專利名稱：鋼制管道聚烯烴防腐層補口的方法和由該方法獲得的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于管道防腐層補口的方法和獲得的產(chǎn)品，具體說，本發(fā)明涉及 鋼制管道聚烯烴防腐層補口的方法和由該方法獲得的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
埋地長輸鋼質(zhì)管道目前大多采用3層聚烯烴作為防腐層，這是較理想的防腐方 式，廣泛應(yīng)用于長輸管道工程中。在車間預(yù)制涂覆好防腐層的管線在現(xiàn)場采用焊接方式連 接起來，對焊接部位的涂裝防腐，稱為補口。這是補口的一般意義。本發(fā)明中所述的補口 還包括對破損或有缺陷的防腐層進行補傷、修復(fù)。補口的位置是鋼制聚烯烴防腐層管道的 連接部位，也是保證管道防腐完整性的重要環(huán)節(jié)，同時也是整條管道防腐層質(zhì)量最薄弱的 環(huán)節(jié)。3層聚烯烴防腐管道的補口技術(shù)目前仍采用熱收縮帶套或液體環(huán)氧涂層加熱收縮帶 (套)兩種方式，即先在鋼管表面涂敷液體環(huán)氧底漆，再在其外粘接熱收縮帶。熱收縮帶的 粘接覆蓋兩個部位，一是與環(huán)氧底漆粘接；另一處是與防腐層的聚烯烴(PE)粘接。對于管 道補口部位，很難保證預(yù)熱溫度能均勻地達到預(yù)定溫度，這兩種補口方式不能使補口部位 防腐層與管體防腐層熔結(jié)在一起，在溫度及土壤應(yīng)力的作用下，補口部位防腐層與管體的 粘接遭到破壞而出現(xiàn)缺陷，使補口部位防腐效果達不到3層聚烯烴防腐層的要求，致使管 道的整體防腐等級降低。正是因為熱收縮帶在施工時需要加熱，由于現(xiàn)場條件限制或施工 人員施工水平的限制，才會導(dǎo)致熱收縮帶加熱不均勻、褶皺多，在土壤應(yīng)力等作用下，造成 熱收縮帶破裂，腐蝕嚴重。熱收縮帶破損會導(dǎo)致脫殼，極易使腐蝕介質(zhì)浸入到鋼管表面，從 而發(fā)生鋼管的嚴重腐蝕。應(yīng)當理解，雖然本發(fā)明主要針對鋼制管道聚烯烴防腐層的連接部位。但是，本發(fā)明 中所說的補口絕不僅限于鋼制管道聚烯烴防腐層的連接部位，其也可以是其他設(shè)備或者附 屬設(shè)施的防腐層的連接部位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的包括提供一種簡便可行、可靠有效的補口新方法和產(chǎn)品，解決現(xiàn)有 技術(shù)中因材料性能、現(xiàn)場條件限制或施工人員施工水平的限制，導(dǎo)致現(xiàn)有補口材料容易破 裂、脫殼，進而導(dǎo)致管道腐蝕的嚴重問題。本發(fā)明中所說的補口為廣義的含義，其包括對破 損或有缺陷的防腐層進行補傷或修復(fù)。本發(fā)明中所述的補口的區(qū)域是指聚烯烴防腐層中間 的裸露鋼管以及任選的與裸露鋼管相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層，即需要進行補口的區(qū) 域。本發(fā)明提供一種鋼制管道聚烯烴防腐層的補口的方法，該方法包括如下步驟(1)在鋼制管道聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆纖維增強復(fù)合材料；(2)在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆防腐材料；其中補口的區(qū)域包括聚烯烴防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及任選的與裸露鋼管 相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層區(qū)域。
5
優(yōu)選，步驟(1)之前還包括如下步驟對裸露鋼管區(qū)域進行表面處理以提高界面 結(jié)合力。優(yōu)選，表面處理的方法包括除油、除銹、磷化、偶聯(lián)劑偶聯(lián)和鈍化中的一種或者多 種。優(yōu)選，步驟(1)中使用的纖維增強復(fù)合材料的長度延伸到所述聚烯烴防腐層的上 面，纖維增強復(fù)合材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即在與所述裸露鋼管相鄰的 所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料。優(yōu)選，步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的方式為以下方式中的任意一種首先在中間部分纏繞纖維增強復(fù)合材料，然后在兩側(cè)部分纏繞纖維增強復(fù)合材 料；首先在中間部分纏繞纖維增強復(fù)合材料，然后在兩側(cè)部分纏繞纖維增強復(fù)合材 料，纏繞在兩側(cè)部分上的纖維增強復(fù)合材料部分與在中間部分纏繞的纖維增強復(fù)合材料有 部分重疊；從一側(cè)向另一側(cè)纏繞纖維增強復(fù)合材料。優(yōu)選，在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面要包覆纖維增強復(fù)合 材料的區(qū)域中進行以下步驟在所述聚烯烴防腐層上面涂覆膠黏劑；然后進行所述的在與 所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步
