一種防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層和管道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層和一種管道。
【背景技術(shù)】
[0002] "十二五"節(jié)能減排政策要求單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗減少16%，相當(dāng)于需要減 少約6. 7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的使用。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少能源消耗，對目前石油和地?zé)峁艿肋M(jìn)行 隔熱防腐處理顯得尤其重要。然而，據(jù)報道，國內(nèi)在石油開采領(lǐng)域中對采油管道內(nèi)壁隔熱防 腐的處理寥寥無幾。在原油開采過程中，為了防止原油在管道內(nèi)壁形成結(jié)蠟堵塞管道，需要 利用電加熱燃燒加熱原油保持原油溫度在其析蠟溫度之上。在地?zé)崮艿膽?yīng)用領(lǐng)域也同樣急 需對管道進(jìn)行隔熱防腐處理。地?zé)崴畯牡叵聝汕Ф嗝壮槌鲋恋乇恚魅霌Q熱器，在軟水期間 不斷通過鐵管向周圍環(huán)境散熱。北方供暖季節(jié)，環(huán)境溫度較低，管道散熱損失巨大。除了對 管道進(jìn)行絕熱之外，還應(yīng)兼顧防腐耐磨等性能。例如，在原油采油管道和地?zé)峁艿纼?nèi)，采出 物或運(yùn)輸物通常為多種物質(zhì)的混合物，具有很高的腐蝕性和磨損性。在長期使用中，如果不 采取防腐耐磨處理，則易被損壞，給企業(yè)和社會造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]目前原油開采管道及地?zé)峁艿澜^熱防腐處理情況不一，多數(shù)采油、地?zé)峁艿纼?nèi)壁 未處理，少數(shù)管道內(nèi)壁處理的方法為內(nèi)涂或內(nèi)襯防腐涂層，但不具備隔熱功能。在其他用 途的管道上，例如原油運(yùn)輸管道，其外壁隔熱防腐處理較為廣泛，而內(nèi)壁隔熱防腐處理仍較 少。這些處理方法所使用保溫材料主要集中于聚酰胺泡沫、巖棉纖維、中空玻璃微球等幾大 類，這些保溫材料中具有許多空隙結(jié)構(gòu)，可以降低導(dǎo)熱系數(shù)和熱輻射傳導(dǎo)。防腐材料則一般 為環(huán)氧樹脂層或聚烯烴層。
[0004]CN101469802A公開了一種防腐復(fù)合管道，在鋼管的內(nèi)側(cè)粘貼一層厚度為l-8mm的 玻璃鋼內(nèi)襯。所述防腐復(fù)合管道具有防腐、防垢、隔熱等優(yōu)點(diǎn)，但是由于玻璃鋼內(nèi)襯與鋼管 的熱膨脹系數(shù)差異較大，附著力不佳，易導(dǎo)致內(nèi)襯開裂、脫落。CN102052543A公開了一種復(fù) 合聚乙烯粉末熱噴涂石油天然氣管道防腐涂層，其中，該防腐涂層是在石油天然氣管道的 內(nèi)壁或者外壁依次熱噴涂低溫固化環(huán)氧粉末、熱熔共聚物膠、改性PE/PP粉末三種涂料，在 石油天然氣管道的內(nèi)壁或者外壁上形成共混界面的防腐涂層。該防腐涂層具有防腐性好、 附著力高、涂覆效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是其絕熱效果卻不佳，且在采油井下l〇〇°C以上的環(huán)境下 容易軟化。CN102705595A公開了一種保溫防腐承高壓特種鋼管，該管材包括鋼管、鋼管的內(nèi) 壁表面設(shè)有內(nèi)涂塑層、鋼管的外壁表面設(shè)有外涂塑層，所述內(nèi)涂塑層和外涂塑層為聚乙烯 涂層或者環(huán)氧樹脂涂層，在內(nèi)涂塑層的內(nèi)部表面設(shè)有內(nèi)保溫涂層，所述內(nèi)保溫涂層的主要 成分為納米陶瓷空心微珠、硅酸鋁纖維、二氧化硅納米氣凝膠、丙烯酸乳液、增強(qiáng)玻璃纖維、 氫氧化鈣、納米金屬氧化物隔熱因子、硅酸鈉、苯丙乳液、磷酸鋁、鈦白粉滲透劑、甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚羧酸鈉鹽、十二烷基苯磺酸鈉、丙二醇丁醚、礦棉、巖棉、輕 質(zhì)骨料、高嶺土、高鋁硅酸鋁棉、聚丙烯酰胺。此外，內(nèi)涂塑層和外涂塑層為聚乙烯涂層或環(huán) 氧樹脂涂層。該管材的施工過程比較繁復(fù)、成本較高且涂層機(jī)械強(qiáng)度也較低。
[0005] 因此，亟需開發(fā)一種包括同時兼具防腐性能、隔熱性能和耐磨性能的復(fù)合涂層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的復(fù)合管道不能同時兼具防腐性能、隔熱性能和耐 磨性能的缺陷，而提供一種能夠兼具防腐性能、隔熱性能和耐磨性能的防腐隔熱耐磨復(fù)合 涂層以及包括所述防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層的管道。
