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FRP/PVC复合管在氯碱生产盐酸输送管道中的应用

2014-02-02郭瑞卿

中国氯碱 2014年12期
关键词:焊件复合管胶管

郭瑞卿

(河南永银化工实业有限公司,河南 舞阳 462400)

河南永银化工实业有限公司20万t/a 聚氯乙烯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以上问题。

1 FRP/PVC 复合管的主要特性及使用优点

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≤1.6 MPa 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、投资省、安装方便等特点,常用于有腐蚀介质的环境。

2 FRP/PVC 复合管的连接与施工

2.1 连接方式及对应的施工技术措施

2.1.1 对焊连接及施工技术措施

该连接方式结构简单、安装方便,连接后需使用FRP 增强,主要适用于管径大于200 mm 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。

焊接的施工技术措施:(1)焊口部位的处理。焊接处采用V 型焊缝,厚度小于5 mm 时,坡口倾斜角为60°~70°,厚度大于5 mm 时,则为70°~80°,同时要留2 mm 顿边。坡口要平直,保持边缘沿焊缝全长均匀一致;(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 m/h,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;(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(即“根焊条”)都选用直径2.0~2.5 mm 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0.5~1.0 mm。填满焊缝根部时,焊条伸入缝隙内,并使焊条突出焊缝背面1.0~1.5 mm,从而使根部结合良好。为了使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 mm 左右。更换焊条时,将焊在焊缝中的焊条用热刀切成约30°~45°的斜坡,再将待焊的焊条开端也切成30°~45°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°,对焊条所施加的压力应视焊条直径大小而定;(4)为了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20°~45°,焊条粗、焊件薄的,应加热焊条,夹角取得小些,反之,焊条细、焊件厚的,应多热焊件,夹角取得大些;(5)为达到均匀加热焊条和焊件的目的,焊枪喷嘴与焊缝表面的距离最好保持在5~6 mm。为了防止PVC 分解,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。摆动的速度约为每秒1~3次,宽度约为8.0~12.0 mm,最宽不超过15 mm;(6)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;焊后应使焊缝自然冷却,不允许用水或压缩空气进行冷却,以免焊缝裂开;(7)焊接完成后用FRP 对焊接处进行加固处理。

2.1.2 承插连接

该连接形式耐高压、结构简单、施工方便,但不可拆卸,主要适用于管径小于200 mm 的管道,连接后为防止连接部位老化,需使用FRP 缠绕增强。

承插连接的施工技术措施:(1)用角向磨光机将管道端部(插口)及连接管件内部(承口)表面PVC部分打毛,打磨要均匀,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界面粘接剂;如间隙较大,可在胶粘剂内加少许PVC 粉作填料,以增加粘接剂的稠度;(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 s 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。

2.1.3 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,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。

2.2 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 部位受环境影响而老化。施工时的技术条件及具体操作方法如下。

(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。在涂粘合剂前对增强部位去除表面油污,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。界面粘合剂必须调和稀稠适宜,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50~100 mm,厚度为0.1 mm。不饱和聚酯树脂按介质温度t 选择,小于30 ℃时选用牌号为196;30~60 ℃时选用牌号为197或323;60~80 ℃时选用牌号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,固化剂有引发剂(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%,使用时应分开放置。使用固化剂时,应防止掺入铁锈、金属碎屑或硬纸板等,以免固化剂本身分解引起着火。先加引发剂,调和均匀再加促进剂,不可能将二者直接混合,否则将引起爆炸。未完全固化时,避免碰撞或移动管道。

2.3 施工过程中需注意的一些其他措施

(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;(2)FRP 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。同时确保增强层完全固化,不饱和树脂固化时间一般为15~20天,固化时要防止管子变形。

3 结语

FRP/PVC 复合管不仅耐腐蚀性好,而且较碳钢衬胶管道有施工质量轻、维护检修工作量小、耐环境腐蚀等优点。鉴于该复合管具有的优良特性,在氯碱及其他化工生产输送低压、常温腐蚀性介质中,将代替碳钢衬胶管道得到广泛的推广及应用。

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