馬聚ο優(yōu)選，聚烯烴防腐層的上面包覆纖維增強復(fù)合材料之前還包括如下步驟對所述 聚烯烴防腐層進行表面處理，以提高界面結(jié)合力。優(yōu)選，所述表面處理包括電暈處理、火焰處理、化學(xué)處理液處理、等離子處理、多晶 核化、表面接枝法、加熱、打毛、偶聯(lián)劑偶聯(lián)中的一種或者多種的組合。優(yōu)選，在所述聚烯烴防腐層上面涂覆膠黏劑之后立即進行所述的在與所述裸露鋼 管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步驟，或在膠黏 劑表干后進行所述的在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度 的纖維增強復(fù)合材料的步驟，或在膠黏劑實干后進行所述的在與所述裸露鋼管相鄰的所述 聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步驟。優(yōu)選，在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料的長度為a)與纖維增強復(fù)合 材料的長度相同，或者b)延伸到所述聚烯烴防腐層的上面，防腐材料與所述聚烯烴防腐層 搭接一定的尺寸，即所述聚烯烴防腐層上面也包覆一定長度的防腐材料。優(yōu)選，在纖維增強復(fù)合材料上面和所述聚烯烴防腐層上面包覆一定長度的防腐材 料包括如下步驟1)在纖維增強復(fù)合材料表面或所述聚烯烴防腐層的表面涂覆膠黏劑；2)在膠黏劑外面包覆防腐材料。優(yōu)選，在包覆所述防腐材料之前還包括如下步驟對纖維增強復(fù)合材料或所述聚 烯烴防腐層進行表面處理以提高界面結(jié)合力。優(yōu)選，所述表面處理包括打毛、除油、偶聯(lián)劑偶聯(lián)、電暈處理、火焰處理、化學(xué)處理 液處理、等離子處理、多晶核化、表面接枝法中的一種或者幾種的組合。優(yōu)選，步驟2)在步驟1)之后立即進行，或在膠黏劑表干后包覆防腐材料，或在膠黏劑實干后包覆防腐材料。優(yōu)選，膠黏劑包括熱熔膠、丙烯酸類(改性丙烯酸類)膠黏劑、聚氨酯類膠黏劑，優(yōu) 選熱熔膠。優(yōu)選，熱熔膠包括乙烯-醋酸乙烯共聚體型(簡稱EVA型)熱熔膠、改性乙烯-醋 酸乙烯共聚體型(簡稱改性EVA型)熱熔膠、聚酰胺類(PA)熱熔膠、聚酯型(PET)類熱熔 膠、聚氨酯(PU)型熱熔膠、熱塑性彈性體(SDS)型熱熔膠。優(yōu)選，步驟(2)進一步包括以下步驟將未加熱的防腐材料包覆完畢后，在防腐材 料兩邊粘貼密封條，再將密封膜粘在密封條上，將整個補口部位密封，用真空泵抽真空，將 補口部位壓緊，之后開始加熱補口部位。優(yōu)選，加熱補口部位的步驟為用電加熱裝置加熱補口部位，溫度到達熱熔膠熔化 并能從邊緣溢出的溫度，去掉電加熱裝置，開始抽真空，邊抽真空邊向兩邊趕空氣同時將防 腐材料表面壓平；補口部位自然冷卻，冷卻過程繼續(xù)趕壓空氣，伴隨間斷抽空氣，直到所述 防腐材料完全冷卻固化。優(yōu)選，所述電加熱裝置是加熱帶、加熱片、加熱套、中頻感應(yīng)加熱和遠紅外加熱裝 置中的任何一種。優(yōu)選，步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的方法為濕法鋪設(shè)，其中所述濕法鋪設(shè) 的步驟包括(A)在需要補口的區(qū)域表面涂刷可固化聚合物；(B)鋪設(shè)纖維，并滾壓，使得可固化聚合物均勻浸漬所述的纖維；任選地重復(fù)㈧和⑶多次，然后進行固化。優(yōu)選，步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的方法包括干法鋪設(shè)，其中所述干法鋪 設(shè)的步驟包括(A)在纖維表面浸涂可固化聚合物，制成纖維預(yù)浸料；(B)需要補口的區(qū)域鋪設(shè)一層或多層步驟(A)得到的纖維預(yù)浸料，然后進行固化。優(yōu)選，所述的纖維增強復(fù)合材料包括玻璃纖維增強復(fù)合材料、玄武巖纖維增強復(fù) 合材料、碳纖維增強復(fù)合材料、芳綸纖維增強復(fù)合材料、超高分子量聚烯烴纖維增強復(fù)合材 料和硼纖維增強復(fù)合材料中的一種或者多種。優(yōu)選，所述的纖維是連續(xù)纖維，選自單向纖維、正交或斜交的無緯布疊層、二維織 物層合和多向編織纖維材料中的一種或者多種的組合；其中所述各層纖維增強復(fù)合材料沿 管道鋪設(shè)的方式為以下方式中的一種或者多種方式的組合軸向鋪設(shè)、環(huán)向鋪設(shè)、以一定角 度鋪設(shè)。優(yōu)選，所述的可固化聚合物包括基體材料以及輔助材料；基體材料選自熱固性樹 脂、熱塑性樹脂及高性能樹脂；輔助材料選自固化劑、偶聯(lián)劑、引發(fā)劑、稀釋劑、交聯(lián)劑、阻燃 劑、阻聚劑、抗靜電劑、光穩(wěn)定劑以及填料；其中所述的熱固性樹脂選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹 脂、不飽和聚酯樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、雙馬來酰胺樹脂、有機硅樹脂、 烯丙基樹脂或它們的改性樹脂。優(yōu)選，防腐材料包括聚烯烴防腐材料、防腐帶與防腐膠帶、收縮帶。優(yōu)選，聚烯烴防腐材料包括聚乙烯、聚丙烯、雙層結(jié)構(gòu)聚乙烯(底層為粘結(jié)劑、面 層為聚乙烯)、三層結(jié)構(gòu)聚乙烯(底層為環(huán)氧防腐層、中間層為粘結(jié)劑、外層為聚烯烴)；防腐帶與防腐膠帶包括聚乙烯膠粘帶、煤焦油防腐帶、石油浙青防腐帶、聚乙烯冷纏帶、聚丙 烯冷纏帶、粘彈體防腐膠帶；熱收縮套(帶)包括交聯(lián)聚乙烯熱收縮套(帶)。