Vật liệu phủ ống và chất lỏng thực sự được đánh giá để vận chuyển

Lớp lót bên trong của đường ống và lớp phủ chống ăn mòn-bên ngoài của đường ống giải quyết được hai vấn đề hoàn toàn khác nhau và việc trộn lẫn chúng trong thông số kỹ thuật là một trong những sai lầm - phổ biến hơn và tốn kém hơn - mà người mua mắc phải. Lớp phủ bên ngoài (FBE, 3PE, 3PP và các hệ thống tương tự) bảo vệ thành ống khỏi đất, nước hoặc không khí bên trong nó. Lớp lót bên trong bảo vệ thành ống khỏi bất cứ thứ gì thực sự chảy qua nó và đó là vấn đề hóa học, không phải vấn đề về tình trạng chôn lấp. Một lớp phủ hoạt động tốt trên đất sét ướt trong ba mươi năm có thể bị hỏng trong vài tuần do chất lỏng bên trong không phù hợp, và điều ngược lại cũng đúng. Bài viết này đề cập đến câu hỏi thứ hai: vật liệu lót nào có khả năng chống lại chất lỏng nào và tại sao câu trả lời không đơn giản như "epoxy chống lại hóa chất".

Bảo vệ chống ăn mòn bên ngoài chủ yếu là loại trừ độ ẩm và oxy tiếp cận với thép trần và ở mức độ thấp hơn là chống lại hư hỏng cơ học trong quá trình lắp đặt và bảo trì. Môi trường đất ở bên ngoài đường ống chôn, mặc dù có thể thay đổi, nhưng là một dải điều kiện tương đối hẹp so với những gì có thể chảy qua bên trong đường ống. Bên trong, lớp lót có thể phải đối mặt với mọi thứ từ nước uống có độ pH gần{2}}trung tính đến axit sulfuric đậm đặc, từ chất lỏng sạch đến bùn mài mòn mang chất rắn lơ lửng, từ nhiệt độ môi trường xung quanh đến hơi nước quá nhiệt. Mỗi điều kiện đó tấn công vật liệu lót thông qua một cơ chế khác nhau - hòa tan hóa học, oxy hóa, trương nở và làm mềm, mài mòn hoặc suy thoái nhiệt - và không có vật liệu lót nào có khả năng chống lại tất cả các điều kiện đó tốt như nhau. Việc chọn lớp lót về cơ bản là một bài tập phù hợp: xác định những gì thực sự chảy qua đường ống, ở nồng độ và nhiệt độ nào, đồng thời đối chiếu dữ liệu đó với dữ liệu điện trở được ghi lại của vật liệu hơn là danh tiếng của nó.

FBE là một trong những lớp lót bên trong được sử dụng rộng rãi nhất cho dịch vụ nước và hydrocarbon nhẹ, được ứng dụng dưới dạng bột phun tĩnh điện, đóng rắn thành màng cứng, mịn, liên tục. Khả năng kháng hóa chất của nó rất vững chắc đối với nước uống, nước ăn mòn nhẹ (bao gồm hàm lượng clorua vừa phải) và nhiều sản phẩm dầu mỏ tinh chế, đó là lý do tại sao nó xuất hiện thường xuyên như cả lớp lót bên trong và lớp phủ bên ngoài trên cùng một đường ống trong dịch vụ thu gom dầu khí. Trường hợp FBE gặp rắc rối là với axit mạnh, kiềm mạnh và dung môi thơm, tất cả đều có thể làm suy giảm màng epoxy theo thời gian và với bùn mài mòn, trong đó màng tương đối mỏng (thường là 300-500 micron) có khả năng hạn chế mài mòn đối với chất rắn lơ lửng. Nhiệt độ hoạt động cũng là một hạn chế thực sự - hầu hết các hệ thống FBE được đánh giá ở nhiệt độ sử dụng trong phạm vi 60-80degC, với các công thức nhiệt độ-cao chuyên dụng sẽ đẩy cao hơn nhưng có chi phí và thời gian thực hiện cao hơn. Đối với nước sạch, nước muối nhẹ và vận chuyển hydrocarbon nói chung, FBE thường là lựa chọn hiệu quả nhất về mặt chi phí; đối với bất cứ thứ gì có tính axit, độ mài mòn cao hoặc nóng, thì đó thường là sai.

