聚烯烴復合材料PO在容器內防腐中的應用

摘要：聚烯烴復合材料PO是一種新型的防腐材料，可以作為容器內襯層，應用于在酸性、堿性介質的系統中，通過先進的旋轉滾涂施工工藝，使材料粘結在容器內壁，再經過一系列工序處理和嚴格的檢驗，最終應用于生產系統中，達到極佳的防腐效果。

關鍵詞：容器；內襯；防腐材料；聚烯烴復合材料PO；石油化工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ325 文章編號：1009-2374（2017）04-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.023

容器是石油化工行業生產系統中重要的組成部件，具有反應、分離、換熱、儲存等功能，其工作條件差，一般需要承受一定的壓力、溫度、疲勞沖擊以及介質的腐蝕，若防腐處理不好，易發生裂紋、變形、泄漏等情況，給生產系統造成危害，給國民經濟造成損失。容器的造價一般比較高，制造工序繁瑣，周期長，且不易運輸和更換，它的使用壽命很大程度上影響著生產系統的正常運行，而影響容器使用壽命的重要因素就是容器的內防腐，因此必須要加強重視。

在沒有酸、堿介質腐蝕的系統中，可以根據不同介質、溫度、壓力、疲勞載荷等條件選擇相應容器材質，防腐工作比較簡單。但是在酸、堿介質強腐蝕環境中，僅僅靠改善容器本體的材質，可能解決不了問題。在實際生產中我們綜合考慮材料的成本、性能、安全、使用壽命、采購是否方便等多方面因素，可以采用普通碳素結構鋼作為容器外殼，內里采用襯塑或襯膠結構作為防腐層。這樣既保證容器的強度滿足設計要求，同時也保證了內襯層的耐腐蝕性，也降低了成本，縮短生產周期。在實際石油化工生產中被廣泛應用。下面就詳細介紹聚烯烴復合材料PO及其在實際生產中作為容器內襯層防腐的應用。

1 PO材料介紹

耐蝕聚烯烴復合材料（Polyolefine，簡稱PO）是一種以乙烯、丙烯、丁烯等均聚物為主的改性復合材料，耐腐蝕、防靜電、無毒、強度高、剛性好，是目前最理想的防腐材料之一。由于聚烯烴是乙烯、丙烯和丁烯共聚而成的一種烯烴共聚物，因此它不但保持了乙烯、丙烯的耐腐蝕性，又具良好的耐熱性、耐沖擊和電絕緣性能。其克服了單一組分的缺點，具有聚乙烯良好的韌性及耐低溫性、聚丙烯較高的軟化溫度、聚丁烯優良的熱和光的穩定性。它克服了聚四氯乙烯襯里管法蘭翻邊不平服，聚丙烯襯里管法蘭口翻邊易彎折受損或焊口不牢靠等缺陷，克服了聚乙烯和聚丙烯與金屬結合力差的缺點，具有很強粘結力，能與金屬牢牢的結合在一起。因此，用其作襯里的設備、管道及管件可以耐真空，真空度可達-0.098MPa。同時，由于極強的結合力，極大地限制了其因冷熱變化而引起的收縮和伸長，從而滾涂PO的設備、管道和管件不會因收縮和膨脹而產生破壞，確保了設備的長期穩定使用。

PO材料性能指標：密度0.91～0.96g/cm3，拉伸強度10～18MPa，斷裂伸長率300%～500%，熔融溫度180℃～220℃，剝離強度≥60N/cm-50mm/min，使用溫度范圍-20℃～100℃，使用壓力范圍-0.098～1.6MPa。PO材料對鹽酸、稀硫酸、氫氟酸、堿和鹽溶液都有良好的耐腐蝕性，在防腐蝕方面僅次于聚四氟乙烯，不耐濃硝酸、濃度為70%的硫酸、50%的硝酸、85%的磷酸，對一般酸、堿、鹽及有機溶劑的耐腐蝕性能均良好，適用于腐蝕性氣體、液體及固液、漿液介質。其耐蝕性能參照HG/T 4304-2012附錄A。

2 PO材料內襯層施工工藝

聚烯烴PO內襯施工采用熱融旋轉成型工藝，即滾塑方法。先將材料一般粉碎成粉末，容器內壁經過噴砂除銹等處理，達到規定的除銹等級。通過加溫和容器N向、S向旋轉，使PO材料在熱循環中熔融、流動，均勻地滾涂在工件或設備的內壁上，交織熱融為一體，冷卻后牢固地聚結在設備內表面上，整體強度好，不會脫層，在較小的負壓條件下可長期使用。可取代不銹鋼、玻璃鋼、襯鉛、鈦、搪瓷、橡膠等同類產品，并可加工各類非標件的內襯，包括各類規格的管道和各類化工設備。其價格比較低廉，易于成型，廣泛應用于大型容器設備及復雜異型制件上。如有特殊工藝要求或耐較大的負壓工況，可以在設備內壁點焊上鋼絲網作為骨架，鋼絲網也需要經過噴砂除銹處理，按上述施工工藝經PO熱滾塑加工成型，鋼絲網和PO材料熔為一整體結構，不易剝離，結合強度及各方面性能都會大幅提高。