優(yōu)選，在步驟(1)之前還包括以下步驟a)利用三個加熱帶對需要補口的區(qū)域兩 邊和中間同時進行加熱，b)加熱到一定溫度，中間的加熱帶去掉，兩邊的加熱帶繼續(xù)加熱； 在步驟(2)之后包含以下步驟用加熱帶對補口的區(qū)域進行加熱，并利用聚氨酯保溫瓦進 行保溫，使補口保溫一定時間，保證樹脂充分固化。本發(fā)明還提供一種由本發(fā)明的方法獲得的管道組件，其中所述管道組件包括鋼 制管道、鋼制管道外的聚烯烴防腐層、聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆的纖維增強復(fù) 合材料、以及在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料，其中補口的區(qū)域包括聚烯烴防 腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及任選的與裸露鋼管相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層區(qū)域。優(yōu)選，纖維增強復(fù)合材料的長度延伸到所述聚烯烴防腐層的上面，纖維增強復(fù)合 材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層 區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料。優(yōu)選，在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料的長度延伸到所述聚烯烴防腐 層的上面，防腐材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即所述聚烯烴防腐層上面也包 覆一定長度的防腐材料。本發(fā)明所述的管道包括直管、彎管、三通等管道或管件。本發(fā)明的補口的材料與基體例如管道表面粘接強度高、耐陰極剝離性好、不滲水、 耐化學(xué)腐蝕性強。本發(fā)明的補口材料與原防腐層的聚烯烴(PE)粘接均勻有效，強度高。本發(fā)明的方 法操作工序簡單固定，極大減少因現(xiàn)場條件限制或施工人員施工水平的限制導(dǎo)致的熱收縮 帶加熱不均勻的現(xiàn)象，大幅度提高施工質(zhì)量。


下面將結(jié)合如下附圖詳細地描述本發(fā)明。圖1為補口修補前結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為用復(fù)合材料纏繞鋼管和防腐層處的示意圖。圖3為補口外部的熱收縮帶的示意圖。圖4為加了真空膜后熱收縮帶緊貼在管道上的示意圖。圖5為用電加熱裝置加熱補口處熱收縮帶的示意圖。圖6為熱收縮帶熱后用真空泵抽真空的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種鋼制管道聚烯烴防腐層的補口的方法，該方法包括如下步驟(1)在鋼制管道聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆纖維增強復(fù)合材料；(2)在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆防腐材料；其中補口的區(qū)域包括聚烯烴防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及任選的與裸露鋼管 相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層區(qū)域。步驟(1)之前還可以包括如下步驟對裸露鋼管區(qū)域進行表面處理以提高界面結(jié)合力。表面處理的方法可以包括除油、除銹、磷化、偶聯(lián)劑偶聯(lián)和鈍化中的一種或者多 種。步驟(1)中使用的纖維增強復(fù)合材料的長度可以延伸到所述聚烯烴防腐層的上 面，纖維增強復(fù)合材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即在與所述裸露鋼管相鄰的 所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料。步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的方式可以為以下方式中的任意一種首先在中間部分纏繞纖維增強復(fù)合材料，然后在兩側(cè)部分纏繞纖維增強復(fù)合材 料；首先在中間部分纏繞纖維增強復(fù)合材料，然后在兩側(cè)部分纏繞纖維增強復(fù)合材 料，纏繞在兩側(cè)部分上的纖維增強復(fù)合材料部分與在中間部分纏繞的纖維增強復(fù)合材料有 部分重疊；從一側(cè)向另一側(cè)纏繞纖維增強復(fù)合材料。在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面要包覆纖維增強復(fù)合材料 的區(qū)域中進行以下步驟在所述聚烯烴防腐層上面涂覆膠黏劑；然后進行所述的在與所述 裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步驟。聚烯烴防腐層的上面包覆纖維增強復(fù)合材料之前還可以包括如下步驟對所述聚 烯烴防腐層進行表面處理，以提高界面結(jié)合力。所述表面處理可以包括電暈處理、火焰處理、化學(xué)處理液處理、等離子處理、多晶 核化、表面接枝法、加熱、打毛、偶聯(lián)劑偶聯(lián)中的一種或者多種的組合。