Trong nhiều thập kỷ, epoxy nhựa than đá là lớp lót bên trong mặc định cho dầu và sản xuất{0}nước, được đánh giá cao nhờ khả năng chống lại hydrocarbon và chi phí hợp lý. Việc sử dụng nó đã giảm đáng kể do lượng khí thải VOC trong quá trình ứng dụng cũng như những lo ngại về xử lý sức khỏe và môi trường liên quan đến hắc ín than đá, và nhiều khu vực pháp lý hiện hạn chế hoặc cấm nó. Lớp lót Epoxy phenolic, một chất hóa học có liên quan nhưng khác biệt, vẫn được sử dụng tích cực, đặc biệt cho nội thất bể chứa nước uống và một số ứng dụng lưu trữ nhiên liệu và hóa chất, mang lại khả năng chịu nhiệt độ tốt hơn FBE tiêu chuẩn (thường được đánh giá ở mức 90-120degC) và khả năng chống chịu tốt với nhiều loại dung môi hơn. Người mua thấy "coal tar epoxy" được chỉ định trên bản vẽ dự án cũ hơn nên kiểm tra tình trạng quy định hiện tại trong phạm vi quyền hạn của họ trước khi cho rằng đây vẫn là một lựa chọn khả thi để đặt hàng - ở nhiều thị trường, nó đã bị loại bỏ một cách hiệu quả để thay thế bằng các giải pháp thay thế epoxy phenolic hoặc polyurethane không mang cùng gánh nặng về lượng khí thải và xử lý.

Lớp lót polyurethane đánh đổi một số phạm vi kháng hóa chất để có khả năng chống mài mòn thực sự vượt trội, đó là lý do tại sao nó là lựa chọn tiêu chuẩn cho các đường ống vận chuyển bùn mài mòn - chất thải khai thác, nạo vét bùn, nước sản xuất chứa đầy cát và các dịch vụ có hàm lượng chất rắn--cao tương tự mà màng epoxy mỏng hơn sẽ bị mòn trong một phần nhỏ của tuổi thọ thiết kế. Hệ thống polyurethane có thể được áp dụng với độ dày lớn hơn đáng kể so với FBE (vài milimet là phổ biến đối với-dịch vụ bùn công suất cao, so với một phần milimet đối với FBE) và bản thân độ dày đó trở thành một phần cho phép mài mòn mà đường ống được thiết kế. Về mặt hóa học, polyurethane có khả năng chống lại axit, kiềm và hydrocacbon nhẹ một cách hợp lý, mặc dù nó không phải là chất có hiệu suất cao nhất đối với bất kỳ loại hóa chất đơn lẻ nào theo cách mà-lớp lót fluoropolymer được chế tạo có mục đích sẽ là - ưu điểm của nó là sự kết hợp giữa khả năng kháng hóa chất tốt với khả năng chống mài mòn thực sự tốt, không phải là-tốt nhất{10}}về hiệu suất riêng lẻ.

Lớp lót bằng vữa xi măng gần giống với một loại vật liệu-có một mục đích duy nhất: đó là lớp lót bên trong tiêu chuẩn cho đường ống dẫn nước uống và nước thô, được đánh giá cao vì rẻ tiền,-tự phục hồi ở một mức độ nào đó (bề mặt xi măng kiềm có thể cải tạo một lớp bảo vệ sau khi bị hư hỏng nhẹ) và không gây ra mùi vị hay mối lo ngại về hóa học đối với nước uống. Về cơ bản, nó không có nơi nào ngoài dịch vụ nước. Xi măng - bị axit và nước mềm,{4}}có độ kiềm thấp- làm trôi canxi ra khỏi lớp lót theo thời gian và nó không có khả năng kháng hydrocarbon hoặc hóa chất công nghiệp đáng kể. Khi lớp lót bằng vữa xi măng xuất hiện trong thông số kỹ thuật, ứng dụng hầu như luôn là sự truyền nước và những điều chính cần xác nhận ở giai đoạn đặt hàng là tính ăn mòn của nước (nước mềm và nước có độ pH thấp-làm giảm tuổi thọ của lớp lót xi măng) và liệu đường ống có cần thêm lớp phủ epoxy bổ sung trên xi măng trong điều kiện nước đặc biệt mềm hay không.

