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耐高温地热井管线防腐技术
发布人:管理员 发布日期:2019-10-16 10:25:30 

    地热井是指利用井深3500m左右的地热能或水温大于30 ℃的温泉水来进行发电、这里只精品在线视频供热的井。地热分高温、这里只精品在线视频中温和低温三类:高于150 ℃、这里只精品在线视频以蒸汽形式存在的属高温地热;90~150 ℃、这里只精品在线视频以水和蒸汽的混合物形式存在的属中温地热;高于25 ℃、这里只精品在线视频低于90 ℃,以温水、这里只精品在线视频温热水、这里只精品在线视频热水等形式存在的属低温地热。

    地热资源受到世界各国的重视。国际能源专家普遍认为,预计到2100 年,地热利用将在世界能源总值中占30%~80%。欧美等国都将地热列为优先开发利用的替代型能源,冰岛85%的住宅都利用地热供暖,美国的地热装机和地热发电量在世界上独占鳌头。对中国而言目前最为迫切的是要把地热作为一种替代能源利用。

    地热应用前景广阔,但地热井管线防腐问题是普遍存在而且很严重的问题。地热水中最常出现起主要作用的腐蚀成分是氯(Cl-) 和溶解氧(O2)。氯离子半径,穿透能力强,因此容易穿过金属表面已有的保护层造成对碳钢、这里只精品在线视频不锈钢及其他合金强烈的缝隙腐蚀、这里只精品在线视频孔蚀与应力腐蚀等。

    氯离子对金属的腐蚀作用还与温度有关,温度越高腐蚀作用越强。在地下深层地热水自然状态下通常不含氧气,流出地面后空气中的氧会溶入地热水,溶解氧也是地热水中最常见、这里只精品在线视频最重要的腐蚀性物质。

1 原理与方法

1.1 复合管线内衬防腐原理

    耐高温地热井防腐内衬复合管线,即地热井管线用于传输地热水及地热能,地热井管线包括钢质管道、这里只精品在线视频耐热防腐层和无机硅防腐层。钢质管道的内壁紧密贴合有耐热防腐层,耐热防腐层保护钢质管道不受高温和腐蚀影响,使钢质管道可以在高温腐蚀的地热环境下工作,耐热防腐层的内壁紧密贴合无机硅防腐层,无机硅防腐层是一种防腐材料,可进一步保护地热井管线,无机硅防腐层的表面光滑,且不会对地热井管线内部流经的地热水造成阻碍。

1.2 新管线防腐技术

    图1 为新管线内衬防腐结构图,内衬防腐包括底料和面料。

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    底料采用多种有机、这里只精品在线视频无机树脂高温合成材料做成,厚度在250~500 μ m,屏蔽酸碱腐蚀,避免上层的涂料发黄变色[2]。其特点包括:①涂层具有硬度高、这里只精品在线视频抗冲击、这里只精品在线视频渗透性好、这里只精品在线视频光滑饱满等优点;②耐温幅度大,耐温幅度在-55~200 ℃之间;③涂层致密度高;④有效屏蔽腐蚀气体和腐蚀液渗透;⑤抗热震系数高、这里只精品在线视频附着力好、这里只精品在线视频施工方便等特点。

    面料采用无机防腐原料,厚度在250~500 μ m,为主防腐层。

    工作机理:耐热防腐层中带有OH 活性基团的基料层中的大量OH 活性基团分别与填料层的活性组分和钢质管道活性表面进行反应,生成三维结构的无机聚合物。这个无机聚合物是耐热防腐层进行耐热防腐的主要结构,通过带有OH 活性基团的基料层将钢质管道和填料层连成一体,形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热防腐结构。适合在高温腐蚀的环境下对钢铁结构进行长效防护,保护钢质管道不被腐蚀,使地热井管线可以在地热环境下工作,同时地热井管线内层的无机硅防腐层具有防腐特性,对地热井管线进行进一步的保护,无机硅防腐层的表面光滑,不会对地热井管线内部流经的地热水造成阻碍。利用耐热防腐层对钢质管道的内部进行长期保护,使钢质管道可以在高温腐蚀的环境下工作,同时利用无机硅防腐层对钢质管道进行进一步防腐保护,使地热井管线工作的时间更长。

