專利名稱：管道修復(fù)用注入有機(jī)材料及其制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸油、輸氣管道修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采用卡具卡住管道破裂處，在卡具與管道之間注入有機(jī)材料的管道修復(fù)作業(yè)中，使用的一種有機(jī)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，輸油、輸氣管道數(shù)量越來越多，投入運(yùn)行周期越來越長(zhǎng)，又由于多種原因造成管道腐蝕穿孔、開裂和爆破等事故也相應(yīng)增多。因此，在輸油、輸氣管道發(fā)生緊急破裂事故時(shí)，如何快速搶修已經(jīng)成為一個(gè)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義的問題。
通常管道搶修采用傳統(tǒng)的割管、更換管道技術(shù)，費(fèi)力、費(fèi)時(shí)、浪費(fèi)材料，難以達(dá)到快速恢復(fù)油氣輸送生產(chǎn)的目的。因此，輸油、輸氣管道技術(shù)人員發(fā)明了許多管道堵漏裝置和堵漏方法。如中國(guó)專利，公告號(hào)為1031663，名稱為修復(fù)管道局部損壞的方法，公開了一種利用套筒來修復(fù)管道局部損壞的方法。將兩個(gè)圓筒形半殼放在并連接管道的外面，在管道的周圍形成一個(gè)圓筒形的套筒，套筒兩端放置密封件，在管道的損壞部分的周圍形成一個(gè)壓力密封的內(nèi)部空間。然后將樹脂混合物注入內(nèi)部空間，使該空間填滿樹脂混合物。在樹脂硬化過程中，套筒和管壁的應(yīng)力釋放能使樹脂收縮得到補(bǔ)償，由此獲得套筒，硬化的樹脂套層和管道之間的連續(xù)性。其所使用的注射樹脂是可買到的多種樹。例如，胺固化劑共同使用的液態(tài)環(huán)氧樹脂，或與能夠產(chǎn)生自由基的通常是從有機(jī)過碳酸鹽、過氧化物和過氧化氫選擇出的在內(nèi)部空間進(jìn)行聚合反應(yīng)的聚合催化劑共同使用的丙烯酸類、乙烯基或烯丙基液態(tài)單體。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能在短時(shí)間內(nèi)將管道修復(fù)，不中斷正常使用，不焊接現(xiàn)有的管道。但是，其所使用的注射樹脂是市場(chǎng)可買到的多種樹脂，使用效果存在問題。如固化后的韌性、抗壓強(qiáng)度、與金屬粘接的強(qiáng)度、固化前后的收縮率和固化成型速度等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種管道修復(fù)用注入有機(jī)材料及其制備方法，利用事先已經(jīng)預(yù)制好的夾具，當(dāng)管道停輸氣以后，快速往夾具與管道之間灌注本發(fā)明有機(jī)材料，達(dá)到快速搶修管道的目的。該材料具有凝固后韌性好、抗壓強(qiáng)度高、與金屬粘接的強(qiáng)度高、固化前后的收縮率極低、產(chǎn)品不含可揮發(fā)性組分、固化過程中不會(huì)產(chǎn)生暴聚現(xiàn)象、產(chǎn)品固化成型速度快等性能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是管道修復(fù)用注入有機(jī)材料分為基料和固化劑兩組材料，兩組材料分別配制。其配方如下A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂25％～45％；液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 25％～35％；液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～30％；無(wú)機(jī)填料 5％～10％；氣相法二氧化硅 5％～10％。
B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％；聚酰胺類固化劑20％～30％；改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
管道修復(fù)用注入有機(jī)材料的優(yōu)選配方為A、基料優(yōu)選配方各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂 30％～40％；液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體25％～35％；液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～25％；無(wú)機(jī)填料 8％～10％；
氣相法二氧化硅 7％～9％。
B、固化劑優(yōu)選配方各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％；聚酰胺類固化劑 20％～30％；改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
在上述管道修復(fù)用注入有機(jī)材料配方中，所述的液態(tài)改性聚氨酯彈性體包括液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體或液態(tài)端羧基聚氨酯彈性體。
在上述管道修復(fù)用注入有機(jī)材料配方中，所述的無(wú)機(jī)填料可以是經(jīng)偶聯(lián)劑處理的石英粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的鈦白粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土或經(jīng)偶聯(lián)劑處理的絹云母粉。
無(wú)機(jī)填料經(jīng)偶聯(lián)劑處理，其偶聯(lián)劑處理無(wú)機(jī)填料方法是本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)。所以，在此不作詳細(xì)說明處理方法，僅是采用這種方法處理過的無(wú)機(jī)材料。
管道修復(fù)用注入有機(jī)材料的制備方法分為基料和固化劑分別配制。
1、基料的制備將液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂、液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體、液態(tài)改性聚氨酯彈性體和氣相法二氧化硅按配比加入到真空高速分散機(jī)的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到1100～1300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20～40分鐘，按配比加入無(wú)機(jī)填料，再攪拌20～40分鐘，抽真空。在抽真空狀態(tài)下攪拌1.5～2.5小時(shí)。攪拌過程中須確保溫度不超過75℃。
