一种聚乙烯复合带及其制备、补口工艺方法和用途技术

本发明专利技术属于长输油气管道防腐技术领域，具体涉及一种聚乙烯复合带及其制备、补口工艺方法和用途。聚乙烯复合带为两层结构：基材采用无热收缩性的辐射交联聚乙烯，热熔胶层成分按质量百分比为，马来酸酐改性聚乙烯为95％‑100％，增粘树脂为0‑5％，乙烯‑醋酸乙烯共聚物为0‑5％。补口涂敷工艺方法包括：a.表面处理b.中频加热c.环氧粉末喷涂d.聚乙烯复合带缠绕。采用上述涂敷工艺得到的补口涂层，性能优良，施工效率高，聚乙烯复合带与FBE粉末涂层和3LPE涂层均能够实现良好的粘接，23℃的剥离强度不低于180N/cm，80℃的剥离强度不低于50N/cm，100℃的剥离强度不低于30N/cm。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯复合带及其制备、补口工艺方法和用途
本专利技术属于长输油气管道防腐
，具体涉及一种聚乙烯复合带及其制备、补口工艺方法和用途。
技术介绍
三层结构聚烯烃(3LPO，包含3LPE和3LPP两种类型)涂层系统自20世纪80年代中期开发成功以来，由于具有优异的防腐性能和机械防护性能，且可在工厂内进行高度自动化的预制涂敷，因此在世界范围得到了快速的推广和应用。截至目前，3LPO涂层已成为油气管道外防腐领域的主导性涂层系统。在绝大多数国家和地区，3LPO涂层占新建油气管道外防腐层的比例约为65％-90％；在中东和非洲地区，上述比例大约是45-50％；在美国、加拿大和英国，由于技术理念和传统等因素的影响，目前油气管道的外防腐仍主要以熔结环氧(FBE)粉末涂层为主，新建管道的外防腐层中3LPO涂层的占比约为15％。3LPE涂层涂敷技术于1995年引进到我国，并在陕京天然气管道项目上得到首次应用，目前3LPE涂层已成为国内长输油气管道外防腐首选的涂层类型。虽然3LPE涂层在国内外的油气管道防腐领域都取得广泛而成功的应用，但也存一些长期未能有效解决的问题，成为影响油气长输管道安全运行的潜在风险，其中就包括3LPE防腐管道的现场补口问题。从国内外的标准规范来看，3LPE防腐管道现场补口常用的防腐涂层系统主要包括热收缩带涂层、液体涂料涂层、聚合物胶粘带涂层、粘弹体胶带涂层、FBE粉末涂层、改性聚烯烃涂层等类型。工程应用实践情况显示，由于涂层材料、涂敷设备、涂敷工艺以及现场条件等诸多因素的影响和限制，现有的防腐补口涂层类型都存在不同程度的缺点和不足：或涂层性能难以达到3LPE涂层的同等性能；或与3LPE涂层的相容性较差，搭接部位易发生粘结失效问题；或涂敷工艺繁琐难以适应作业现场对涂敷效率的要求；或涉及大量手工操作，涂敷质量的稳定性难以有效保障。举例说明如下：1.三层结构聚乙烯热收缩带(3LHSS-PE)涂层作为目前国内外应用最为广泛的3LPE防腐管道现场补口涂层类型，其涂层结构是液体环氧底漆作为基础防腐层，热熔胶型聚乙烯热收缩带作为机械防护层，其中热熔胶主要起与液体环氧底漆以及3LPE涂层的粘结作用。3LHSS-PE补口涂层涂敷施工的基本流程是：①使用火焰喷枪对3LPE防腐管道的补口区域进行手动预热，然后对裸钢部位进行喷砂除锈；②对补口区域内的PE涂层进行手动拉毛(粗糙化)处理；③手动刷涂液体环氧底漆，并使底漆与3LPE防腐管管端预留的FBE底涂层搭接；④对底漆进行加热(通常为60-150℃)，使其快速表干；⑤将热收缩带包覆在补口区域，并用火焰喷枪对热收缩带进行烘烤，使其均匀收缩并保证热熔胶充分熔融，烘烤过程中及时使用压辊、放气针等工具排除夹裹在热收缩带涂层中的气泡。从3LHSS-PE涂层的材料以及涂敷工艺来看，其主要存在以下缺点：①以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主体成分的热熔胶，由于材料自身粘结性、耐温性的不足以及其与聚乙烯的相容性问题，补口涂层的剥离强度很难达到3LPE涂层的同等水平。长期服役过程中，在土壤应力、温度交变、水渗透等复杂因素的作用下，存在较高的粘结失效风险；②大量的手工操作，在长时间、大强度、高效率的作业情况下，很难保证补口涂层涂敷质量的稳定性，易出现底漆厚度不均匀甚至漏涂、热收缩带局部烧焦炭化、热熔胶未充分熔融、补口涂层夹裹气泡等问题；③液体环氧底漆加热固化会使漆膜存在较高的内应力，易导致漆膜与钢基材发生粘结失效或弯曲时产生开裂。2.火焰喷涂聚乙烯粉末(FSPE)涂层是一种可用于3LPE防腐管道现场补口的高性能涂层系统，其涂层结构如下：底层为FBE粉末涂层，中间层为改性聚乙烯粉末涂层，起粘接底层与面层的作用，面层为聚乙烯/改性聚乙烯粉末涂层，起机械防护作用。FSPE补口涂层涂敷施工的基本流程是：①使用火焰喷枪对3LPE防腐管道的补口区域进行手动预热，然后对裸钢部位进行喷砂除锈；②采用中频感应加热设备，将钢管表面加热至涂敷要求的温度(通常为200-230℃)，然后进行FBE喷涂；③在FBE粉末涂层仍处于胶化状态时，进行改性聚乙烯粉末的植绒喷涂，使其均匀覆盖FBE粉末涂层，并用火焰烘烤，使改性聚乙烯粉末熔融；④采用火焰喷涂设备进行聚乙烯/改性聚乙烯粉末喷涂。涂敷过程中，每喷涂一层聚乙烯/改性聚乙烯粉末后，应根据补口区域温度情况，使用火焰喷枪适当加热，使聚乙烯/改性聚乙烯粉末充分熔融，然后再继续喷涂下一层直至涂层厚度达到要求；⑤对补口涂层进行快速冷却，冷却时应确保涂层一次性冷却至要求的温度，严格避免出现回温。从FSPE涂层的材料、结构以及涂敷工艺来看，其主要存在以下缺点：①需要使用具有较高熔融指数的聚乙烯材料，使得涂层系统面层的力学性能和机械性能有所降低；②喷涂过程对火焰和温度控制的要求较高，极易造成涂层出现过度氧化或熔融不足的问题，严重影响涂层性能；③涂敷过程涉及大量的纯手工操作，涂层质量的稳定性较难保证且涂敷效率较低。3.上文所述其他几种类型的现场补口涂层，由于相容性、吸水率、机械防护性能、粘结强度等方面存在的不足，通常仅适用于某些特定条件下3LPE防腐管道的现场补口，在此不再一一赘述。中国专利申请号CN200610122005公开了一种用于钢管外层防腐的复合缠绕带及其生产方法和使用方法，其中涉及的复合缠绕带由聚乙烯和聚乙烯胶粘剂辊压热合制备而成，然后通过缠绕机螺旋缠绕在经抛丸除锈、加热以及喷涂FBE粉末涂料的钢质弯管或直管上，冷却后形成均匀防腐层。相对于弯管或直管的热收缩带防腐，此复合缠绕带及其使用方法在理论上确实可以提高涂层的防腐性能，但也存在一些问题和不足：首先，缠绕施工时，由于复合缠绕带需要处于紧绷状态且钢管仍处于200℃左右的高温条件，复合缠绕带与钢管的接触部位极可能会快速软化而导致复合缠绕带发生变形或断裂；其次，由于弯管弧度的存在，复合缠绕带缠绕时极易包裹空气而产生气泡，这将对涂层质量产生较大影响；再次，缠绕施工过程中，钢管的温度会逐渐降低，留给复合缠绕带涂敷施工的时间窗口非常有限，当温度降至某特定温度以下时，由于复合缠绕带的胶粘剂采用的是符合SY/T0413、DIN30670或CSAZ245.21等标准的聚乙烯胶粘剂材料，此时复合缠绕带的胶粘剂将很难再与钢管表面的FBE粉末涂层实现良好的粘结；最后，由于复合缠绕带的聚乙烯背材采用的是符合SY/T0413、DIN30670、CSAZ245.21或JISG3469等标准的聚乙烯材料，缠绕施工过程中，热塑性聚乙烯将会长时间处于较高温度而无法得到及时、快速的冷却，不利于聚乙烯形成细致结晶，对聚乙烯的力学性能和耐环境应力开裂性能存在不利影响。中国专利申请号CN200910254264公开了一种金属管道聚乙烯防腐层补口施工机具以及施工方法、CN201110193747公开了一种用于钢质管道聚乙烯防腐层补口的补口带，CN201410780472公开了一种补口方法、CN201410780473公开了一种管道补口、CN201410780656公开了一种补口方法、CN201410781070公开了一种管道补口方法、CN2014107819本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯复合带，其特征在于：聚乙烯复合带为两层结构，厚度≥2.5mm，其中一层为聚乙烯背材，厚度≥1.5mm；一层为热熔胶，厚度≥1.0mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯复合带，其特征在于：聚乙烯复合带为两层结构，厚度≥2.5mm，其中一层为聚乙烯背材，厚度≥1.5mm；一层为热熔胶，厚度≥1.0mm。


