聚烯烴復(fù)合材料PO在容器內(nèi)防腐中的應(yīng)用

摘要：聚烯烴復(fù)合材料PO是一種新型的防腐材料，可以作為容器內(nèi)襯層，應(yīng)用于在酸性、堿性介質(zhì)的系統(tǒng)中，通過先進的旋轉(zhuǎn)滾涂施工工藝，使材料粘結(jié)在容器內(nèi)壁，再經(jīng)過一系列工序處理和嚴格的檢驗，最終應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)中，達到極佳的防腐效果。

關(guān)鍵詞：容器；內(nèi)襯；防腐材料；聚烯烴復(fù)合材料PO；石油化工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ325 文章編號：1009-2374（2017）04-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.023

容器是石油化工行業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的組成部件，具有反應(yīng)、分離、換熱、儲存等功能，其工作條件差，一般需要承受一定的壓力、溫度、疲勞沖擊以及介質(zhì)的腐蝕，若防腐處理不好，易發(fā)生裂紋、變形、泄漏等情況，給生產(chǎn)系統(tǒng)造成危害，給國民經(jīng)濟造成損失。容器的造價一般比較高，制造工序繁瑣，周期長，且不易運輸和更換，它的使用壽命很大程度上影響著生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行，而影響容器使用壽命的重要因素就是容器的內(nèi)防腐，因此必須要加強重視。

在沒有酸、堿介質(zhì)腐蝕的系統(tǒng)中，可以根據(jù)不同介質(zhì)、溫度、壓力、疲勞載荷等條件選擇相應(yīng)容器材質(zhì)，防腐工作比較簡單。但是在酸、堿介質(zhì)強腐蝕環(huán)境中，僅僅靠改善容器本體的材質(zhì)，可能解決不了問題。在實際生產(chǎn)中我們綜合考慮材料的成本、性能、安全、使用壽命、采購是否方便等多方面因素，可以采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼作為容器外殼，內(nèi)里采用襯塑或襯膠結(jié)構(gòu)作為防腐層。這樣既保證容器的強度滿足設(shè)計要求，同時也保證了內(nèi)襯層的耐腐蝕性，也降低了成本，縮短生產(chǎn)周期。在實際石油化工生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。下面就詳細介紹聚烯烴復(fù)合材料PO及其在實際生產(chǎn)中作為容器內(nèi)襯層防腐的應(yīng)用。

1 PO材料介紹

耐蝕聚烯烴復(fù)合材料（Polyolefine，簡稱PO）是一種以乙烯、丙烯、丁烯等均聚物為主的改性復(fù)合材料，耐腐蝕、防靜電、無毒、強度高、剛性好，是目前最理想的防腐材料之一。由于聚烯烴是乙烯、丙烯和丁烯共聚而成的一種烯烴共聚物，因此它不但保持了乙烯、丙烯的耐腐蝕性，又具良好的耐熱性、耐沖擊和電絕緣性能。其克服了單一組分的缺點，具有聚乙烯良好的韌性及耐低溫性、聚丙烯較高的軟化溫度、聚丁烯優(yōu)良的熱和光的穩(wěn)定性。它克服了聚四氯乙烯襯里管法蘭翻邊不平服，聚丙烯襯里管法蘭口翻邊易彎折受損或焊口不牢靠等缺陷，克服了聚乙烯和聚丙烯與金屬結(jié)合力差的缺點，具有很強粘結(jié)力，能與金屬牢牢的結(jié)合在一起。因此，用其作襯里的設(shè)備、管道及管件可以耐真空，真空度可達-0.098MPa。同時，由于極強的結(jié)合力，極大地限制了其因冷熱變化而引起的收縮和伸長，從而滾涂PO的設(shè)備、管道和管件不會因收縮和膨脹而產(chǎn)生破壞，確保了設(shè)備的長期穩(wěn)定使用。

PO材料性能指標：密度0.91～0.96g/cm3，拉伸強度10～18MPa，斷裂伸長率300%～500%，熔融溫度180℃～220℃，剝離強度≥60N/cm-50mm/min，使用溫度范圍-20℃～100℃，使用壓力范圍-0.098～1.6MPa。PO材料對鹽酸、稀硫酸、氫氟酸、堿和鹽溶液都有良好的耐腐蝕性，在防腐蝕方面僅次于聚四氟乙烯，不耐濃硝酸、濃度為70%的硫酸、50%的硝酸、85%的磷酸，對一般酸、堿、鹽及有機溶劑的耐腐蝕性能均良好，適用于腐蝕性氣體、液體及固液、漿液介質(zhì)。其耐蝕性能參照HG/T 4304-2012附錄A。