2、固化劑的制備將改性脂肪族胺類固化劑、改性環(huán)脂肪族胺類固化劑和聚酰胺類固化劑按配方量加入到高速分散機(jī)的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到550～650轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌50～70分鐘即可。本過程在常壓下進(jìn)行，攪拌過程中溫度不超過60℃。
管道修復(fù)用注入有機(jī)材料的現(xiàn)場(chǎng)使用方法在需要修復(fù)管道上固定好套管卡具。將泵出料軟管口連接到套管底部注入口；按使用要求將基料和固化劑分別準(zhǔn)確稱重，按基料和固化劑的質(zhì)量比100∶19放入容器里攪拌均勻；將泵進(jìn)料軟管插入容器內(nèi)，啟動(dòng)泵電機(jī)連續(xù)注液；當(dāng)排氣口溢出料后，停止泵電機(jī)；5～10分鐘后排氣管液位穩(wěn)定，關(guān)閉注入口閥門，完成注注液?；旌虾蟮幕虾凸袒瘎┠毯?，完成管道修復(fù)。
本發(fā)明的有益效果使用管道修復(fù)用注入有機(jī)材料和套管夾具配合使用，快速往夾具與管道之間，達(dá)到快速搶修管道的目的。本產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)韌性好，壓縮變形50％，產(chǎn)品無(wú)破損；抗壓強(qiáng)度高，抗強(qiáng)度能達(dá)到70MPa以上(50％壓縮變形時(shí))；與金屬粘接的強(qiáng)度高達(dá)到12MPa；固化前后的收縮率極低，可以達(dá)到小于0.3％；產(chǎn)品的固含量達(dá)到99.5％以上；固化過程中反應(yīng)放熱峰低，小于55℃；環(huán)境溫度低于35℃時(shí)，固化過程中不會(huì)產(chǎn)生暴聚現(xiàn)象；能夠低溫固化，溫度在8℃以上即可固化，并且固化成型速度快。具有管道修復(fù)的實(shí)用性，制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本降低，完全符合產(chǎn)業(yè)的需要并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果。
具體實(shí)施例方式
基于本產(chǎn)品應(yīng)用目的和產(chǎn)品所具有的性能，同時(shí)考慮到野外施工的使用的可操作性和應(yīng)用中的安全性，我們提出了兩種產(chǎn)品配方，適應(yīng)不同環(huán)境溫度。
實(shí)施例1一種適合于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度低于30℃條件使用的配方。
A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂35％液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 30％液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體 20％經(jīng)偶聯(lián)劑處理的石英粉 8％氣相法二氧化硅 7％B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％
聚酰胺類固化劑 25％改性脂肪族胺類固化劑 35％實(shí)施例2一種適合于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高于30℃條件使用的配方。
A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂30％液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 32％液態(tài)端羧基聚氨酯彈性體 20％經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土 10％氣相法二氧化硅 8％B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％聚酰胺類固化劑 30％改性脂肪族胺類固化劑 30％管道修復(fù)用注入有機(jī)材料的制備方法實(shí)施例分為基料和固化劑分別配制。
1、基料的制備將液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂、液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體、液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體和氣相法二氧化硅按實(shí)施例1配比加入到真空高速分散機(jī)的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到1240轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘，按配比加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土，再攪拌30分鐘，抽真空。在抽真空狀態(tài)下攪拌2.5小時(shí)。攪拌過程中保持溫度在70-72℃之間。
2、固化劑的制備將改性脂肪族胺、改性環(huán)脂肪族胺和聚酰胺按實(shí)施例1配方量加入到高速分散機(jī)的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到600轉(zhuǎn)/分鐘左右，攪拌60分鐘即可。在常壓下進(jìn)行，攪拌過程中溫度保持在57-58℃之間。
工業(yè)試驗(yàn)過程管道修復(fù)用注入有機(jī)材料，于2005年11月23日進(jìn)行了一次現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)。環(huán)境溫度-1℃。壓力5Mpa。主要設(shè)備夾具、電機(jī)、注入泵。采用實(shí)施例1的配方配制基料和固化劑。
1、設(shè)備就位、管路連接將泵放在離注入口較近的位置，出料軟管管口連接到套管底部注入口，檢查鋼殼套管的排氣口螺栓和排氣管。
2、配料按管道修復(fù)用注入有機(jī)材料使用要求，將基料和固化劑分別準(zhǔn)確稱重，稱重的數(shù)量根據(jù)套管注入量，然后將基料和固化劑按重量比為100∶19放在合適的容器里攪拌均勻，基料和固化劑一次攪拌最多不要超過15kg，以延緩放熱反應(yīng)速度，在注入量大的情況下按15kg一份的量酌情分成若干份。