在所述聚烯烴防腐層上面涂覆膠黏劑之后可以立即進行所述的在與所述裸露鋼 管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步驟，或在膠黏 劑表干后進行所述的在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度 的纖維增強復(fù)合材料的步驟，或在膠黏劑實干后進行所述的在與所述裸露鋼管相鄰的所述 聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步驟。在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料的長度可以為a)與纖維增強復(fù)合材 料的長度相同，或者b)延伸到所述聚烯烴防腐層的上面，防腐材料與所述聚烯烴防腐層搭 接一定的尺寸，即所述聚烯烴防腐層上面也包覆一定長度的防腐材料。在纖維增強復(fù)合材料上面和所述聚烯烴防腐層上面包覆一定長度的防腐材料可 以包括如下步驟1)在纖維增強復(fù)合材料表面或所述聚烯烴防腐層的表面涂覆膠黏劑；2)在膠黏劑外面包覆防腐材料。在包覆所述防腐材料之前還可以包括如下步驟對纖維增強復(fù)合材料或所述聚烯 烴防腐層進行表面處理以提高界面結(jié)合力。所述表面處理可以包括打毛、除油、偶聯(lián)劑偶聯(lián)、電暈處理、火焰處理、化學(xué)處理液 處理、等離子處理、多晶核化、表面接枝法中的一種或者幾種的組合。步驟2)可以在步驟1)之后立即進行，或在膠黏劑表干后包覆防腐材料，或在膠黏 劑實干后包覆防腐材料。膠黏劑可以包括熱熔膠、丙烯酸類(改性丙烯酸類)膠黏劑、聚氨酯類膠黏劑，優(yōu)選熱熔膠。熱熔膠可以包括乙烯_醋酸乙烯共聚體型(簡稱EVA型)熱熔膠、改性乙烯_醋 酸乙烯共聚體型(簡稱改性EVA型)熱熔膠、聚酰胺類(PA)熱熔膠、聚酯型(PET)類熱熔 膠、聚氨酯(PU)型熱熔膠、熱塑性彈性體(SDS)型熱熔膠。步驟(2)可以進一步包括以下步驟將未加熱的防腐材料包覆完畢后，在防腐材 料兩邊粘貼密封條，再將密封膜粘在密封條上，將整個補口部位密封，用真空泵抽真空，將 補口部位壓緊，之后開始加熱補口部位。加熱補口部位的步驟可以為用電加熱裝置加熱補口部位，溫度到達熱熔膠熔化并 能從邊緣溢出的溫度，去掉電加熱裝置，開始抽真空，邊抽真空邊向兩邊趕空氣同時將防腐 材料表面壓平；補口部位自然冷卻，冷卻過程繼續(xù)趕壓空氣，伴隨間斷抽空氣，直到所述防 腐材料完全冷卻固化。所述電加熱裝置可以是加熱帶、加熱片、加熱套、中頻感應(yīng)加熱和遠紅外加熱裝置 中的任何一種。步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的方法可以為濕法鋪設(shè)，其中所述濕法鋪設(shè)的 步驟包括(A)在需要補口的區(qū)域表面涂刷可固化聚合物；(B)鋪設(shè)纖維，并滾壓，使得可固化聚合物均勻浸漬所述的纖維；任選地重復(fù)㈧和⑶多次，然后進行固化。步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的方法可以包括干法鋪設(shè)，其中所述干法鋪設(shè) 的步驟包括(A)在纖維表面浸涂可固化聚合物，制成纖維預(yù)浸料；(B)需要補口的區(qū)域鋪設(shè)一層或多層步驟(A)得到的纖維預(yù)浸料，然后進行固化。所述的纖維增強復(fù)合材料可以包括玻璃纖維增強復(fù)合材料、玄武巖纖維增強復(fù)合 材料、碳纖維增強復(fù)合材料、芳綸纖維增強復(fù)合材料、超高分子量聚烯烴纖維增強復(fù)合材料 和硼纖維增強復(fù)合材料中的一種或者多種。所述的纖維可以是連續(xù)纖維，選自單向纖維、正交或斜交的無緯布疊層、二維織物 層合和多向編織纖維材料中的一種或者多種的組合；其中所述各層纖維增強復(fù)合材料沿管 道鋪設(shè)的方式為以下方式中的一種或者多種方式的組合軸向鋪設(shè)、環(huán)向鋪設(shè)、以一定角度 鋪設(shè)。所述的可固化聚合物可以包括基體材料以及輔助材料；基體材料選自熱固性樹 脂、熱塑性樹脂及高性能樹脂；輔助材料選自固化劑、偶聯(lián)劑、引發(fā)劑、稀釋劑、交聯(lián)劑、阻燃 劑、阻聚劑、抗靜電劑、光穩(wěn)定劑以及填料；其中所述的熱固性樹脂選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹 脂、不飽和聚酯樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、雙馬來酰胺樹脂、有機硅樹脂、 烯丙基樹脂或它們的改性樹脂。防腐材料可以包括聚烯烴防腐材料、防腐帶與防腐膠帶、收縮帶。聚烯烴防腐材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、雙層結(jié)構(gòu)聚乙烯(底層為粘結(jié)劑、面層 為聚乙烯)、三層結(jié)構(gòu)聚乙烯(底層為環(huán)氧防腐層、中間層為粘結(jié)劑、外層為聚烯烴)；防腐 帶與防腐膠帶包括聚乙烯膠粘帶、煤焦油防腐帶、石油浙青防腐帶、聚乙烯冷纏帶、聚丙烯 冷纏帶、粘彈體防腐膠帶；熱收縮套(帶)包括交聯(lián)聚乙烯熱收縮套(帶)。目前國內(nèi)外最常用的熱收縮(套)帶是在交聯(lián)聚乙烯基材上涂覆一定厚度的EVA型熱熔膠而制成。在步驟(1)之前還可以包括以下步驟a)利用三個加熱帶對需要補口的區(qū)域兩邊 和中間同時進行加熱，b)加熱到一定溫度，中間的加熱帶去掉，兩邊的加熱帶繼續(xù)加熱；在 步驟(2)之后包含以下步驟用加熱帶對補口的區(qū)域進行加熱，并利用聚氨酯保溫瓦進行 保溫，使補口保溫一定時間，保證樹脂充分固化。