設(shè)備管理體系PMS防腐管理之-法蘭常見腐蝕問題與解決方法
摘自《石油化工自動(dòng)化》第3期；本文作者：洛佩茲胡安、于歌、鄧炳華。
摘要：針對(duì)管道系統(tǒng)中的法蘭腐蝕問題，介紹了常用的防腐方法，值得參考。
1.法蘭的腐蝕問題
法蘭連接的完整性對(duì)于輸送流體管道系統(tǒng)至關(guān)重要。無論是輸送化學(xué)介質(zhì)（如碳?xì)浠衔铮┑墓艿老到y(tǒng)，還是供水管線，法蘭連接泄漏都會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)影響，甚至可能帶來巨大的安全隱患。如果法蘭沒有采取保護(hù)措施，暴露在腐蝕性環(huán)境或受污染的工業(yè)大氣中，腐蝕速率會(huì)很快。
另外，由于法蘭連接的幾何形狀復(fù)雜，極易出現(xiàn)兩個(gè)法蘭面之間的間隙腐蝕以及不同金屬間的電偶腐蝕問題，都會(huì)嚴(yán)重?fù)p害管線系統(tǒng)的完整性。本文介紹的就是解決法蘭腐蝕的幾種實(shí)用方法。
為了滿足苛刻的生產(chǎn)需要，減少因泄漏而造成的突發(fā)性停機(jī)，有效的監(jiān)控及檢測(cè)是必不可少的。通常技術(shù)人員更關(guān)心法蘭面之間出現(xiàn)的泄漏問題，而忽略了對(duì)緊固件與管道外部的保護(hù)，在惡劣的外部環(huán)境中可能會(huì)造成極為嚴(yán)重的后果。外部保護(hù)不足會(huì)加速并擴(kuò)大法蘭與緊固件的受損，使整個(gè)密封系統(tǒng)加速惡化，可能會(huì)迅速破壞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性，造成密封失效。
由于法蘭連接密封面的目測(cè)檢查只能在整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)才可以進(jìn)行，檢查程序應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，因而應(yīng)首先消除外部的腐蝕。如果無法停機(jī)，則只能利用超聲波技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，在外部腐蝕無法控制的情況下，該過程將更復(fù)雜且無法得到精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果。因此，為了監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)并提供有效可行的質(zhì)量控制與檢修程序，法蘭與緊固件的外部腐蝕防護(hù)至關(guān)重要。
2、現(xiàn)有解決方案
應(yīng)該兼顧優(yōu)秀的防腐保護(hù)性能與簡(jiǎn)便的施工程序，而且應(yīng)適合各種尺寸與形狀的法蘭，并可在檢修時(shí)很方便地操作螺栓。目前市場(chǎng)上常用的解決方案包括：
1）維護(hù)油漆解決方案
維護(hù)油漆是可以直接粘結(jié)在基材上的硬膜，一般為環(huán)氧或聚氨酯類的涂料。法蘭存在很多棱角與邊緣，由于邊緣變薄效應(yīng)，常規(guī)油漆系統(tǒng)很難有效地覆蓋邊緣。加厚涂層雖然會(huì)解決邊緣保護(hù)的問題，但同時(shí)會(huì)封死緊固件導(dǎo)致后續(xù)維修時(shí)無法拆卸。另外，操作螺栓時(shí)會(huì)破壞涂層，在維修之后必須重新涂裝。
2）機(jī)械解決方案
主要通過保護(hù)罩和夾具密封法蘭以及法蘭面的間隙，通常為不銹鋼或塑料材質(zhì)配有橡膠密封條。這種保護(hù)方式靈活性較差，需要存儲(chǔ)與各種尺寸的法蘭完全匹配的外罩或夾具。
3）膠帶或半固態(tài)防腐帶解決方案
卷狀包裝的膠帶（如礦脂膠帶、蠟質(zhì)或彈性聚合物的包扎帶）通過纏裹在基材表面進(jìn)行保護(hù)。由于半固態(tài)聚合物的防水性較好，這種保護(hù)方式可以提供可靠的防腐保護(hù)。
但是，如果法蘭外形復(fù)雜，這種材料不僅耗時(shí)而且施工困難。在需要拆裝螺栓的時(shí)候，材料相對(duì)柔軟、切割方便，但在拆裝后很難重新密封并恢復(fù)原有的保護(hù)，一般需要重新施工。
4）熱熔性塑料解決方案
熱熔性塑料實(shí)質(zhì)上是一種高溫加熱的蠟狀可熔性聚合物，通過專業(yè)熱熔設(shè)備噴涂到基材表面上。這種保護(hù)方式的優(yōu)勢(shì)在于可再熔并且可以重復(fù)利用，節(jié)約成本。但此方式還需要?jiǎng)踊鹱鳂I(yè)、專業(yè)設(shè)備以及施工服務(wù)，雖然可以重新利用，但是在檢修時(shí)不易打開和密封。
5）聚合物密封袋解決方案