Lớp lót cao su - cao su tự nhiên, nitrile, EPDM và các hợp chất cao su tổng hợp khác tùy thuộc vào dịch vụ cụ thể - là lớp lót được lựa chọn trong đó cả khả năng kháng hóa chất và tính linh hoạt đều quan trọng, đặc biệt đối với dịch vụ dầu thô và khí chua có chứa hydro sunfua và các thành phần chua khác cũng như để xử lý nhiều loại axit và bùn hóa học mài mòn. Việc lựa chọn hợp chất cao su ở đây rất quan trọng: cao su tự nhiên chống lại nhiều axit và mài mòn tốt nhưng phân hủy nhanh chóng khi có dầu và nhiều dung môi, trong khi cao su nitrile là lựa chọn phổ biến hơn, đặc biệt cho dịch vụ dầu và hydrocarbon vì khả năng kháng dầu của nó. Việc sử dụng sai hợp chất cao su cho chất lỏng được đề cập là một lỗi thực sự và phổ biến - "cao su-lót" không phải là một thông số kỹ thuật duy nhất và hợp chất này cần phải phù hợp với chất lỏng giống như hợp kim kim loại, không được cho là có thể hoán đổi cho nhau giữa các loại cao su.

Lớp lót nhựa nhiệt dẻo - PVC, polypropylen (PP), polyetylen (PE) và PTFE (Teflon) - chiếm ưu thế về khả năng kháng hóa chất cao, thường được sử dụng dưới dạng ống bọc rời hoặc liên kết thay vì lớp phủ phun. Lớp lót PVC và PP xử lý tốt nhiều loại axit, kiềm và muối và phổ biến trong các ứng dụng xử lý hóa chất và nước thải, nơi chất lỏng có tính ăn mòn nhưng không quá cao. PTFE đứng đầu trong phạm vi điện trở, xử lý gần như toàn bộ các loại hóa chất công nghiệp bao gồm axit mạnh, bazơ mạnh và hầu hết các dung môi, đó là lý do tại sao nó được chỉ định cho các ứng dụng vận chuyển hóa chất mạnh nhất và cho dịch vụ có độ tinh khiết cao-trong đó lớp lót không được làm nhiễm bẩn chất lỏng. Sự đánh đổi là chi phí và độ phức tạp của việc lắp đặt - Lớp lót PTFE nói riêng là một quy trình chuyên dụng, đắt tiền và hiếm khi được biện minh trừ khi chất lỏng thực sự yêu cầu mức độ kháng cự đó. Việc chỉ định lớp lót PTFE cho chất lỏng mà lớp lót cao su hoặc epoxy tầm trung-có thể xử lý tốt là một cách phổ biến khiến ngân sách dự án tăng cao mà không mang lại lợi ích tương ứng.

Mạ kẽm nhúng nóng-đôi khi được chỉ định làm lớp phủ bên trong, thường dùng cho đường ống dẫn nước uống và khí nén, trong đó lớp kẽm cung cấp khả năng chống ăn mòn hy sinh với chi phí thấp. Nó có những hạn chế thực sự quan trọng đối với việc lựa chọn chất lỏng, cụ thể là: kẽm bị ảnh hưởng bởi nước có độ pH thấp, nước có hàm lượng clorua hoặc sunfat cao và bởi nhiều hóa chất công nghiệp, đồng thời bề mặt bên trong mạ kẽm ngày càng bị hạn chế trong các hệ thống nước uống được ở một số khu vực pháp lý do lo ngại về hàm lượng chì và cadmium-trong chính lớp phủ kẽm, cùng với những lo ngại-lâu dài hơn về việc lọc kẽm trong nước mềm hoặc nước có tính axit. Đối với dịch vụ khí nén thông thường và dịch vụ cung cấp nước không-uống được trong môi trường ôn hòa, mạ kẽm vẫn là một lựa chọn có chi phí-thấp hợp lý; đặc biệt đối với nước uống được, bạn nên kiểm tra mã hệ thống ống nước hiện tại của địa phương trước khi mặc định sử dụng nó, vì việc chấp nhận thay đổi tùy theo khu vực pháp lý và đã được thắt chặt ở một số thị trường.

