專利名稱：玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合鋼管和管件及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合鋼管及其制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有防腐內(nèi)襯的復(fù)合鋼管及其制造方法。
眾所周知，在石油、化工、冶金、礦山、電力等行業(yè)，通常需要各種材料所制備的管道來輸送大量的腐蝕性介質(zhì)。現(xiàn)有的鋼材因性能和價(jià)格等問題，通常不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求，如碳鋼管，雖然價(jià)格便宜，但它的耐腐蝕性能差，不銹鋼管則價(jià)格昂貴，且不耐氯離子所引起的應(yīng)力腐蝕。為解決這一問題，人們常用襯膠、襯塑復(fù)合鋼管來抵抗介質(zhì)的腐蝕。例如中國專利(CN87107640A、CN1032812A)公開了一種將塑料管鑲在鋼管內(nèi)制成鋼塑復(fù)合管的方法，中國專利(CN2044207U)介紹了一種可將直徑為350mm以下的鋼管內(nèi)壁涂覆一層塑料的技術(shù)，中國專利(CN1095011A)公開了不同長度鋼管內(nèi)襯橡膠的技術(shù)工藝。上述復(fù)合鋼管都存在著十分明顯的缺陷，橡膠和塑料的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)高于碳鋼管的熱膨脹系數(shù)，因此在溫度較高或頻繁波動(dòng)變化時(shí)，襯膠層或襯塑層容易與鋼管剝離蹋陷失效，喪失工作能力；此外，膠粘劑的老化，聚乙烯、聚丙烯、聚四氟塑料與鋼管粘結(jié)力較差，影響了襯膠、襯塑復(fù)合鋼管使用壽命。
日本專利(J8047550，J59218840，J62086172，J63089680)，美國專利(US4043353，US4142556)和中國專利(CN1059376A)等公開了一種利用鋁熱-離心鑄造技術(shù)制備的陶瓷內(nèi)襯鋼管，陶瓷具有良好的防腐耐磨性能，制造陶瓷襯管是解決管材耐蝕、耐磨問題的有效方法之一，其原理是利用Al或Mg等還原金屬與氧化鐵發(fā)生放熱反應(yīng)，并依靠反應(yīng)熱將反應(yīng)產(chǎn)物鐵和氧化鋁熔融，離心力的作用使二者分層，因Al2O3比重小，分布在鋼管的內(nèi)壁形成陶瓷襯層，而比重比較大的鐵則分布在鋼管基體和陶瓷之間形成過渡區(qū)，并將陶瓷和鋼管結(jié)合起來。但由于反應(yīng)非常迅速，氧化鋁的熔點(diǎn)很高，致使反應(yīng)產(chǎn)物熔融時(shí)間極短，一般持續(xù)時(shí)間2-5秒左右，因此很難在這極短的時(shí)間內(nèi)形成致密氧化鋁涂層；此外，因溫度的急劇變化和熱膨脹系數(shù)不同，鋼管對陶瓷層產(chǎn)生很大的收縮壓力，造成涂層表層出現(xiàn)裂紋，由于氣孔和裂紋的存在，使得陶瓷襯層不能抵抗腐蝕介質(zhì)的滲透，結(jié)果導(dǎo)致復(fù)合鋼管防腐能力的喪失。所以，目前國內(nèi)外均將鋁熱-離心法制備的鋼管當(dāng)作耐磨管應(yīng)用于粉塵介質(zhì)的輸送，還不能用來輸送腐蝕性的液體介質(zhì)；中國專利97106643.4公開了一種在陶瓷襯管內(nèi)涂布一層熱固性樹脂的復(fù)合鋼管，以解決上述專利所存在的缺陷，但在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，所說的復(fù)合鋼管生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，不易大規(guī)模推廣使用。
玻璃鱗片樹脂是目前世界上公認(rèn)的最重要的長效重防腐材料，它具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性，對大氣、水和一般濃度的酸、堿和鹽等介質(zhì)都有良好的適應(yīng)性。與一般的樹脂相比，玻璃鱗片樹脂最重要的特點(diǎn)是其具有極優(yōu)良的耐腐蝕介質(zhì)的滲透性，此外，它還具有優(yōu)良的耐磨損性，硬化時(shí)收縮率小，襯里與基體的粘接性好，耐溫度急變性好，良好的施工工藝性等優(yōu)點(diǎn)，且其價(jià)格低廉，熱膨脹系數(shù)與鋼材相近，已在許多大型的防腐設(shè)備中得到了應(yīng)用。然而，由于管道生產(chǎn)的特殊性(操作環(huán)境小，一般的涂布工藝難以使其形成均勻的涂層，檢驗(yàn)困難)，因此，玻璃鱗片樹脂在管道和管件上的應(yīng)用受到了限制，目前尚無這方面的專利和文獻(xiàn)的報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制作工藝簡單、生產(chǎn)成本較低、易于大規(guī)模推廣使用的、具有內(nèi)襯玻璃鱗片樹脂的復(fù)合鋼管和管件；本發(fā)明的目的之二在于公開一種具有內(nèi)襯玻璃鱗片樹脂的復(fù)合管件的制備方法。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是這樣的(1)用熱固性樹脂作為粘接劑，以玻璃鱗片為填充劑，輔以其它添加劑，制成熱固性玻璃鱗片樹脂，然后采用中國專利97106643.4公開的技術(shù)制成具有玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯的復(fù)合鋼管；(2)用熱固性樹脂作為粘接劑，以玻璃鱗片為填充劑，輔以其它添加劑，制成熱固性玻璃鱗片樹脂，然后將其注入帶有芯模的管件中，保持一定的壓力，使其固化，制成具有玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯的復(fù)合管件。