密封袋可以將法蘭完全包裹起來，其成分是由低滲透性聚合物、緩蝕劑蒸汽和干燥劑組成。它安裝便捷，但是袋子的兩端僅用膠帶密封，而不是采用持久有效的機(jī)械粘結(jié)。袋子內(nèi)部存在大面積的蒸汽空間，容易聚集大量的水分，緩蝕劑也會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)被消耗掉。
上述方案雖然能起到一定的防腐保護(hù)作用，但在施工、檢維修方面仍存在一些缺陷，需探索研發(fā)有效的解決方案，為法蘭提供長(zhǎng)期、全面的保護(hù)。
3、 新型可剝離密封膜系統(tǒng)
針對(duì)法蘭腐蝕問題，有公司運(yùn)用聚合物的化學(xué)作用，研發(fā)了既堅(jiān)韌又具有足夠彈性的新型可剝離密封膜系統(tǒng)，它可以被用力向后剝離但不會(huì)被撕裂，具有橡膠的彈性，且完全不含異氰酸酯和有毒金屬催化劑。
該系統(tǒng)是為法蘭、緊固件以及相關(guān)的管道提供保護(hù)而專門設(shè)計(jì)的，可以粘結(jié)在手工處理的基材上，無需動(dòng)火作業(yè)，可是使施工安全簡(jiǎn)便。
該系統(tǒng)采用緩蝕劑作為底膠，提供整體的腐蝕保護(hù)，同時(shí)涂層自身具有很強(qiáng)的粘結(jié)性，可以排除系統(tǒng)內(nèi)的全部水分。
3.1 系統(tǒng)耐腐蝕性能
該系統(tǒng)耐腐蝕性能通過鹽霧測(cè)試，通過將樣本持續(xù)放置在鹽霧環(huán)境中來評(píng)估涂層的抗腐蝕性。鹽霧箱將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氯化鈉溶液轉(zhuǎn)化為35℃的高溫鹽霧。測(cè)試樣本為組裝的法蘭連接，一側(cè)為裸鋼，一側(cè)涂有該密封膜系統(tǒng)。
將樣本在鹽霧環(huán)境中持續(xù)暴露1000h，密封膜系統(tǒng)下面未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕跡象。與之相比，法蘭另一側(cè)的裸鋼部分出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。
3.2 系統(tǒng)粘附性能
為了確保端口能夠持久地密封并排除濕氣，該系統(tǒng)需要具備極佳的粘附力，尤其要與人工處理的表面能緊密粘附在一起。根據(jù)ASTM D429及ISO8510-1，在經(jīng)過手工表面處理的3種不同基材上進(jìn)行粘附力測(cè)試，見表1所列。
結(jié)果表明密封膜在3種基材上均出現(xiàn)膠凝內(nèi)聚力失效而并非粘附力失效，即在基材上的粘附力大于聚合物材料本身的膠凝內(nèi)聚力，證明密封膜具有優(yōu)越的粘附性能。
3.3系統(tǒng)脫膜性能與彈性
該系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是施工人員可以很方便地操作緊固件。當(dāng)需要維修的時(shí)候！只需用刀片插入法蘭面空隙間的密封膜，順著法蘭的圓周劃開。然后將密封膜分成兩半，也可以將其與塑料帽一同向后撥開，露出法蘭與螺栓。在維修完成后，可以再將密封膜折回到原有的位置。
為了滿足可剝離的特性，密封系統(tǒng)必須既堅(jiān)固又具有彈性。拉伸強(qiáng)度、延伸強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度的測(cè)試根據(jù)ASTM D412和ASTM D624嚴(yán)格進(jìn)行。
在管道上涂層終結(jié)的兩端以及法蘭面圓周處使用增強(qiáng)帶，可以在檢測(cè)時(shí)的剝離及密封過程中增加聚合物材料在關(guān)鍵受力區(qū)域的強(qiáng)度，使該系統(tǒng)具有更優(yōu)越的彈性及強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2所列。
需要重新密封的時(shí)候，法蘭圓周必須進(jìn)行清潔處理，清除所有的灰塵、油脂以及表面的污染物。然后使用密封膜刷涂在切開的保護(hù)系統(tǒng)圓周上，進(jìn)行簡(jiǎn)單快捷的修復(fù)保護(hù)。
4.結(jié)束語
針對(duì)法蘭防腐問題，雖然市場(chǎng)上已有不同的解決方案，但大多數(shù)方案無法同時(shí)具備極佳的防腐保護(hù)、簡(jiǎn)便的安裝、適合各種法蘭尺寸與形狀、檢修方便等性能。可剝離密封系統(tǒng)經(jīng)過精密的研發(fā)后，在某天然氣凈化廠進(jìn)行了成功的施工，韋凈化裝置富三甘醇管線上出現(xiàn)腐蝕的法蘭提供長(zhǎng)久全面保護(hù)，避免了法蘭泄漏的潛在風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)為法蘭連接的檢修與監(jiān)控提供了新穎獨(dú)特的解決方案。
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