    技术特点:①衬里整体性能好、这里只精品在线视频质量可靠,保证管线20 年以上正常使用;②耐腐蚀性强, 可输送腐蚀性液体和气体; ③ 输送介质温度可达400 ℃;④全线防腐,管体和焊口一体防腐,不留死角; ⑤可通过标准弯头, 一次在线防腐长度可达1 000~3 000 m;⑥不腐蚀、这里只精品在线视频不结垢,不影响流量;⑦亚洲无线观看对环境无污染,是符合环保要求的环境友好型涂料。

1.3 旧管线修复技术

    PCE 内衬修复就是在管道内形成一个由耐高温无机物—耐高温有机、这里只精品在线视频无机树脂—无机涂层的复合衬里,构成钢管衬里复合管,大幅度提高管道的承压能力和耐腐蚀性能,延长管道的使用寿命。其结构如图2所示。

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    其衬里包括加固层、这里只精品在线视频过渡层和主防腐层。加固层厚度根据在线a看片的地址不同管径而定(推荐厚度2 mm),采用聚合物纤维材料,要求抗压强度达到50 MPa 以上,使钢管内形成一个高强度的无机、这里只精品在线视频有机复合防腐环。提高了各个涂层和管壁的黏结强度(65 MPa,抗折强度9 MPa) 以及衬里与管道变形的协调性。

    加固层防腐机理:基料中含有大量OH 活性基团,它与填料中的活性组分及钢铁活性表面快速反应,生成三维结构的无机聚合物,将涂层与钢铁基体连成一体,形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热防腐涂层,特别适用于工作在高温腐蚀环境下的钢铁结构的长效防护。表1 为加固层实验记录表。

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    加固层的主要作用:①保护钢管不再受腐蚀;② 杀死硫酸盐还原菌;③ 改善钢管内表面的状态;④增强管道的耐压能力。

    过渡层厚度根据在线a看片的地址不同管径而定(推荐厚度0.5~0.75 mm), 以高强度有机、这里只精品在线视频无机树脂高温合成材料。

    其作用为:①作为封孔处理剂[5]使用,封堵加固层中的细微孔隙;②作为无机、这里只精品在线视频有机材料过渡层使用,增强层间黏合力;③作为防酸碱屏蔽层[6]使用,屏蔽酸碱腐蚀,避免上层的涂料发黄色变。主防腐层厚度根据在线a看片的地址不同管径而定(推荐厚度0.75~1 mm),采用无机硅防腐材料,主要由碳化硅、这里只精品在线视频氮化硼、这里只精品在线视频金属氧化物超微粉体和稀土氧化物超微粉体构成。

    其作用为:①防腐;②防渗透;③改善表面状态,降低摩阻;④扩大使用范围,提高耐酸碱各种介质的能力;⑤修补性好,在使用多年后受破坏处只需简单处理就可修补。

 

2 施工工艺

    施工前,设计和工程技术人员首先应该沿着旧管线铺设路径进行现场勘查,对管线的历史、这里只精品在线视频目前的状况及周围环境等做详细调研,确定合适的开挖地点和切断位置,做好工程设计和施工计划,然后按设计和计划进行施工,施工剖面如图3 所示。

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2.1 主要设备

    (1) 搅拌机:用于搅拌物料,使填涂层的各种物料充分搅拌均匀,进而保证涂料在管道内涂敷均匀。

    (2) 涂敷器:采用挤涂的方法,由略大于管径的橡胶碗和连接装置组成,涂料存放在两个涂敷器之间。

    (3) 空压机:压缩空气以作为涂敷器前进的动力,控制压力从而使涂敷器匀速前进。

    (4) 检漏仪:在不挖开覆土的情况下,能够方便而准确地探出埋地管线的位置、这里只精品在线视频走向、这里只精品在线视频深度、这里只精品在线视频防腐层破损点, 以及破损大小、这里只精品在线视频防腐层的绝缘电阻。