以下將對所說的復(fù)合鋼管和管件的結(jié)構(gòu)和制備方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
本發(fā)明所說的復(fù)合鋼管或管件是由一個(gè)鋼制的外管和一個(gè)玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯所構(gòu)成，所說的復(fù)合鋼管或管件的端口根據(jù)需要還可設(shè)有帶有玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯的法蘭。所說的玻璃鱗片樹脂為熱固性樹脂和玻璃鱗片以及其它添加劑的混合物的固化物，所說的熱固性樹脂可以采用一般的熱固性樹脂，包括不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，呋喃樹脂或酚醛樹脂等中的一種或一種以上，也可以采用它們的改性樹脂，如改性環(huán)氧樹脂和改性酚醛樹脂等；所說的玻璃鱗片的厚度為2～5μm，粒徑為0.1～3mm，玻璃鱗片在所說的樹脂中的含量為10％-70％(重量比)。
所說的管件包括彎管、三通、四通和變徑管等。


圖1為復(fù)合鋼管的剖示圖，圖2為復(fù)合鋼管的橫截面圖，圖3為管件剖示圖，其中1——外管2——法蘭3——玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯由圖可見，所說的復(fù)合鋼管或管件由外管1、玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯3所構(gòu)成，玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯3的厚度為0.5-3mm。玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯3粘附在外管1的內(nèi)壁，形成了一層具有防腐作用的內(nèi)襯。
所說的復(fù)合鋼管可以按照中國專利97106643.4公開的技術(shù)進(jìn)行制備。
制備過程簡述如下(1)將鋼管端口焊上法蘭，并用端蓋和密封墊密封，端蓋涂有脫模劑，墊片使鋼管法蘭和封蓋端面存在間隙，間隙的大小取決于墊片的厚度，當(dāng)樹脂充滿該間隙固化后，就可形成具有玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯3翻邊的法蘭密封面；(2)用真空泵將鋼管內(nèi)部抽真空，達(dá)到一定真空度要求后，通過端蓋上的樹脂吸入管將配制好的玻璃鱗片樹脂吸入鋼管內(nèi)；(3)將吸入樹脂的鋼管置于離心機(jī)上離心旋轉(zhuǎn)，等樹脂固化后拆開端蓋，即可得到所說的玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合管。
所說的玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合管件則可采用如圖4所示的方法進(jìn)行制備其中4——密封墊片5——端蓋
6——樹脂吸入管(1)將鋼制管件的端口焊上法蘭2，將芯模7裝入所說的管件，端口用端蓋5和密封墊4密封，端蓋5和芯模7涂有脫模劑，墊片4使鋼管法蘭和封蓋端面存在間隙，間隙的大小取決于墊片4的厚度，當(dāng)樹脂充滿該間隙固化后，就形成樹脂法蘭翻邊密封面；(2)通過端蓋5上的樹脂吸入管6將配制好的玻璃鱗片樹脂注入管件內(nèi)，并使管件內(nèi)的壓力保持在0.1～0.5MPa，直到樹脂固化，固化時(shí)間是由樹脂的類型所決定，不同的樹脂有不同的固化時(shí)間，這對于一般的技術(shù)人員來說是十分容易決定的。
(3)樹脂固化后，拆開端蓋5，抽出芯模7，即可獲得所說的玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合管件。
所說的玻璃鱗片樹脂的配制為一種現(xiàn)有技術(shù)，在《防腐蝕工程設(shè)計(jì)與新型實(shí)用技術(shù)》一書中已有詳細(xì)的報(bào)道，本發(fā)明不再贅述，樹脂的加入量可以根據(jù)管道和管件的內(nèi)徑以及所需的襯層的厚度通過計(jì)算確定。
本發(fā)明所說的具有內(nèi)襯玻璃鱗片樹脂的復(fù)合鋼管和管件，具有優(yōu)異的防腐性能和機(jī)械性能，在室溫下，分別浸泡在40％H2SO4和20％HCl、20％HNO3中一個(gè)月，腐蝕失重分別為1.36mg/m2/hr，2.48mg/m2/hr和3.81mg/m2/hr，遠(yuǎn)優(yōu)于18-8不銹鋼和陶瓷內(nèi)襯鋼管。且其生產(chǎn)成本僅為不銹鋼和陶瓷內(nèi)襯鋼管的30％和50％。
實(shí)施例1將直徑為76mm的鋼管焊上法蘭2，加上墊片4、封蓋密封5，然后抽真空；取150g乙烯基酯不飽和樹脂、50g玻璃鱗片、3g環(huán)烷酸鈷和3g過氧化甲乙酮混勻，然后真空吸入鋼管內(nèi)，將吸入玻璃鱗片樹脂的鋼管置于離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)，用火焰加熱外管。當(dāng)樹脂充分固化后，取下鋼管，拆開端蓋，即得到具有玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯的帶法蘭翻邊的復(fù)合鋼管。在室溫下浸泡于40％的H2SO4溶液中，本產(chǎn)品腐蝕速率為1.38mg/m2/hr。