2.根据权利要求1所述的的聚乙烯复合带，其特征在于：聚乙烯背材材质为无热收缩性的辐射交联聚乙烯。


3.根据权利要求1所述的聚乙烯复合带，其特征在于：热熔胶成分配比为，聚乙烯基体树脂60-75wt％，马来酸酐9.5-11.5wt％，过氧化二异丙苯0.5wt％，聚烯烃共聚物弹性体树脂10-25wt％，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物弹性体1-3wt％，添加剂0.1-2wt％。


4.根据权利要求3所述的聚乙烯复合带，其特征在于：聚乙烯基体树脂为低密度聚乙烯树脂，聚烯烃共聚物弹性体树脂为乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物的共混物。


5.根据权利要求3所述的聚乙烯复合带，其特征在于：添加剂为抗氧剂168、抗氧剂1076、聚乙烯蜡、滑石粉的共混物。


6.根据权利要求3所述的的聚乙烯复合带，其特征在于：热熔胶，由上述各组分在160-180℃通过熔融接枝反应后，由双螺杆挤出机挤出、造粒制备得到热熔胶颗粒。


7.根据权利要求1至6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利，赵岑，刘进东，彭传伟，杨彪，相政乐，贾振，刘恒恒，杨阳，胡锦辉，
申请(专利权)人：海油发展珠海管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44