需要注意的是，待襯面應為平整光滑的曲面或平面，結構棱角處和角焊縫必須采用圓弧過渡，其圓角半徑不小于5mm。容器內件在設計過程中，需盡可能優化設計，內件突出部分不宜過長，一般不超過200～300mm，否則因為采用旋轉滾塑方法，過長的部分可能會襯不均勻或襯層厚度不夠，影響防腐效果。大體積的內件，一般都是非標件，需要單獨做襯層，在設計時，除滿足規范相關要求外，還必須考慮滾塑防腐施工的可行性，可設計為可拆裝的螺栓連接形式，便于單獨做防腐襯層。采用螺栓連接時，螺栓孔也需要按容器同等要求做襯層，螺栓的選擇需要根據介質及工況去判斷，若較小沖擊載荷，可設計采用塑料螺栓，若載荷較大，則只能設計金屬螺栓，螺栓要按易損件處理，須便于定期更換及維修。

容器PO內襯采用滾塑法施工的最小壁厚為3～8mm，翻邊面部分襯里最小壁厚不小于筒體部分壁厚的80%，具體厚度根據設計需要確定，符合設計文件的要求，內襯層厚度應均勻，厚度允許偏差一般控制為襯里壁厚的±5%，最薄處不得低于給定厚度的90%。

3 檢驗

3.1 外觀檢查

殼體制造所有焊接必須在襯里施工前完成，襯里安裝完成后，不許再動火作業。受襯容器內表面色澤均勻，光滑平整，無龜裂、分層、雜質等缺陷，無毛刺，銹斑，氧化皮或其他突起物，圓弧過渡處應圓滑，所有受襯轉角部位呈圓弧過渡，轉角半徑不小于3mm。容器內表面處理符合GB/T 8923中Sa2級的規定，內表面處理符合要求后，及時內襯作業。

襯里內表面應光滑，質地均勻，不允許有裂紋，氣泡分層及影響產品性能的其他缺陷，法蘭應襯至整個密封面，襯里層應平整光滑色澤均勻，無翹曲和泛白

現象。

3.2 耐壓試驗

外觀檢查合格后應進行耐壓試驗，試驗壓力為設計壓力的1.25倍，保壓時間不小于30分鐘，設備無外滲漏、襯里無滲漏及破裂現象。具體試驗過程根據相關規范進行。無負壓要求的產品，不需要進行負壓試驗，如果有要求，則需要進行負壓試驗，按設計規定的真空度進行抽真空試驗，保持1小時。負壓試驗期間不應有明顯的形變或凹陷，試驗后襯里層不應有起泡、脫層、吸扁等現象。

3.3 電火花試驗

經外觀檢查合格、耐壓實驗合格后的PO襯里要采用高頻電火花檢漏儀進行100%檢查。電火花試驗是PO襯里設備出場的必檢項目，以保證產品質量及使用安全。其試驗原理是用電火花檢測儀的探頭給塑料襯里施加一個規定的電壓，襯里如有裂紋等缺陷時便會被額定電壓擊穿而形成短路，電火花檢測儀則會放出聲音或火花等報警信號。試驗儀器為5～20kV電火花檢測儀，精度為±3%，如果制品長度較長，電火花檢測儀的探頭不夠長，可使用加長桿，如果制品面積較大，選用耙式探頭。

試驗時，應確保襯里層表面干燥和干凈，并做好電火花檢測儀接地等安全措施，接通電源，移動探頭，沿襯里內壁并垂直于襯里表面以50～200mm/s的速度均勻掃描，觀察有無報警的火花或聽到聲音。在掃描制品圓角等形狀急劇變化處，不要長時間在同一個部位反復掃描，如有缺陷，在檢測出的位置做好標記。試驗結果以沒有出現擊穿的火花或沒有報警聲音為合格。如果有個別部位被額定電壓擊穿，擊穿微孔數為每平方米不超過2個時允許修補，否則應剔除有微孔的部位，修補后進行復驗，若仍不合格，則判為不合格品。

電火花檢測儀實驗電壓要考慮塑料襯里設備的最終用途、襯里厚度。測試電壓最低不小于5kV，最高不大于15kV。在室溫下，檢測最低檢驗電壓符合HG/T 4088-2009規定，一般取檢測電壓值為10kV。

4 結語

聚烯烴PO是目前最理想的防腐襯層材料之一，具備優良的耐腐蝕特性、強度、剛性、尺寸穩定性，與金屬極強的粘結能力，與聚四氟乙烯（英文縮寫PTFE，杜邦公司的注冊商標為Teflon）內襯相比，它最大的特點是能耐負壓，同時也有很好的抗滲透性，且其價格比較低廉，易于成型，加工工藝比較成熟。因此在防腐蝕的化工設備襯里、大型容器設備、密封件、泵、閥、管道、管配件及復雜異型制件等產品生產方面，尤其在酸、堿腐蝕環境中有廣泛的應用和良好的前景。但它還是有一些不足，抗疲勞沖擊性能不及不銹鋼等金屬材料，在需要抗疲勞沖擊的場所，需經過計算分析，充分了解生產廠家的材料性能，謹慎使用。在防腐性能、耐溫和耐壓方面，比不上聚四氟乙烯及一些氟塑料。在實際生產中，需要綜合考慮技術、周期、成本等多方面因素，根據設計和生產需要，從而選擇最合理的材料及施工

方法。

參考文獻

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作者簡介：張玉柱（1979-），男（滿族），天津市禾厘油氣技術有限公司中級工程師，研究方向：石化行業非標設備機械設計。

（責任編輯：蔣建華）