法蘭保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)——防護(hù)法蘭腐蝕淺析

文/于歌 鄧炳華

·設(shè)備維護(hù)·

法蘭保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)——防護(hù)法蘭腐蝕淺析

文/于歌 鄧炳華

法蘭連接的完整性對(duì)于輸送流體管道系統(tǒng)至關(guān)重要。無論是輸送化學(xué)介質(zhì)，如碳?xì)浠衔锛皻怏w的管道系統(tǒng)，還是供水管線，法蘭連接泄漏都會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境影響，甚至可能帶來巨大的安全隱患。

保護(hù)法蘭防止腐蝕的解決方案極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗粌H要防止腐蝕，而且在維修或者拆裝時(shí)會(huì)接觸到緊固件。如果法蘭沒有采取保護(hù)措施，暴露在腐蝕性環(huán)境或受污染的工業(yè)大氣中，腐蝕速率會(huì)很快。另外，由于法蘭連接的幾何形狀復(fù)雜，在兩個(gè)法蘭的法蘭面之間出現(xiàn)的間隙腐蝕以及不同金屬間出現(xiàn)的電偶腐蝕問題極為常見，這些都會(huì)嚴(yán)重?fù)p害管線系統(tǒng)的完整性。

法蘭的腐蝕問題與檢測(cè)

法蘭是管道系統(tǒng)的重要組成部分，為了滿足苛刻的生產(chǎn)需要，減少因泄漏而造成的突發(fā)性停機(jī)，有效的監(jiān)控及檢測(cè)技術(shù)是必不可少的。通常來講，大家更關(guān)心法蘭面之間出現(xiàn)的泄漏問題，而忽略了對(duì)緊固件與管道外部的保護(hù)，在惡劣的外部環(huán)境中，這可能會(huì)造成極為嚴(yán)重的后果。

外部保護(hù)不足，會(huì)加速并擴(kuò)大法蘭與緊固件的受損，這將會(huì)使整個(gè)密封系統(tǒng)加速惡化。這種狀況的后果事先難以預(yù)料，因?yàn)樗耆Q于具體的運(yùn)行條件與環(huán)境，在極度惡劣的環(huán)境中，外部腐蝕可能會(huì)迅速破壞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性，造成災(zāi)難性的密封失效。

由于法蘭連接密封面的目測(cè)檢查只能在整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)才可以進(jìn)行，檢查程序應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，因此首先應(yīng)該消除外部的腐蝕。如果無法停機(jī)，則只能利用超聲波技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，在外部腐蝕無法控制的情況下，這一過程將更為復(fù)雜而且無法得到精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果。

因此，為了監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)并提供有效可行的質(zhì)量控制與檢修程序，法蘭與緊固件的外部腐蝕防護(hù)是至關(guān)重要的。

針對(duì)法蘭腐蝕防護(hù)難題的解決方案

法蘭的幾何形狀復(fù)雜多樣，設(shè)計(jì)出高效的法蘭腐蝕防護(hù)方案是極具挑戰(zhàn)性的。一個(gè)理想的解決方案應(yīng)該兼顧優(yōu)秀的防腐保護(hù)性能與簡(jiǎn)便的施工程序，而且應(yīng)適合各種尺寸與形狀的法蘭，并可在檢修時(shí)很方便地操作螺栓。

維護(hù)油漆與機(jī)械解決方案是現(xiàn)在市場(chǎng)上較為常見的方案。維護(hù)油漆是可以直接粘結(jié)在基材上的硬膜，一般為環(huán)氧或聚氨酯類的涂料。法蘭存在很多棱角與邊緣，由于邊緣變薄效應(yīng)，常規(guī)油漆系統(tǒng)很難有效地覆蓋邊緣。加厚涂層雖然會(huì)解決邊緣保護(hù)的問題，但是會(huì)封死緊固件導(dǎo)致后續(xù)維修時(shí)無法拆卸。另外，操作螺栓時(shí)會(huì)破壞涂層，在維修之后必須重新涂裝。

機(jī)械解決方案中，通常利用不銹鋼或塑料材質(zhì)配有橡膠密封條來保護(hù)保護(hù)罩和夾具密封法蘭以及法蘭面的間隙。這種保護(hù)方式比較死板，不具有靈活性，需要存儲(chǔ)與各種尺寸的法蘭完全匹配的外罩或夾具。

另一種常用的方案是使用膠帶或半固態(tài)防腐帶，例如礦脂膠帶、蠟質(zhì)或彈性聚合物的包扎帶。卷狀包裝的膠帶通過纏裹在基材表面進(jìn)行保護(hù)。由于半固態(tài)聚合物的防水性較好，這種保護(hù)方式可以提供可靠的防腐保護(hù)。但是，如果法蘭外形復(fù)雜，這種材料不僅耗時(shí)而且施工困難。在需要拆裝螺栓的時(shí)候，材料相對(duì)柔軟、切割方便，但在拆裝后很難重新密封并恢復(fù)原有的保護(hù)，一般需要重新施工。

熱熔性塑料是市場(chǎng)上較新的保護(hù)方式，實(shí)質(zhì)上是一種高溫加熱的蠟狀可熔性聚合物，通過專業(yè)熱熔設(shè)備噴涂到基材表面上。這種保護(hù)方式的優(yōu)勢(shì)在于可再熔并且可以重復(fù)利用，也為法蘭保護(hù)提供了具備成本效益的解決方案。然而，此方式還需要?jiǎng)踊鹱鳂I(yè)、專業(yè)設(shè)備以及施工服務(wù)，雖然可以重新利用，但是在檢修時(shí)不易打開和密封。