Bắt đầu với chính chất lỏng, không phải kích thước ống hoặc loại áp suất.Xác định chính xác những gì đang được vận chuyển, bao gồm các thành phần vi lượng - dòng "chủ yếu là nước" thỉnh thoảng có sên axit cần được lót để tránh tiếp xúc với axit chứ không phải ở điều kiện trung bình, vì lớp lót phải tồn tại trong trường hợp xấu nhất mà nó sẽ thấy chứ không phải trường hợp điển hình.

Nhận số liệu nồng độ và nhiệt độ thực tế, không phải danh mục chung."Dịch vụ axit" bao gồm mọi thứ từ dòng loãng, gần{0}}trung tính đến dòng cô đặc, hung hãn và dữ liệu về độ bền của lớp lót dành riêng cho sự kết hợp nồng độ và nhiệt độ chứ không chỉ riêng tên hóa học. Một vật liệu được xếp hạng cho nồng độ 10% ở nhiệt độ môi trường có thể không được xếp hạng cho cùng loại axit ở nồng độ 60% hoặc ở nhiệt độ cao.

Tính đến chất rắn lơ lửng và vận tốc, không chỉ hóa học.Lớp lót tương thích về mặt hóa học vẫn có thể bị hỏng sớm do mài mòn nếu chất lỏng vận chuyển chất rắn với vận tốc đáng kể - đây là lúc lợi thế về độ dày của polyurethane hoặc lớp lót-chống mài mòn{2}}được chế tạo có mục đích kiếm được chi phí cao hơn so với tùy chọn mỏng hơn, kháng hóa chất hơn mà lẽ ra sẽ phù hợp.

Kiểm tra dữ liệu tương thích thực tế của nhà cung cấp lớp lót chứ không phải biểu đồ chung.Các biểu đồ về khả năng tương thích được lưu hành trực tuyến là điểm khởi đầu hợp lý nhưng thường mang tính khái quát hoặc lỗi thời. Đối với bất kỳ dịch vụ nào ngoài vận chuyển nước thông thường hoặc hydrocarbon nhẹ, hãy yêu cầu dữ liệu tương thích cụ thể cho công thức lớp lót được trích dẫn, lý tưởng nhất là bao gồm nồng độ thực tế và phạm vi nhiệt độ của ứng dụng của bạn.

Ứng dụng cân và hậu cần sửa chữa cùng với hiệu suất hóa học.Các lớp lót phun như FBE và polyurethane thường có thể được sửa chữa tại chỗ-tại hiện trường bằng hệ thống vá tương thích. Các ống nhựa nhiệt dẻo liên kết và vữa xi măng khó sửa chữa tại địa phương hơn, điều này quan trọng đối với các đường ống ở những vị trí xa hoặc thời gian thực hiện dài đối với đội sửa chữa - lớp lót ít lý tưởng hơn về mặt hóa học nhưng có thể sửa chữa tại hiện trường đôi khi-là lựa chọn thiết thực hơn so với lựa chọn yêu cầu quay lại cửa hàng chuyên dụng để sửa chữa.

Đừng-chỉ định quá mức.Việc mặc định sử dụng lớp lót có khả năng kháng hóa chất cao nhất hiện có - PTFE, chẳng hạn như - làm giới hạn an toàn là điều dễ hiểu nhưng tốn kém và cũng không tránh khỏi sự đánh đổi: một số lớp lót có độ bền-cao dễ gãy hơn hoặc khó sửa chữa hơn so với tùy chọn tầm trung-. Việc kết hợp lớp lót với điều kiện sử dụng thực tế với biên độ hợp lý thay vì mức tối đa thường là cách sử dụng ngân sách dự án tốt hơn.

Lựa chọn lớp lót bên trong cuối cùng là một câu hỏi về hóa học-và-được trả lời bằng dữ liệu thực tế về chất lỏng chứ không phải là một cuộc thi về mức độ phổ biến của loại lớp phủ-. Lớp phủ bên ngoài và lớp lót bên trong của đường ống có thể và thường là các vật liệu hoàn toàn khác nhau được chọn vì những lý do hoàn toàn khác nhau - và việc xử lý chúng như một quyết định là nguyên nhân dẫn đến nhiều sự cố hiện trường có thể tránh được.

Liên hệ ngay