實(shí)施例2將直徑為89mm的三通焊上法蘭2，插入芯模7，加上墊片4、封蓋密封5，取400gE-44環(huán)氧樹脂，150g玻璃鱗片、40g甲苯、100g己二胺混勻，注入三通，在0.5MPa的壓力下固化12小時(shí)，即可獲得所說的管件，在室溫及20％HCl的條件下，本產(chǎn)品腐蝕速率為2.45mg/m2/hr。
實(shí)施例3取100g糠醇樹脂，40g玻璃鱗片、10g硫酸乙酯混勻，采用與實(shí)施例2相同的方法制成復(fù)合管件，在室溫及20％HCl的條件下，本產(chǎn)品腐蝕速率為1.87mg/m2/hr。
實(shí)施例4取100g酚醛樹脂，30g玻璃鱗片、10g硫酸乙酯混勻，采用與實(shí)施例2相同的方法制成復(fù)合管件，在室溫和20％HNO3的條件下，本產(chǎn)品腐蝕速率為3.83mg/m2/hr。
實(shí)施例5取70gE-44環(huán)氧樹脂，30g酚醛樹脂，50g玻璃鱗片、7g二甲苯、12g二乙烯三胺混勻，采用與實(shí)施例2相同的方法制成復(fù)合管件，在室溫及20％HCl的條件下，本產(chǎn)品腐蝕速率為2.36mg/m2/hr。
顯然，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思和所公開的實(shí)施方案，有關(guān)專業(yè)人員可以方便的采用其他類型的樹脂制備具有耐蝕功能的復(fù)合鋼管和管件。
權(quán)利要求
1.一種玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合鋼管，由外管(1)和具有防腐作用的內(nèi)襯所構(gòu)成，其特征在于所說的內(nèi)襯為一種玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)，具有防腐作用的玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)粘附在外管(1)的內(nèi)壁。
2.一種玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合管件，由外管(1)和具有防腐作用的內(nèi)襯所構(gòu)成，其特征在于所說的內(nèi)襯為一種玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)，具有防腐作用的玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)粘附在外管(1)的內(nèi)壁。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合鋼管，其特征在于所說的復(fù)合鋼管的端口還可設(shè)有帶有玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)的法蘭(2)。
4.如權(quán)利要求1所述的管件，其特征在于所說的管件的端口還可設(shè)有帶有玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)的法蘭(2)。
5.如權(quán)利要求1，或2，或3，或4所述的復(fù)合鋼管或管件，其特征在于所說的玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)主要為熱固性樹脂和玻璃鱗片的混合物的固化物，所說的熱固性樹脂包括不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，呋喃樹脂、酚醛樹脂或它們的改性樹脂中的一種或一種以上，所說的玻璃鱗片的厚度為2～5μm，粒徑為0.1～3mm，玻璃鱗片在所說的樹脂中的含量為10％～70％重量比，玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯(3)的厚度為0.5-3mm。
6.如權(quán)利要求2或4所述的管件的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟(1)將鋼制管件的端口焊上法蘭(2)，將芯模(7)裝入所說的管件，端口用端蓋(5)和密封墊4密封，端蓋(5)和芯模(7)涂有脫模劑，墊片(4)使鋼管法蘭和封蓋(5)端面存在間隙；(2)通過端蓋(5)上的樹脂吸入管(6)將配制好的玻璃鱗片樹脂注入管件內(nèi)，并使管件內(nèi)的壓力保持在0.1～0.5MPa，直到樹脂固化；(3)樹脂固化后，拆開端蓋(5)，抽出芯模(7)，即可獲得所說的玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合管件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯復(fù)合鋼管和管件及其制備方法。所說的復(fù)合鋼管和管件是由一個(gè)鋼制的外管和一個(gè)玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯所構(gòu)成,所說的玻璃鱗片樹脂為熱固性樹脂和玻璃鱗片以及其它添加劑的混合物的固化物,所說的復(fù)合鋼管和管件,具有優(yōu)異的防腐性能和機(jī)械性能,遠(yuǎn)優(yōu)于18—8不銹鋼和陶瓷內(nèi)襯鋼管,且其生產(chǎn)成本僅為不銹鋼和陶瓷內(nèi)襯鋼管的30%和50%。
文檔編號F16L58/04GK1262408SQ0011140
公開日2000年8月9日 申請日期2000年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月1日
發(fā)明者馬玉錄, 李海林, 高原冀, 于新海, 王正東, 朱奎隴, 吳東棣 申請人:華東理工大學(xué)