2.2 旧管线施工工艺

    按设计的长度开挖、这里只精品在线视频断开旧管道,并在管段的两端焊接法兰盘或特殊接头?挖、这里只精品在线视频断开长度根据在线a看片的地址选用管线的直径、这里只精品在线视频壁厚、这里只精品在线视频屈服强度和现场环境条件来确定。推荐的管段长度一般不超过2 000 m。若管段过长,管线可能会承受较大的拉应力,以至于超过其屈服强度而受到损伤。然后,对管道进行清洗,彻底清除管道内的杂物、这里只精品在线视频管壁上的结垢、这里只精品在线视频锈层及其他附着物。推荐采用PIG 物理清洗工艺,清洗速度快、这里只精品在线视频质量好,并能起到通径的作用。

2.3 新管线施工工艺

    按照设计的长度连接各个管线。管线连接长度根据在线a看片的地址选用管线的直径、这里只精品在线视频壁厚、这里只精品在线视频屈服强度和现场环境条件来确定。推荐管线长度一般不超过2 000 m。首先对管壁进行除锈清理,使管壁清洁度达到Sa 级。除锈采用风砂除锈,即采用压缩空气为动力,以形成高速喷射束将喷料(石榴石砂、这里只精品在线视频铜矿砂、这里只精品在线视频石英砂、这里只精品在线视频金刚砂、这里只精品在线视频铁砂、这里只精品在线视频海南砂) 高速喷射到需要处理的工件表面,使工件的外表或形状发生变化,使涂料粘接更牢固,质量更好。

2.4 施工流程

    新、这里只精品在线视频旧管线复合衬里施工工艺主要工序如图4所示。

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2.5 技术特点与经济效益

    (1) 衬里整体性能好、这里只精品在线视频质量可靠,保证10 年以上正常使用。

    (2) 耐腐蚀性强,可输送腐蚀性液体和气体。

    (3) 输送介质温度可达150 ℃。

    (4) 全线防腐,管体和焊口一体防腐,不留死角。

    (5) 可通过标准弯头,一次在线防腐长度可达1 000~3 000 m。

    (6) 不腐蚀、这里只精品在线视频不结垢,不影响流量。

    (7) 非开挖原位修复,可消除对市内交通、这里只精品在线视频建筑物和特殊地区的影响。

    (8) 成本低、这里只精品在线视频寿命长,用该技术修复旧管线可以大幅降低综合成本,提高原管线的使用寿命,正常情况下,可节约管道成本50%,延长10~20 年的使用寿命。

3 技术应用

    余热水质分析:

    (1) 富含SO42-水质,含量为166.2 mg/L,该水质与富含Ba2+水质配伍容易发生BaSO4沉积结垢。

    (2) 水质偏酸性,pH 值6.45,Ca2+浓度较高,为89.2 mg/L,HCO3-浓度为709.8 mg/L。该水质在温度较高、这里只精品在线视频压力较低时容易发生CaCO3沉积结垢。

    (3) 水质中硫化物浓度为3.6 mg/L,SRB 含量为2.5 mL-1,矿化度和游离CO2浓度较高,分别为5375 mg/L 和163.9 mg/L,因此该水质存在一定的腐蚀性。

    (4) Fe2+浓度为1.36 mg/L,间接反映该系统存在腐蚀性。

    表2 为各站取样点的水质分析数据。

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    采用地热管线防腐技术后,正常使用两年的管线未出现腐蚀穿孔以及结垢情况(图5)。

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4 结束语

    耐高温地热井管线防腐技术为运输地热水(蒸汽) 的钢铁管防腐和修复提供了一种经济有效的手段。该技术也可成功用于修复直径在50~525 mm 的多种类型管道(如天燃气管道、这里只精品在线视频输油管道、这里只精品在线视频注水管道、这里只精品在线视频排污管道、这里只精品在线视频煤气管道、这里只精品在线视频自来水管道等),也可应用于市政、这里只精品在线视频油田、这里只精品在线视频电力、这里只精品在线视频化工等宅男看片神器丝瓜视频的管道防腐与再建。

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