2 PO材料內(nèi)襯層施工工藝

聚烯烴PO內(nèi)襯施工采用熱融旋轉(zhuǎn)成型工藝，即滾塑方法。先將材料一般粉碎成粉末，容器內(nèi)壁經(jīng)過噴砂除銹等處理，達到規(guī)定的除銹等級。通過加溫和容器N向、S向旋轉(zhuǎn)，使PO材料在熱循環(huán)中熔融、流動，均勻地滾涂在工件或設(shè)備的內(nèi)壁上，交織熱融為一體，冷卻后牢固地聚結(jié)在設(shè)備內(nèi)表面上，整體強度好，不會脫層，在較小的負壓條件下可長期使用?？扇〈讳P鋼、玻璃鋼、襯鉛、鈦、搪瓷、橡膠等同類產(chǎn)品，并可加工各類非標件的內(nèi)襯，包括各類規(guī)格的管道和各類化工設(shè)備。其價格比較低廉，易于成型，廣泛應(yīng)用于大型容器設(shè)備及復(fù)雜異型制件上。如有特殊工藝要求或耐較大的負壓工況，可以在設(shè)備內(nèi)壁點焊上鋼絲網(wǎng)作為骨架，鋼絲網(wǎng)也需要經(jīng)過噴砂除銹處理，按上述施工工藝經(jīng)PO熱滾塑加工成型，鋼絲網(wǎng)和PO材料熔為一整體結(jié)構(gòu)，不易剝離，結(jié)合強度及各方面性能都會大幅提高。

需要注意的是，待襯面應(yīng)為平整光滑的曲面或平面，結(jié)構(gòu)棱角處和角焊縫必須采用圓弧過渡，其圓角半徑不小于5mm。容器內(nèi)件在設(shè)計過程中，需盡可能優(yōu)化設(shè)計，內(nèi)件突出部分不宜過長，一般不超過200～300mm，否則因為采用旋轉(zhuǎn)滾塑方法，過長的部分可能會襯不均勻或襯層厚度不夠，影響防腐效果。大體積的內(nèi)件，一般都是非標件，需要單獨做襯層，在設(shè)計時，除滿足規(guī)范相關(guān)要求外，還必須考慮滾塑防腐施工的可行性，可設(shè)計為可拆裝的螺栓連接形式，便于單獨做防腐襯層。采用螺栓連接時，螺栓孔也需要按容器同等要求做襯層，螺栓的選擇需要根據(jù)介質(zhì)及工況去判斷，若較小沖擊載荷，可設(shè)計采用塑料螺栓，若載荷較大，則只能設(shè)計金屬螺栓，螺栓要按易損件處理，須便于定期更換及維修。

容器PO內(nèi)襯采用滾塑法施工的最小壁厚為3～8mm，翻邊面部分襯里最小壁厚不小于筒體部分壁厚的80%，具體厚度根據(jù)設(shè)計需要確定，符合設(shè)計文件的要求，內(nèi)襯層厚度應(yīng)均勻，厚度允許偏差一般控制為襯里壁厚的±5%，最薄處不得低于給定厚度的90%。

3 檢驗

3.1 外觀檢查

殼體制造所有焊接必須在襯里施工前完成，襯里安裝完成后，不許再動火作業(yè)。受襯容器內(nèi)表面色澤均勻，光滑平整，無龜裂、分層、雜質(zhì)等缺陷，無毛刺，銹斑，氧化皮或其他突起物，圓弧過渡處應(yīng)圓滑，所有受襯轉(zhuǎn)角部位呈圓弧過渡，轉(zhuǎn)角半徑不小于3mm。容器內(nèi)表面處理符合GB/T 8923中Sa2級的規(guī)定，內(nèi)表面處理符合要求后，及時內(nèi)襯作業(yè)。

襯里內(nèi)表面應(yīng)光滑，質(zhì)地均勻，不允許有裂紋，氣泡分層及影響產(chǎn)品性能的其他缺陷，法蘭應(yīng)襯至整個密封面，襯里層應(yīng)平整光滑色澤均勻，無翹曲和泛白