本發(fā)明還提供一種由本發(fā)明的方法獲得的管道組件，其中所述管道組件包括鋼 制管道、鋼制管道外的聚烯烴防腐層、聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆的纖維增強復(fù) 合材料、以及在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料，其中補口的區(qū)域包括聚烯烴防 腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及任選的與裸露鋼管相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層區(qū)域。纖維增強復(fù)合材料的長度可以延伸到所述聚烯烴防腐層的上面，纖維增強復(fù)合材 料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū) 域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料。在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料的長度可以延伸到所述聚烯烴防腐 層的上面，防腐材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即所述聚烯烴防腐層上面也包 覆一定長度的防腐材料。本發(fā)明所述的管道包括直管、彎管、三通等管道或管件。本發(fā)明提供了一種鋼制管道聚烯烴防腐層的補口的方法，該方法包括如下步驟(1)在鋼制管道聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆纖維增強復(fù)合材料；(2)在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆防腐材料。本發(fā)明可以進一步細分為以下步驟(1)裸露鋼管部位經(jīng)噴砂或打磨等表面處理；(2)在鋼管表面涂覆一層膠粘樹脂， 繼而纏繞一層與裸露鋼管等寬的纖維布，邊纏繞邊用滾刷將纖維布與樹脂粘緊，同時將空 氣趕出。一層樹脂一層纖維布纏繞，直纏至與防腐層厚度等同為止。此時鋼管被纖維布和 樹脂裹緊，同時溢出的樹脂將纖維布與防腐層的縫隙填滿。(3)補口兩端防腐層聚烯烴表面 經(jīng)火焰處理，即用大火將聚烯烴烤制到10(TC，持續(xù)10分鐘，直到表面發(fā)亮并觸感彈性；或 者聚烯烴表面深度打毛(深度大于2mm) ； (4)聚烯烴表面處理后先在其表面涂上熔融的熱 熔膠，再纏繞預(yù)浸膠粘樹脂的纖維。(5)待纖維和樹脂半固化(或不固化)時將熱收縮帶 包在其外；(6)在熱收縮帶外表面兩側(cè)邊緣部位貼上密封條，粘上密封膜，在密封膜內(nèi)3:00 和9:00的位置放置兩個抽氣嘴。先將密封膜初步抽真空，保證熱收縮帶平整緊壓在管道外 面，即關(guān)掉真空泵；(7)用電加熱裝置加熱補口部位(此電加熱裝置是指加熱帶、加熱片、加 熱套和中頻感應(yīng)加熱裝置等)，溫度到達150°C左右，去掉電加熱裝置，開始抽真空，邊抽真 空邊向兩邊趕空氣同時將熱收縮帶表面壓平；(8)補口部位自然冷卻，冷卻過程繼續(xù)趕壓 空氣，伴隨間斷短時抽空氣，直到其完全冷卻固化。本發(fā)明又提供了一種用上述復(fù)合材料和熱收縮帶補口的鋼質(zhì)管道聚烯烴防腐層 (聚烯烴)管道產(chǎn)品。用該材料和制作方法制備的補口產(chǎn)品，大幅度提高了施工質(zhì)量，很好 地保護了鋼管，并且該方法簡便可行有效。本發(fā)明提供的用于鋼質(zhì)管道聚烯烴防腐層補口部位鋼管表面的防腐材料可以是 膠粘樹脂和纖維布(與玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維等相關(guān)的纖維)復(fù)合而成的復(fù)合材 料，用該材料替代傳統(tǒng)補口方法中鋼管表面涂刷的無溶劑環(huán)氧底漆。聚烯烴表面涂抹熔融
11的熱熔膠與復(fù)合材料粘接，替代傳統(tǒng)補口方法中聚烯烴表面涂刷的環(huán)氧底漆。圖2示出了本發(fā)明的一個實施例。補口結(jié)構(gòu)如圖1所示，由聚烯烴防腐層1和裸 露的鋼管2構(gòu)成。用膠粘樹脂和纖維復(fù)合而成的復(fù)合材料3纏繞在裸露的鋼管2外面。在 纏繞之前，可以首先對鋼管表面噴砂處理，也可以用打磨處理等方法；在鋼管2表面涂覆一 層膠粘樹脂，繼而纏繞一層與裸露鋼管2等寬的纖維布，邊纏繞邊用滾刷將纖維布與樹脂 粘緊，同時將空氣趕出。每一層纖維布都要被樹脂完全浸潰，同時滾刷將多余的樹脂滾到纖 維布兩邊。就這樣一層樹脂一層纖維布，直纏至與防腐層1厚度等同為止。此時鋼管被復(fù) 合材料3裹緊，同時溢出的樹脂將纖維布與防腐層1的縫隙填滿。補口兩端與防腐層的聚 烯烴(PE)的粘接步驟可以是先對聚烯烴表面4用火焰表面處理，再涂上熔融的熱熔膠，再 將浸漬膠粘樹脂的纖維布包覆在聚烯烴表面4上并以2cm的寬度5搭接纏在中間復(fù)合材料 上。然后包覆熱收縮帶6作為防腐材料，如圖3所示。采用上述實施例具有下述優(yōu)點鋼管表面纏繞纖維和膠粘樹脂的復(fù)合材料3比傳 統(tǒng)的環(huán)氧底漆對鋼管2更具保護性，此復(fù)合材料3與鋼管2表面粘接強度高、耐陰極剝離 性好、不滲水、耐化學(xué)腐蝕性強。即使熱收縮帶開裂，也不會在短時間內(nèi)腐蝕到鋼管。該補 口的防腐等級等同于鋼質(zhì)管道聚烯烴防腐層。這種補口方法不需加熱鋼管，簡化了施工工 序。將聚烯烴表面4處涂抹熱熔膠和纏繞浸膠纖維，此法保證了熱收縮帶與聚烯烴的有效 粘接，降低了施工中對材料的要求。圖4示出本發(fā)明的另一個實施例。