市場(chǎng)上還有一種新的法蘭保護(hù)是帶有氣相緩蝕劑的聚合物密封袋，可以將法蘭完全包裹起來。密封袋的成分是由低滲透性聚合物及緩蝕劑蒸汽（和干燥劑）組成。它安裝便捷，但是袋子的兩端僅用膠帶密封，而不是采用持久有效的機(jī)械粘結(jié)。袋子內(nèi)部存在大面積的蒸汽空間，會(huì)聚集大量的水分，緩蝕劑也會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)被消耗掉。

法蘭腐蝕防護(hù)——可剝離涂層

貝爾佐納推出了一套全新的可剝離涂層概念，貝爾佐納3411（可剝離型密封膜）系統(tǒng)是為法蘭、緊固件以及相關(guān)的管道提供保護(hù)而專門設(shè)計(jì)的。

貝爾佐納的研發(fā)化學(xué)師Ruckseeta Patel對(duì)此項(xiàng)新技術(shù)評(píng)論到：“我們巧妙地運(yùn)用聚合物的化學(xué)作用，研發(fā)了這套既堅(jiān)韌，又具有足夠彈性的系統(tǒng)，它可以被用力向后剝離但不會(huì)被撕裂。該解決方案特點(diǎn)是既有橡膠的彈性，但同時(shí)又采用了全新技術(shù)，完全不含異氰酸酯和有毒金屬催化劑。該系統(tǒng)可以粘結(jié)在手工處理的基材上，無需動(dòng)火作業(yè)，使得施工安全簡(jiǎn)便。”

貝爾佐納該系統(tǒng)（圖1）采用8411緩蝕劑作為底膠，提供整體的腐蝕保護(hù)，同時(shí)涂層自身具有很強(qiáng)的粘結(jié)性，可以排除系統(tǒng)內(nèi)的任何水分。

該系統(tǒng)耐腐蝕性能已經(jīng)通過鹽霧測(cè)試證實(shí)，通過將樣本持續(xù)放置在鹽霧環(huán)境中來評(píng)估涂層的抗腐蝕性。鹽霧箱將5%的氯化鈉溶液轉(zhuǎn)化為35°C(95°F)的高溫鹽霧。測(cè)試樣本為組裝的法蘭連接，一側(cè)為裸鋼，一側(cè)涂有貝爾佐納的涂層系統(tǒng)。

圖1　貝爾佐納法蘭密封系統(tǒng)

將樣本暴露在鹽霧環(huán)境中持續(xù)1000h，密封系統(tǒng)下面未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕跡象。與之相比，法蘭另一側(cè)的裸鋼部分出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。

鹽霧測(cè)試證明密封系統(tǒng)保護(hù)的部分無腐蝕跡象。

為了確保端口能夠持久地密封并排除濕氣，該系統(tǒng)需要具備極佳的粘附力，尤其要與人工處理的表面能緊密粘附在一起。根據(jù)美國材料測(cè)試協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD429/ ISO8510-1St2在經(jīng)過手工表面處理的3種不同基材上進(jìn)行粘附力測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明所有基材都為膠凝內(nèi)聚力失效。

表1　三種不同基材上的粘附力測(cè)試

脫模性 能與彈性

該系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是施工人員可以很方便地操作緊固件。當(dāng)需要維修的時(shí)候，只需用刀片插入法蘭面空隙間的密封膜，順著法蘭的圓周劃開。然后將密封膜分成兩半，也可以將其與塑料帽一同向后撥開，露出法蘭與螺栓。在維修完成后，可以再將密封膜折回到原有的位置。

為了滿足可剝離的特性，密封系必須既堅(jiān)固又具有彈性。拉伸強(qiáng)度、延伸強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度的測(cè)試根據(jù)美國材料測(cè)試協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD412/D624嚴(yán)格進(jìn)行。

表2　拉伸強(qiáng)度、延伸強(qiáng)度與撕裂強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

需要重新密封的時(shí)候，法蘭圓周必須進(jìn)行清潔處理，清除所有的灰塵、油脂以及表面的污染物。然后使用貝爾佐納3411刷涂在切開的保護(hù)系統(tǒng)圓周上，進(jìn)行簡(jiǎn)單快捷的修復(fù)保護(hù)。

確保設(shè)備的可靠運(yùn)行是許多行業(yè)所面臨的艱巨挑戰(zhàn)。市場(chǎng)需要更多有效的防腐保護(hù)系統(tǒng)。針對(duì)法蘭防腐問題，雖然市場(chǎng)上已有不同的解決方案，但是大多數(shù)的方案無法同時(shí)具備極佳的防腐保護(hù)、簡(jiǎn)便的安裝、適合各種法蘭尺寸與形狀、檢修方便這些性能。2014年上市的貝爾佐納密封膜系統(tǒng)經(jīng)過精密的研發(fā)，在中國某天然氣凈化廠進(jìn)行了成功的施工，為凈化裝置富三甘醇管線上出現(xiàn)腐蝕的法蘭提供長久全面的保護(hù)，避免了法蘭泄漏的潛在風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)為法蘭連接的檢修與監(jiān)控提供了新穎獨(dú)特的解決方案。