3、注入將泵進(jìn)料軟管插入配料容器內(nèi)，啟動(dòng)泵電機(jī)并在低速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，注入壓力5Mpa。注意注入時(shí)進(jìn)料管口始終保持在低液位以免空氣進(jìn)入料管，要保證液體的連續(xù)性，進(jìn)料管要始終在第一個(gè)配料容器內(nèi)，每次配料即將用完時(shí)，及時(shí)到入剛混合配制的料，當(dāng)排氣口溢出料后，停止泵電機(jī)，觀察排氣管液面高度，當(dāng)套管排氣液面下降后，點(diǎn)動(dòng)泵電機(jī)補(bǔ)充填料，8分鐘后排氣管液位穩(wěn)定，說明填料和套管的氣體排凈，關(guān)閉注入口閥門，拆除連接管路，注入結(jié)束。
4、管路清洗將泵進(jìn)出料軟管管口插入裝有二甲苯和丁醇混合溶液的容器中，啟動(dòng)泵，將溶劑在泵內(nèi)及進(jìn)出料軟管內(nèi)循環(huán)，防止填料凝結(jié)堵塞，一份溶劑為10kg，可以反復(fù)使用；由于有高揮發(fā)低閃點(diǎn)溶劑，注入泵采用了具有防爆性能的銅齒輪。清洗后的注入系統(tǒng)可以進(jìn)行下一個(gè)套管的注入施工，每次注入施工前都要排凈溶劑。
5、注入收尾注入設(shè)備離開工作場(chǎng)地，清理工作場(chǎng)地內(nèi)留下的雜物，包括含有溶劑的棉紗、用過的配料容器等，不得丟棄。
野外現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該產(chǎn)品具有現(xiàn)場(chǎng)使用方便、灌注密實(shí)、搶修效率高的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種管道修復(fù)用注入有機(jī)材料分為基料和固化劑兩組材料，兩組材料分別配制，其特征在于配方如下A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂25％～45％，液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 25％～35％，液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～30％，無(wú)機(jī)填料 5％～10％，氣相法二氧化硅 5％～10％；B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％，聚酰胺類固化劑 20％～30％，改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道修復(fù)用注入有機(jī)材料，其特征在于優(yōu)選配方為A、基料優(yōu)選配方各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂30％～40％，液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 25％～35％，液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～25％，無(wú)機(jī)填料 8％～10％，氣相法二氧化硅 7％～9％；B、固化劑優(yōu)選配方各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％，聚酰胺類固化劑 20％～30％，改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道修復(fù)用注入有機(jī)材料，其特征在于所述的液態(tài)改性聚氨酯彈性體是液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道修復(fù)用注入有機(jī)材料，其特征在于所述的液態(tài)改性聚氨酯彈性體是液態(tài)端羧基聚氨酯彈性體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道修復(fù)用注入有機(jī)材料，其特征在于所述的無(wú)機(jī)填料為經(jīng)偶聯(lián)劑處理的石英粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的鈦白粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土或經(jīng)偶聯(lián)劑處理的絹云母粉。
6.一種管道修復(fù)用注入有機(jī)材料的制備方法，分為基料和固化劑分別配制。其特征在于基料的制備將液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂、液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體、液態(tài)改性聚氨酯彈性體和氣相法二氧化硅按配比加入到真空高速分散機(jī)的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到1100～1300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20～40分鐘，按配比加入無(wú)機(jī)填料，再攪拌20～40分鐘，抽真空，在抽真空狀態(tài)下攪拌1.5～2.5小時(shí)，攪拌過程中須確保溫度不超過75℃；固化劑的制備將改性脂肪族胺類固化劑、改性環(huán)脂肪族胺類固化劑和聚酰胺類固化劑按配方量加入到高速分散機(jī)的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到550～650轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌50～70分鐘即可，本過程在常壓下進(jìn)行，攪拌過程中溫度不超過60℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管道修復(fù)作業(yè)中，使用的有機(jī)材料及其制備方法。有機(jī)材料分為基料和固化劑兩組，其特征是基料各組分為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂；液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體；液態(tài)改性聚氨酯彈性體；無(wú)機(jī)填料和氣相法二氧化硅。固化劑各組分是改性脂環(huán)族胺類固化劑；聚酰胺類固化劑；改性脂肪族胺類固化劑。本發(fā)明產(chǎn)品具有韌性好；抗壓強(qiáng)度高；與金屬粘接的強(qiáng)度高；固化前后的收縮率極低；產(chǎn)品的固含量高；固化過程中反應(yīng)放熱峰低于55℃。在環(huán)境溫度低于35℃時(shí)，固化過程中不會(huì)產(chǎn)生暴聚現(xiàn)象；能夠低溫固化，并且固化成型速度快。
文檔編號(hào)C08K3/00GK1814666SQ20061000186
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者董紹華, 魏振紅, 周永濤, 費(fèi)凡, 王彥軍, 魏強(qiáng)邦 申請(qǐng)人:北京華油天然氣有限責(zé)任公司, 北京北科雙元涂料科技有限公司