現(xiàn)象。

3.2 耐壓試驗

外觀檢查合格后應(yīng)進行耐壓試驗，試驗壓力為設(shè)計壓力的1.25倍，保壓時間不小于30分鐘，設(shè)備無外滲漏、襯里無滲漏及破裂現(xiàn)象。具體試驗過程根據(jù)相關(guān)規(guī)范進行。無負壓要求的產(chǎn)品，不需要進行負壓試驗，如果有要求，則需要進行負壓試驗，按設(shè)計規(guī)定的真空度進行抽真空試驗，保持1小時。負壓試驗期間不應(yīng)有明顯的形變或凹陷，試驗后襯里層不應(yīng)有起泡、脫層、吸扁等現(xiàn)象。

3.3 電火花試驗

經(jīng)外觀檢查合格、耐壓實驗合格后的PO襯里要采用高頻電火花檢漏儀進行100%檢查。電火花試驗是PO襯里設(shè)備出場的必檢項目，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及使用安全。其試驗原理是用電火花檢測儀的探頭給塑料襯里施加一個規(guī)定的電壓，襯里如有裂紋等缺陷時便會被額定電壓擊穿而形成短路，電火花檢測儀則會放出聲音或火花等報警信號。試驗儀器為5～20kV電火花檢測儀，精度為±3%，如果制品長度較長，電火花檢測儀的探頭不夠長，可使用加長桿，如果制品面積較大，選用耙式探頭。

試驗時，應(yīng)確保襯里層表面干燥和干凈，并做好電火花檢測儀接地等安全措施，接通電源，移動探頭，沿襯里內(nèi)壁并垂直于襯里表面以50～200mm/s的速度均勻掃描，觀察有無報警的火花或聽到聲音。在掃描制品圓角等形狀急劇變化處，不要長時間在同一個部位反復(fù)掃描，如有缺陷，在檢測出的位置做好標記。試驗結(jié)果以沒有出現(xiàn)擊穿的火花或沒有報警聲音為合格。如果有個別部位被額定電壓擊穿，擊穿微孔數(shù)為每平方米不超過2個時允許修補，否則應(yīng)剔除有微孔的部位，修補后進行復(fù)驗，若仍不合格，則判為不合格品。

電火花檢測儀實驗電壓要考慮塑料襯里設(shè)備的最終用途、襯里厚度。測試電壓最低不小于5kV，最高不大于15kV。在室溫下，檢測最低檢驗電壓符合HG/T 4088-2009規(guī)定，一般取檢測電壓值為10kV。

4 結(jié)語

聚烯烴PO是目前最理想的防腐襯層材料之一，具備優(yōu)良的耐腐蝕特性、強度、剛性、尺寸穩(wěn)定性，與金屬極強的粘結(jié)能力，與聚四氟乙烯（英文縮寫PTFE，杜邦公司的注冊商標為Teflon）內(nèi)襯相比，它最大的特點是能耐負壓，同時也有很好的抗?jié)B透性，且其價格比較低廉，易于成型，加工工藝比較成熟。因此在防腐蝕的化工設(shè)備襯里、大型容器設(shè)備、密封件、泵、閥、管道、管配件及復(fù)雜異型制件等產(chǎn)品生產(chǎn)方面，尤其在酸、堿腐蝕環(huán)境中有廣泛的應(yīng)用和良好的前景。但它還是有一些不足，抗疲勞沖擊性能不及不銹鋼等金屬材料，在需要抗疲勞沖擊的場所，需經(jīng)過計算分析，充分了解生產(chǎn)廠家的材料性能，謹慎使用。在防腐性能、耐溫和耐壓方面，比不上聚四氟乙烯及一些氟塑料。在實際生產(chǎn)中，需要綜合考慮技術(shù)、周期、成本等多方面因素，根據(jù)設(shè)計和生產(chǎn)需要，從而選擇最合理的材料及施工

方法。

參考文獻

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作者簡介：張玉柱（1979-），男（滿族），天津市禾厘油氣技術(shù)有限公司中級工程師，研究方向：石化行業(yè)非標設(shè)備機械設(shè)計。

（責(zé)任編輯：蔣建華）