(chēng)）（二）相關(guān)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利檢索結(jié)果（檢索主題詞、檢索數(shù)據(jù)庫(kù)名稱(chēng)、相關(guān)專(zhuān)利號(hào)、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?、申?qǐng)人、專(zhuān)利名稱(chēng)）（三）國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)查詢(xún)結(jié)果（文獻(xiàn)名稱(chēng)、來(lái)源、發(fā)表人）（四）中國(guó)授權(quán)或公開(kāi)的相關(guān)專(zhuān)利分析（給出本研究目前是否和國(guó)內(nèi)已公開(kāi)專(zhuān)利相沖突的分析結(jié)論，對(duì)有相沖突可能的專(zhuān)利，給出專(zhuān)利號(hào)、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枴⑸暾?qǐng)人、專(zhuān)利名稱(chēng)，法律狀態(tài)、專(zhuān)利權(quán)利要求，提出的創(chuàng)新或規(guī)避對(duì)策）（五）國(guó)外公開(kāi)文獻(xiàn)和未在中國(guó)申請(qǐng)的相關(guān)國(guó)外專(zhuān)利分析（概述這些文獻(xiàn)和專(zhuān)利的創(chuàng)新和效果，提出本課題予以借鑒、利用的設(shè)想）四、市場(chǎng)前景分

14、析（一）國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)現(xiàn)狀和需求分析自從二十世紀(jì)九十年代初，我國(guó)推出了熔結(jié)防腐系列環(huán)氧粉末涂料，到目前為止，國(guó)內(nèi)從事熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料的生產(chǎn)廠家不下百家，熔結(jié)環(huán)氧涂料的應(yīng)用也得到了長(zhǎng)足進(jìn)展，并成功運(yùn)用于各大油田和多條天然氣輸送管線等國(guó)家重點(diǎn)工程，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。中國(guó)石油集團(tuán)公司開(kāi)展的“西氣東輸”工程，西起塔里木的輪南油田，東到上海市，全長(zhǎng)4212km，管道直徑1016mm，其中單粉末涂料用量就有幾千噸，這還不包括各支線和城市地下天然氣管網(wǎng)用的涂料。隨著我國(guó)原油、成品油運(yùn)輸管線的重新布局，熔結(jié)環(huán)氧涂料的需要量會(huì)逐年上升，由此可見(jiàn)，熔結(jié)防腐粉末涂料在管道防腐領(lǐng)域具有更加廣闊的市場(chǎng)前景。（

15、二）經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益預(yù)測(cè)熔結(jié)環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂料和涂裝工藝可以滿(mǎn)足原油、成品油輸送管道防腐要求，在油氣管道防腐領(lǐng)域得到大量的應(yīng)用，隨著我國(guó)原油、成品油輸送管道重新布局，及西氣東輸管道的工程進(jìn)度的推進(jìn)，熔結(jié)環(huán)氧防腐涂料在我國(guó)油氣管道防腐方面將發(fā)揮了更加重要的作用，本項(xiàng)目針對(duì)于熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層工藝進(jìn)行改進(jìn)試驗(yàn)，直接提高了管道環(huán)氧涂層的防腐能力，保證了重點(diǎn)工程的質(zhì)量，會(huì)給國(guó)家?guī)?lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 五、開(kāi)題條件（一）技術(shù)準(zhǔn)備日照儀征原油管道及配套工程一般管道外防腐層采用加強(qiáng)級(jí)熔結(jié)環(huán)氧粉末；定向鉆穿越段與石方段管道采用三層PE加強(qiáng)級(jí)防腐；少量的架空跨越管道外防腐層采用在熔結(jié)環(huán)氧粉末外面再纏一層帶

16、鋁箔冷纏膠帶；固定墩處管道在焊接加強(qiáng)筋板后應(yīng)在防腐廠內(nèi)做加強(qiáng)級(jí)熔結(jié)環(huán)氧粉末，加強(qiáng)筋板也同時(shí)做防腐層，檢驗(yàn)合格后再小心運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。（二）人員情況姓 名 職 務(wù) 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職稱(chēng) 主要科技成就楊占品 處 長(zhǎng) 高級(jí)工程師 孫 民 科 長(zhǎng) （三）現(xiàn)有儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)室條件本實(shí)驗(yàn)室具有多種精密測(cè)量?jī)x器，其中包括：（1）差示掃描量熱儀、（2）磁性物測(cè)量?jī)x、（3）標(biāo)準(zhǔn)篩、（4）膠化時(shí)間測(cè)量?jī)x、（5）固化箱、（6）涂料噴涂裝置、（6）落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)、（7）落砂耐磨裝置、（8）陰極剝離裝置、（9）電火花檢漏儀、（10）高、低溫試驗(yàn)箱等，可以滿(mǎn)足研究?jī)?nèi)容需要。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)計(jì)量認(rèn)證，環(huán)境條件良好，專(zhuān)業(yè)測(cè)試人員素質(zhì)過(guò)硬。*

17、人員情況系指專(zhuān)題負(fù)責(zé)人和主要參加人的姓名、職務(wù)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)職稱(chēng)及主要科技成就。六、計(jì)劃進(jìn)度和考核目標(biāo)（按年度寫(xiě)出各年度安排, 跨年度的內(nèi)容分年度填寫(xiě);負(fù)責(zé)單位應(yīng)包括協(xié)作單位。）年 份序 號(hào)工 作 內(nèi) 容試驗(yàn)規(guī)模及應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)起止時(shí)間（ 月- 月）試驗(yàn)地點(diǎn)驗(yàn)收方式*備注負(fù)責(zé)單位及負(fù)責(zé)人* 驗(yàn)收方式指鑒定、評(píng)議、審查、其他。* 除備注外的各欄目應(yīng)全部填報(bào)。七、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算表1 項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算表 單位：萬(wàn)元支出類(lèi)別科 目預(yù)算金額備注資本性支出設(shè)備儀器、儀表軟件土建其它小計(jì)費(fèi)用性支出設(shè)備費(fèi)修繕費(fèi)材料費(fèi)燃料動(dòng)力費(fèi)設(shè)計(jì)費(fèi)會(huì)議費(fèi)差旅費(fèi)測(cè)試加工費(fèi)文獻(xiàn)出版費(fèi)人員費(fèi)公務(wù)管理費(fèi)外事費(fèi)設(shè)備、房屋使用費(fèi)外協(xié)研究費(fèi)其它費(fèi)小計(jì) 合計(jì)表2 預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)來(lái)源表單