補口處鋼管纏繞了復(fù)合材料3后，將熱收縮帶 6包在其外。用密封條8將無色透明的密封膜7粘在熱收縮帶邊緣，將熱收縮帶包起(如 圖4所示)，在密封膜7內(nèi)分別在3:00和9:00的位置了兩個抽氣嘴11，用真空泵12對密 封膜7抽真空(如圖6所示)。密封膜7擠壓熱收縮帶6，將其緊壓在管道表面，如圖4所 示。熱收縮帶6被壓緊后，在密封膜7外用電加熱裝置9加熱，用溫控儀10將補口部位熱 收縮帶的加熱溫度控制在熱熔膠熔化溫度150°C左右；將鋼管2溫度控制在80°C左右，保溫 10-15分鐘，關(guān)掉加熱電源取下電加熱裝置9。再次對密封膜7抽真空，邊抽真空邊向兩邊 擠壓空氣，直至熱熔膠從邊緣溢出，便停止抽真空。補口部位自然冷卻，冷卻過程繼續(xù)趕壓 空氣，伴隨間斷短時抽空氣，直到其完全冷卻固化。采用上述實施例具有下述優(yōu)點加熱的工序采用電加熱裝置7直接加熱補口部位 的方法，替代了傳統(tǒng)的明火加熱，減小了現(xiàn)場施工不能動火的局限性。同時用真空泵12抽 真空的方法使真空膜7將熱收縮帶6緊緊擠壓在管道表面，可使熱收縮帶6粘接更均勻。先 加熱后抽真空，將空氣趕出來同時將熱收縮帶6粘得更緊。此方法操作工序簡單固定，極大 減少因現(xiàn)場條件限制(不具備動明火條件)或施工人員施工水平的限制導(dǎo)致的熱收縮帶加 熱不均勻的現(xiàn)象，大幅度提高施工質(zhì)量。對于本發(fā)明中使用的熱熔膠進一步說明如下。熱熔膠以熱塑性樹脂為基體，按照 基料化學(xué)組成，熱熔膠可分為乙烯-醋酸乙烯共聚體型(簡稱EVA型)、聚酰胺類(PA)熱熔 膠、聚酯(PET)類熱熔膠和聚氨酯(PU)型等多種，其中最主要的是EVA型。改性EVA熱熔膠的基本配方(質(zhì)量份數(shù))可以為EVA樹脂100 ；在EVA上接枝馬 來酸酐MAH 14 ；CS石油樹脂45 ；液體石蠟10 ；碳黑5 ；有機蒙脫土 0ΜΜΤ，3 ;BHT抗氧劑2 ；過 氧化二異丙苯DCP 1.5。聚酰胺(PA)熱熔膠具有良好的柔韌性，耐油性和膠接性能。其組分可以為(質(zhì)量份數(shù))低軟化點聚酰胺樹脂71 ；鄰苯二甲酸二丁脂(DBP) 12 ；618# 2. 0 ；松香13. 4 ；超 支化聚酯1.0。聚酯(PET)類熱熔膠配方(質(zhì)量份數(shù))可以為聚己二酸乙二酯89 ；甘油馬來化 聚異丁烯10 ；MDI (二苯基甲烷二異氰酸酯(純MDI)、含有一定比例純MDI與多苯基多亞甲 基多異氰酸酯的混合物(聚合MDI)以及純MDI與聚合MDI的改性物的總稱)11。聚氨酯(PU)型熱熔膠配方(質(zhì)量份數(shù))可以為六次甲基二異氰酸酯(HDI) 35.0 ；1,6-己二醇13.2 ；新戊二醇7.8 ；聚酯多元醇40 ；二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)， 5. 0。本發(fā)明所述的管道包括直管、彎管、三通等管道或管件。本發(fā)明的方法中，用電加熱裝置取代常用的明火烤制補口熱收縮帶進行粘接；用 樹脂和纖維的復(fù)合材料粘接在鋼管表面和聚烯烴表面替代常用的環(huán)氧底漆；用抽真空法擠 壓并抽緊補口熱收縮帶。本發(fā)明使得復(fù)合材料與鋼管表面粘接緊密，其剪切強度和陰極剝 離性能均超過環(huán)氧底漆的；復(fù)合材料纏繞在聚烯烴表面，保證了熱收縮帶與聚烯烴的有效 粘接，降低了施工中對材料的要求；電加熱裝置直接加在補口部位，使熱收縮帶上的熱熔膠 均勻融化、均勻粘覆；用抽真空法擠壓補口熱收縮帶，保證補口粘接質(zhì)量。同時作業(yè)速度快、 便捷、效率高，較好地解決了管道聚烯烴防腐層補口粘接的技術(shù)問題。以上已詳細描述了本發(fā)明的實施方案，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很顯然可以做很多 改進和變化而不會背離本發(fā)明的基本精神。所有這些變化和改進都在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種鋼制管道聚烯烴防腐層的補口的方法，該方法包括如下步驟(1)在鋼制管道聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆纖維增強復(fù)合材料；(2)在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆防腐材料；其中補口的區(qū)域包括聚烯烴防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及任選的與裸露鋼管相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中步驟(1)之前還包括如下步驟對裸露鋼管區(qū)域 進行表面處理以提高界面結(jié)合力。
3.如權(quán)利要求2中所述的方法，其中表面處理的方法包括除油、除銹、磷化、偶聯(lián)劑偶 聯(lián)和鈍化中的一種或者多種。
4.如權(quán)利要求1中所述方法，其中步驟(1)中使用的纖維增強復(fù)合材料的長度延伸到 所述聚烯烴防腐層的上面，纖維增強復(fù)合材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即在 與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料。
