浅谈聚脲材料在油田设备中的应用

浅谈聚脲材料在油田设备中的应用

谢煜

（中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司机械厂，甘肃酒泉735000）

摘要：喷涂聚脲防腐施工是近年来开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。对聚脲防腐层的组成、性能指标、质量控制及应用等方面进行了详细论述。喷涂聚脲涂层需要专用的喷涂料设备,对环境温度、物料设置温度、输送压力等都有极为严格的要求。聚脲材料通过正确的质量技术控制和合理施工,能够极大提高金属的防腐效果和使用寿命。应用实例表明:喷涂聚脲防腐涂层技术是一种性能优越、适用较广的施工技术,应用前景十分广阔。

关键词：聚脲材料；SPUA；工艺

引言

聚脲，亦称喷涂聚脲弹性体技术(SprayPolyureaElastomer，以下简称SPUA)，该技术是国外近10年来，继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低(无)污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。但是在国内由于人们对SPUA认知程度的影响，导致了该新型材料在应用中的局限性，为了更好的在市场上推广该产品，使其更好的服务于社会，接下来笔者带大家一起认识一下聚脲材料。

1材料介绍

SPUA技术是一种新型的“万能”涂装技术，被誉为二十世纪末期涂料、涂装技术领域最伟大的发现。它将新技术、新材料和新工艺结合起来，是传统施工技术的一次革命性飞跃。SPUA技术是在反应注射成型(RIM)技术的基础上发展起来的，是聚氨酯体系发展的第三阶段，但与单纯的聚氨酯有着本质的区别。聚脲A组分一般是由MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)或液化MDI与聚醚多元醇生成的半预聚体(含有氨酯键，因此所谓的纯聚脲并不是化学意义上的，其脲键的含量约为80%～90%)，树脂组分(R组分)一般是端氨基聚醚和胺扩链剂组成，无催化剂成份。

SPUA技术克服了传统涂料一次成膜度薄、固突破了传统环保型涂装技术的局限，以其优越的性能，充分满足了混凝土、金属、木材等各类材料的防水、防腐以及装饰的要求，同时给电力能源、机械设备、石油化工、矿山开采、防水工程、道具制作、车间地坪、体育设施等工程领域带来全新的突破。

2性能特点

(1)固化快，10s凝胶，10min达到步行强度；(2)100%固含量，零VOC，对环境友好；(3)一次施工达到厚度，避免多次施工的弊病；(4)优异的物理性能；(5)优异的耐化学介质性；(6)具有良好的热稳定性，可在120℃下长期使用，可承受150℃的短时热冲击；(7)涂层致密，无接缝，达到皮肤式防护，效果极佳；(8)施工速度快，单机日施工1000m2以上。

3在油田领域应用

表面处理主要是指对金属表面的喷(抛)丸或喷砂除锈，根据施工要求必须达到一定的级数。对于工厂化预制的管道，大部份采用的是密闭的喷(抛)丸除锈，经过微尘处理装置的吸附、表面洁净，锚纹深度基本在80～120μm之间，都能达到工厂化的抛(喷)丸除锈等级，能够满足喷涂的要求，防腐管的质量也比较可靠。

现场的小型工艺储罐，一般指在1000m3以下的各类容器。因为体积小，不能建立密闭处理房，大多采取人工喷砂的手段。在喷砂的选材上不一致，有石英砂、卵石砂、河沙和煤焦矿砂等，经过对喷砂后的破碎利用率和粉化程度检测分析，认为煤焦矿砂利用较高，粉化程度较低，比较适合，对喷砂剩余后的砂粒径不宜小于1mm。细微的粉末颗粒覆盖在金属表面，在密闭的容器中，通风清理比较困难，采取吸尘处理也比较困难，采取普通砂料处理不合理，多次利用更是大大降低了涂层的附着力。采取钢板工厂化的密闭处理技术，不仅大大提高了涂层的整体质量，而且还减少了对操作工人身体的危害及对环境的污染。

聚脲材料本身是适宜在阴雨天施工的，由于受到设备配置的局限，如油水分离器、空压机种类的影响等，以及材料本身改性的问题，使聚脲材料以各种形式出现，有弹性体和半弹性体，这就要求聚脲施工中有一个基本适宜的施工参数。一般的来讲，施工温度在5～35℃;风速≤5m/s;大气相对湿度≤80%;底材温度应高于露点3℃以上，材质表面能达到20℃以上是最适宜，通过以上温度参数的设置，基本可以将聚脲材料本身的优越性都发挥出来。否则，在阴雨天或湿度较大的环境下施工，就会产生涂层鼓包的缺陷，不仅浪费了材料，而且也增加了涂层的修补难度。

聚脲材料在喷涂过程中，A组分和R组分的料温必须是稳定，加热分为两部分，储料桶的预热加温和输送料管的快速加温。温度低，黏度大，提料泵工作不畅，容易造成A、R两组分体积比不同，高速混合不均匀，涂层的问题增加，如不固化、流淌等。温度高，管道的加热负担增加，降低高温料管的使用寿命。料桶的预热温度一般为30℃，利用加热带对储料桶物料进行加热，并不断搅拌，以避免局部过热。

输送料管的A料、R料加热温度一般在65℃左右，国内外厂家的聚脲品种不一，加热温度各不相同，应根据材料的黏度，和A、R两组料的压差合理的设置温度。设备管道的加热能力是有限的，而主加热功率较大，因此可采用打循环的方式对桶内原料进行预热。特别是气温较低时进行户外施工，管道保温效果往往受到影响，可用软质泡沫或其他保温材料对管道进行保护，提高其保温效果。

喷涂需要较高的压力，喷射压力为7～17.5MPa.必须使用专用的高压双组分1∶1聚氨酯/聚脲喷涂设备及喷枪(其加热能力>75℃，最大压力达24MPa)进行喷涂。喷涂中通过高速撞击混合，设定管道压力12.4～17.2MPa，可以大大提高产品的物理性能。同时，密切观察A料和R料的压差，压差小于2MPa，否则易造成回流，给设备造成巨大损伤;压力过大，物料损耗较大。采用螺杆式的空压机和冷干机，可以有效地提高压缩空气的清洁程度。操作过程中，合理地安排施工工序，减少停枪的次数，连续化的施工，做到即停即清，养成工前检查、完工清洗的好习惯。

4结束语

聚脲喷涂工艺研究成功后,首先在石化厂粉末车间屋顶做防水层使用、污水改造工程、联合站等污水罐中做为内防腐涂层使用,并作为输硫酸穿越管道的外防腐层,,应用效果良好。近年来，随着产品的国产化率提高，产品的价格优势明显，越来越多地在钢结构防腐、建筑物防水、城市雕塑等领域得到广泛的应用，随着工艺和材料的日趋完善，喷涂聚脲防腐结构将会发挥更大的作用。

参考文献

[1]沈春林，楮建军.GB/T23446-2009喷涂聚脲防水涂料[M].中国标准出版社，2010(2).

[2]黄微波.喷涂聚脲弹性体技术[M].化学工业出版社，2005.

[3]余海龙，周华林，柯万春.聚脲在京津城际高速铁路防水工程中的应用[C].道桥防水技术研讨会论文集，2007(第14期)