FRP/PVC復合管在氯堿生產(chǎn)鹽酸輸送管道中的應用

郭瑞卿

（河南永銀化工實業(yè)有限公司，河南 舞陽 462400）

河南永銀化工實業(yè)有限公司20萬t/a 聚氯乙烯項目一期工程在建設時期，成品鹽酸儲罐鹽酸輸送管道采用碳鋼襯膠材質(zhì)，在實際生產(chǎn)使用過程中存在以下弊端：（1）由于襯膠管道采用法蘭連接，密封部位較多，在冬季氣溫較低情況下，受環(huán)境溫度影響，管道縱向收縮，造成法蘭連接部位密封不嚴，出現(xiàn)介質(zhì)泄漏現(xiàn)象，增加了管線維護工作量；（2）襯膠管道襯膠層脫落、鼓泡，堵塞管道或造成介質(zhì)泄漏對碳鋼層造成腐蝕，需花費大量資金進行更換，同時還造成3價鐵離子進入鹽酸中，影響成品鹽酸品質(zhì)；（3）生產(chǎn)過程中部分裝置環(huán)境中存在腐蝕性介質(zhì)，碳鋼襯膠管道外層出現(xiàn)了不同程度的腐蝕。該公司根據(jù)實際情況將該部位管道更換為FRP/PVC 復合管，更換后完全滿足鹽酸輸送管線的使用條件，避免了因使用碳鋼襯膠管道而產(chǎn)生的以上問題。

1 FRP/PVC 復合管的主要特性及使用優(yōu)點

FRP/PVC 復合管是以硬質(zhì)聚氯乙烯為內(nèi)襯，玻璃鋼作為外增強層，經(jīng)過纖維纏繞工藝復合制成。該管道主要用于輸送溫度為-10～80 ℃、壓力≤1.6 MPa 腐蝕性流體，既有PVC 管耐酸、堿腐蝕的特點，又克服了PVC 管在溫度條件下耐壓強度較低的特點，PVC管僅起耐介質(zhì)腐蝕的作用，耐壓強度完全有FRP 增強層承擔。這種管道具有耐腐蝕性能好、耐溫性好、流體阻力小、無電化學腐蝕、投資省、安裝方便等特點，常用于有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境。

2 FRP/PVC 復合管的連接與施工

2.1 連接方式及對應的施工技術措施

2.1.1 對焊連接及施工技術措施

該連接方式結(jié)構簡單、安裝方便，連接后需使用FRP 增強，主要適用于管徑大于200 mm 的管道，焊接部位為FRP/PVC 復合管基層管道（即內(nèi)管PVC材質(zhì)部分）的焊接。

焊接的施工技術措施：（1）焊口部位的處理。焊接處采用V 型焊縫，厚度小于5 mm 時，坡口傾斜角為60°～70°，厚度大于5 mm 時，則為70°～80°，同時要留2 mm 頓邊。坡口要平直，保持邊緣沿焊縫全長均勻一致；（2）焊接采用熱風焊。焊接時必須保持管道中心線一致，焊接溫度控制在200～250 ℃，焊接速度為9～15 m/h，焊條延伸率應控制在15%以內(nèi)，不能過大，以免焊條產(chǎn)生過大的收縮應力；（3）焊條的使用要求。焊接時無論采用多粗直徑的焊條，第一根焊條（即“根焊條”）都選用直徑2.0～2.5 mm 的單焊條，以保證焊接時熔化的焊條能擠過坡口端部所留的間隙，避免焊不透。間隙一般取0.5～1.0 mm。填滿焊縫根部時，焊條伸入縫隙內(nèi)，并使焊條突出焊縫背面1.0～1.5 mm，從而使根部結(jié)合良好。為了使焊縫開端處焊條與焊件能良好結(jié)合，首先需加熱焊條端部，把它彎曲成直角，并插入已加熱的焊縫中，使焊條尾端突出焊縫切口處10 mm 左右。更換焊條時，將焊在焊縫中的焊條用熱刀切成約30°～45°的斜坡，再將待焊的焊條開端也切成30°～45°的斜坡，然后稍微加熱搭接處再繼續(xù)焊接。焊接時，焊條本體和對焊條施加壓力的方向都應與被焊材料的焊縫成90°角度，最大不超過100°，對焊條所施加的壓力應視焊條直徑大小而定；（4）為了避免焊縫邊緣單面加熱，焊槍噴嘴必須精確地沿焊縫方向移動。焊槍噴嘴和焊件之間的夾角為20°～45°，焊條粗、焊件薄的，應加熱焊條，夾角取得小些，反之，焊條細、焊件厚的，應多熱焊件，夾角取得大些；（5）為達到均勻加熱焊條和焊件的目的，焊槍噴嘴與焊縫表面的距離最好保持在5～6 mm。為了防止PVC 分解，焊槍噴嘴應不斷地上下左右擺動，但擺動角度不宜太大，避免被焊接材料受熱區(qū)過大過寬。擺動的速度約為每秒1～3次，寬度約為8.0～12.0 mm，最寬不超過15 mm；（6）焊縫中每根焊條接頭處必須錯開，以保證焊縫強度，焊縫表面應飽滿、平穩(wěn)，不能有波紋及凹痕現(xiàn)象。不能有燒焦分解現(xiàn)象，出現(xiàn)后應立即清除并補焊；焊后應使焊縫自然冷卻，不允許用水或壓縮空氣進行冷卻，以免焊縫裂開；（7）焊接完成后用FRP 對焊接處進行加固處理。