[0007] 本發(fā)明提供了一種防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層，其中，所述防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層包 括依次層疊的防腐層、隔熱層和耐磨層，所述隔熱層由隔熱材料形成，所述隔熱材料含有中 空纖維和多孔材料。
[0008] 此外，本發(fā)明還提供了一種管道，其中，所述管道包括金屬芯材以及設(shè)置在所述金 屬芯材內(nèi)壁上的上述防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層，且所述防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層中的防腐層與 金屬芯材接觸。
[0009] 在所述防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層中，一方面，中空纖維和多孔材料均具有較低的導(dǎo) 熱系數(shù)，因此，將這兩種物質(zhì)復(fù)配使用形成的隔熱層具有非常優(yōu)異的保溫性能。另一方面， 所述防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層巧妙地利用了防腐層、隔熱層和耐磨層這種三明治結(jié)構(gòu)，這種 特殊的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了涂層的保溫性能。此外，所述防腐層和耐磨層的存在將使得所述 防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層在具有優(yōu)異保溫性能的基礎(chǔ)上，還具有較好的防腐性能和耐磨性 能。
[0010] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供的防腐隔熱耐磨復(fù)合涂層包括依次層疊的防腐層、隔熱層和耐磨層， 所述隔熱層由隔熱材料形成，所述隔熱材料含有中空纖維和多孔材料。
[0013] 本發(fā)明對所述隔熱材料中的中空纖維和多孔纖維的含量沒有特別地限定，例如， 以所述隔熱材料的總重量為基準(zhǔn)，所述中空纖維的含量可以為20-90重量％，所述多孔材料 的含量可以為10-80重量％。此外，為了使得兩者協(xié)同配合起到更好的保溫作用，優(yōu)選地，以 所述隔熱材料的總重量為基準(zhǔn)，所述中空纖維的含量為40-75重量％，所述多孔材料的含量 為25-60重量％。
[0014] 所述中空纖維的種類可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，可以為現(xiàn)有的各種軸向具有細(xì)管 狀空腔的化纖，例如，可以為中空玻璃纖維、中空陶瓷纖維和中空聚合物纖維中一種或多 種。其中，所述中空聚合物纖維中的聚合物可以為聚乙烯、聚丙烯、聚酯(如聚對苯二甲酸乙 二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等)、聚乳酸、聚芳酰胺、聚酰亞胺、 聚醚酰亞胺、聚對苯撐苯并雙惡唑、聚醚醚酮和苯酚-甲醛樹脂中的一種或多種。
[0015] 此外，如上所述，所述中空纖維是指纖維軸向具有細(xì)管狀空腔的化纖。為了使得所 述防腐隔熱耐磨涂層在具有較高的防腐性能、隔熱性能和耐磨性能的前提下，還具有較高 的力學(xué)強(qiáng)度，所述中空纖維優(yōu)選為3-30分特，更優(yōu)選為5-15分特；中空率優(yōu)選不低于20%， 更優(yōu)選為20-50%。所述中空纖維可以以中空纖維短絲的形式使用，也可以以中空纖維織物 (如紡織布、無紡布等）的形式使用。其中，當(dāng)以中空纖維短絲的形式使用時，所述中空纖維 的長度可以為32-64_。此外，所述中空纖維內(nèi)部可以是真空的，也可以填充有空氣和/或 惰性氣體，如氮?dú)?、氬氣等中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述真空并不是指絕對的真空，而 是指絕對壓力在20Pa以下。
[0016] 本發(fā)明對所述多孔材料的孔徑和孔隙率沒有特別地限定，例如，所述多孔材料的 平均孔直徑可以為5-200nm，孔隙率可以為80-99%。此外，為了更有利于所述防腐隔熱耐磨 復(fù)合涂層保溫性能的進(jìn)一步提高，所述多孔材料的平均孔直徑優(yōu)選為30-100nm，孔隙率優(yōu) 選為90-97%。在本發(fā)明中，所述平均孔直徑可以通過掃描電子顯微鏡測得，孔隙率可以通過 壓汞法測得。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，所述多孔材料可以為現(xiàn)有的各種具有多孔結(jié)構(gòu)且能夠提高保溫性能 的材料