5.如權(quán)利要求4中所述方法，其中步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的方式為以下方 式中的任意一種首先在中間部分纏繞纖維增強復(fù)合材料，然后在兩側(cè)部分纏繞纖維增強復(fù)合材料； 首先在中間部分纏繞纖維增強復(fù)合材料，然后在兩側(cè)部分纏繞纖維增強復(fù)合材料，纏 繞在兩側(cè)部分上的纖維增強復(fù)合材料部分與在中間部分纏繞的纖維增強復(fù)合材料有部分重疊；從一側(cè)向另一側(cè)纏繞纖維增強復(fù)合材料。
6.如權(quán)利要求4-5中任意一項所述的方法，其中在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴 防腐層區(qū)域上面要包覆纖維增強復(fù)合材料的區(qū)域中進行以下步驟在所述聚烯烴防腐層上 面涂覆膠黏劑；然后進行所述的在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆 一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步驟。
7.如權(quán)利要求4-5中任意一項所述的方法，其中聚烯烴防腐層的上面包覆纖維增強復(fù) 合材料之前還包括如下步驟對所述聚烯烴防腐層進行表面處理，以提高界面結(jié)合力。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述表面處理包括電暈處理、火焰處理、化學(xué)處理液 處理、等離子處理、多晶核化、表面接枝法、加熱、打毛、偶聯(lián)劑偶聯(lián)中的一種或者多種的組I=I ο
9.如權(quán)利要求6中所述的方法，其中在所述聚烯烴防腐層上面涂覆膠黏劑之后立即進 行所述的在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度 的纖維增強 復(fù)合材料的步驟，或在膠黏劑表干后進行所述的在與所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐 層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步驟，或在膠黏劑實干后進行所述的在與 所述裸露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料的步 馬聚ο
10.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐 材料的長度為a)與纖維增強復(fù)合材料的長度相同，或者b)延伸到所述聚烯烴防腐層的上 面，防腐材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即所述聚烯烴防腐層上面也包覆一定 長度的防腐材料。
11.如權(quán)利要求10中所述的方法，其中在纖維增強復(fù)合材料上面和所述聚烯烴防腐層上面包覆一定長度的防腐材料包括如下步驟1)在纖維增強復(fù)合材料表面或所述聚烯烴防腐層的表面涂覆膠黏劑；2)在膠黏劑外面包覆防腐材料。
12.如權(quán)利要求11中所述的方法，其中在包覆所述防腐材料之前還包括如下步驟對 纖維增強復(fù)合材料或所述聚烯烴防腐層進行表面處理以提高界面結(jié)合力。
13.如權(quán)利要求12中所述的方法，其中所述表面處理包括打毛、除油、偶聯(lián)劑偶聯(lián)、電 暈處理、火焰處理、化學(xué)處理液處理、等離子處理、多晶核化、表面接枝法中的一種或者幾種 的組合。
14.如權(quán)利要求11中所述的方法，其中步驟2)在步驟1)之后立即進行，或在膠黏劑表 干后包覆防腐材料，或在膠黏劑實干后包覆防腐材料。
15.如權(quán)利要求6和11中的任意一項中所述的方法，其中膠黏劑包括熱熔膠、丙烯酸類 膠黏劑、聚氨酯類膠黏劑，優(yōu)選熱熔膠。
16.如權(quán)利要求15中所述的方法，其中熱熔膠包括乙烯-醋酸乙烯共聚體型熱熔膠、改 性乙烯-醋酸乙烯共聚體型熱熔膠、聚酰胺類熱熔膠、聚酯型類熱熔膠、聚氨酯型熱熔膠、 熱塑性彈性體型熱熔膠。
17.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其中步驟(2)進一步包括以下步驟將未 加熱的防腐材料包覆完畢后，在防腐材料兩邊粘貼密封條，再將密封膜粘在密封條上，將整 個補口部位密封，用真空泵抽真空，將補口部位壓緊，之后開始加熱補口部位。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于加熱補口部位的步驟為用電加熱裝置加熱 補口部位，溫度到達熱熔膠熔化并能從邊緣溢出的溫度，去掉電加熱裝置，開始抽真空，邊 抽真空邊向兩邊趕空氣同時將防腐材料表面壓平；補口部位自然冷卻，冷卻過程繼續(xù)趕壓 空氣，伴隨間斷抽空氣，直到所述防腐材料完全冷卻固化。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述電加熱裝置是加熱帶、加熱片、加熱 套、中頻感應(yīng)加熱和遠紅外加熱裝置中的任何一種。
20.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其中步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的 方法為濕法鋪設(shè)，其中所述濕法鋪設(shè)的步驟包括(A)在需要補口的區(qū)域表面涂刷可固化聚合物；(B)鋪設(shè)纖維，并滾壓，使得可固化聚合物均勻浸漬所述的纖維；任選地重復(fù)(A)和(B)多次，然后進行固化。