2.1.2 承插連接

該連接形式耐高壓、結(jié)構簡單、施工方便，但不可拆卸，主要適用于管徑小于200 mm 的管道，連接后為防止連接部位老化，需使用FRP 纏繞增強。

承插連接的施工技術措施：（1）用角向磨光機將管道端部（插口）及連接管件內(nèi)部（承口）表面PVC部分打毛，打磨要均勻，使外表呈灰色，清除粉塵；并用PVC 表面專用清洗劑將打毛部位清洗干凈；（2）在承口及插頭部分快速均勻地涂刷界面粘接劑；如間隙較大，可在膠粘劑內(nèi)加少許PVC 粉作填料，以增加粘接劑的稠度；（3）將插口迅速插入承口，沿管件的軸線方向旋轉(zhuǎn)1/6周，迅速推到規(guī)定的位置，在不少于60 s 的時間內(nèi)，保持所施加的外力不變。完全插入后迅速將承口外露處的粘接劑抹去；（4）連接部位固化后，用FRP 對其進行增強加固。

2.1.3 法蘭連接

法蘭為FRP/PVC 復合法蘭，該連接形式結(jié)構簡單、拆卸方便、便于安裝，一般用在與設備本體進出口或伸縮節(jié)的連接上。法蘭與管道連接時，主要有承插連接與焊接兩種方式，但是焊接時法蘭的內(nèi)外兩面都必須與管子焊接，法蘭面與管子軸線傾斜度應小于或等于管子外徑的1/100。

2.2 FRP/PVC 復合管FRP 增強層的施工

FRP/PVC 復合管在連接完畢后，要對連接部位進行FRP 纏繞，以增強接口部位的強度及密封性，防止接口部位PVC 部位受環(huán)境影響而老化。施工時的技術條件及具體操作方法如下。

（1）涂刷界面粘合劑。為便于FRP 與PVC 能較好的粘結(jié)在一起，在纏繞前需在纏繞部位表面均勻密實涂一層界面粘合劑，然后再纏繞FRP 增強層。在涂粘合劑前對增強部位去除表面油污，并均勻涂刷一層PVC 表面處理劑，保持連接部位內(nèi)管外壁表面清潔。界面粘合劑必須調(diào)和稀稠適宜，涂層不得流淌，厚薄均勻，不得有涂漏的空白點；（2）選用適當?shù)膹秃蠈硬牧?。增強材料采用無堿無蠟玻璃絲布，寬度為50～100 mm，厚度為0.1 mm。不飽和聚酯樹脂按介質(zhì)溫度t 選擇，小于30 ℃時選用牌號為196；30～60 ℃時選用牌號為197或323；60～80 ℃時選用牌號199或MFE-3；（3）不飽和樹脂的固化。應根據(jù)操作環(huán)境溫度加適量的固化劑，固化劑有引發(fā)劑（50%過氧化環(huán)乙酮糊）和促進劑（含6%環(huán)烷酸鈷的苯乙烯液），其用量各為0.4%～4%，使用時應分開放置。使用固化劑時，應防止摻入鐵銹、金屬碎屑或硬紙板等，以免固化劑本身分解引起著火。先加引發(fā)劑，調(diào)和均勻再加促進劑，不可能將二者直接混合，否則將引起爆炸。未完全固化時，避免碰撞或移動管道。

2.3 施工過程中需注意的一些其他措施

（1）為避免復合管道在使用中受環(huán)境溫度影響，產(chǎn)生熱脹、冷縮而發(fā)生扭曲和扭轉(zhuǎn)變形，要在直管段合適部位加裝伸縮節(jié)，伸縮節(jié)要滿足耐介質(zhì)及環(huán)境腐蝕；（2）FRP 增強層在施工時，環(huán)境溫度宜在15～25 ℃，若環(huán)境溫度低于10 ℃時，須提高溫度。但要注意防火、防塵，并在通風良好的場地進行，防止中毒。同時確保增強層完全固化，不飽和樹脂固化時間一般為15～20天，固化時要防止管子變形。

3 結(jié)語

FRP/PVC 復合管不僅耐腐蝕性好，而且較碳鋼襯膠管道有施工質(zhì)量輕、維護檢修工作量小、耐環(huán)境腐蝕等優(yōu)點。鑒于該復合管具有的優(yōu)良特性，在氯堿及其他化工生產(chǎn)輸送低壓、常溫腐蝕性介質(zhì)中，將代替碳鋼襯膠管道得到廣泛的推廣及應用。