21.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其中步驟(1)中包覆纖維增強復(fù)合材料的 方法包括干法鋪設(shè)，其中所述干法鋪設(shè)的步驟包括(A)在纖維表面浸涂可固化聚合物，制成纖維預(yù)浸料；(B)需要補口的區(qū)域鋪設(shè)一層或多層步驟(A)得到的纖維預(yù)浸料，然后進行固化。
22.按照權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其中所述的纖維增強復(fù)合材料包括玻 璃纖維增強復(fù)合材料、玄武巖纖維增強復(fù)合材料、碳纖維增強復(fù)合材料、芳綸纖維增強復(fù)合 材料、超高分子量聚烯烴纖維增強復(fù)合材料和硼纖維增強復(fù)合材料中的一種或者多種。
23.按照權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其中所述的纖維是連續(xù)纖維，選自單向 纖維、正交或斜交的無緯布疊層、二維織物層合和多向編織纖維材料中的一種或者多種的 組合；其中所述各層纖維增強復(fù)合材料沿管道鋪設(shè)的方式為以下方式中的一種或者多種方式的組合軸向鋪設(shè)、環(huán)向鋪設(shè)、以一定角度鋪設(shè)。
24.按照權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的可固化聚合物包括基體材料以及輔助材 料；基體材料選自熱固性樹脂、熱塑性樹脂及高性能樹脂；輔助材料選自固化劑、偶聯(lián)劑、 引發(fā)劑、稀釋劑、交聯(lián)劑、阻燃劑、阻聚劑、抗靜電劑、光穩(wěn)定劑以及填料；其中所述的熱固性 樹脂選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、雙 馬來酰胺樹脂、有機硅樹脂、烯丙基樹脂或它們的改性樹脂。
25.按照權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其中防腐材料包括聚烯烴防腐材料、防 腐帶與防腐膠帶、收縮帶。
26.按照權(quán)利要求25所述的方法，其中聚烯烴防腐材料包括聚乙烯、聚丙烯、底層為粘 結(jié)劑而面層為聚乙烯的雙層結(jié)構(gòu)聚乙烯、底層為環(huán)氧防腐層而中間層為粘結(jié)劑而外層為聚 烯烴的三層結(jié)構(gòu)聚乙烯；防腐帶與防腐膠帶包括聚乙烯膠粘帶、煤焦油防腐帶、石油浙青防 腐帶、聚乙烯冷纏帶、聚丙烯冷纏帶、粘彈體防腐膠帶；熱收縮帶包括交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，在步驟⑴之前還包括以下步驟a)利用三個加熱帶對 需要補口的區(qū)域兩邊和中間同時進行加熱，b)加熱到一定溫度，中間的加熱帶去掉，兩邊的 加熱帶繼續(xù)加熱；在步驟(2)之后包含以下步驟用加熱帶對補口的區(qū)域進行加熱，并利用 聚氨酯保溫瓦進行保溫，使補口保溫一定時間，保證樹脂充分固化。
28.一種由權(quán)利要求1所述的方法獲得的管道組件，其中所述管道組件包括鋼制管 道、鋼制管道外的聚烯烴防腐層、聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆的纖維增強復(fù)合材 料、以及在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料，其中補口的區(qū)域包括聚烯烴防腐層 之間的裸露鋼管區(qū)域以及任選的與裸露鋼管相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層區(qū)域。
29.如權(quán)利要求28所述的管道組件，其中，纖維增強復(fù)合材料的長度延伸到所述聚烯 烴防腐層的上面，纖維增強復(fù)合材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的尺寸，即在與所述裸 露鋼管相鄰的所述聚烯烴防腐層區(qū)域上面包覆一定長度的纖維增強復(fù)合材料。
30.如權(quán)利要求28或29所述的管道組件，其中，在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防 腐材料的長度延伸到所述聚烯烴防腐層的上面，防腐材料與所述聚烯烴防腐層搭接一定的 尺寸，即所述聚烯烴防腐層上面也包覆一定長度的防腐材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼制管道聚烯烴防腐層的補口的方法，該方法包括如下步驟在鋼制管道聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆纖維增強復(fù)合材料；在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆防腐材料。補口的區(qū)域包括聚烯烴防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及任選的與裸露鋼管相鄰的一定長度的聚烯烴防腐層區(qū)域。本發(fā)明還提供管道組件，其包括鋼制管道、鋼制管道外的聚烯烴防腐層、聚烯烴防腐層之間的補口的區(qū)域包覆的纖維增強復(fù)合材料、以及在纖維增強復(fù)合材料的外面包覆的防腐材料。本發(fā)明的方法簡便可行、可靠有效。
文檔編號C09K3/10GK101936442SQ20091015127
公開日2011年1月5日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者張穎懷, 王修云, 范建文, 路民旭 申請人:北京安科管道工程科技有限公司