聚烯烃复合材料PO在容器内防腐中的应用

摘要：聚烯烃复合材料PO是一种新型的防腐材料，可以作为容器内衬层，应用于在酸性、碱性介质的系统中，通过先进的旋转滚涂施工工艺，使材料粘结在容器内壁，再经过一系列工序处理和严格的检验，最终应用于生产系统中，达到极佳的防腐效果。

关键词：容器；内衬；防腐材料；聚烯烃复合材料PO；石油化工 文献标识码：A

中图分类号：TQ325 文章编号：1009-2374（2017）04-0044-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.04.023

容器是石油化工行业生产系统中重要的组成部件，具有反应、分离、换热、储存等功能，其工作条件差，一般需要承受一定的压力、温度、疲劳冲击以及介质的腐蚀，若防腐处理不好，易发生裂纹、变形、泄漏等情况，给生产系统造成危害，给国民经济造成损失。容器的造价一般比较高，制造工序繁琐，周期长，且不易运输和更换，它的使用寿命很大程度上影响着生产系统的正常运行，而影响容器使用寿命的重要因素就是容器的内防腐，因此必须要加强重视。

在没有酸、碱介质腐蚀的系统中，可以根据不同介质、温度、压力、疲劳载荷等条件选择相应容器材质，防腐工作比较简单。但是在酸、碱介质强腐蚀环境中，仅仅靠改善容器本体的材质，可能解决不了问题。在实际生产中我们综合考虑材料的成本、性能、安全、使用寿命、采购是否方便等多方面因素，可以采用普通碳素结构钢作为容器外壳，内里采用衬塑或衬胶结构作为防腐层。这样既保证容器的强度满足设计要求，同时也保证了内衬层的耐腐蚀性，也降低了成本，缩短生产周期。在实际石油化工生产中被广泛应用。下面就详细介绍聚烯烃复合材料PO及其在实际生产中作为容器内衬层防腐的应用。

1 PO材料介绍

耐蚀聚烯烃复合材料（Polyolefine，简称PO）是一种以乙烯、丙烯、丁烯等均聚物为主的改性复合材料，耐腐蚀、防静电、无毒、强度高、刚性好，是目前最理想的防腐材料之一。由于聚烯烃是乙烯、丙烯和丁烯共聚而成的一种烯烃共聚物，因此它不但保持了乙烯、丙烯的耐腐蚀性，又具良好的耐热性、耐冲击和电绝缘性能。其克服了单一组分的缺点，具有聚乙烯良好的韧性及耐低温性、聚丙烯较高的软化温度、聚丁烯优良的热和光的稳定性。它克服了聚四氯乙烯衬里管法兰翻边不平服，聚丙烯衬里管法兰口翻边易弯折受损或焊口不牢靠等缺陷，克服了聚乙烯和聚丙烯与金属结合力差的缺点，具有很强粘结力，能与金属牢牢的结合在一起。因此，用其作衬里的设备、管道及管件可以耐真空，真空度可达-0.098MPa。同时，由于极强的结合力，极大地限制了其因冷热变化而引起的收缩和伸长，从而滚涂PO的设备、管道和管件不会因收缩和膨胀而产生破坏，确保了设备的长期稳定使用。

PO材料性能指标：密度0.91～0.96g/cm3，拉伸强度10～18MPa，断裂伸长率300%～500%，熔融温度180℃～220℃，剥离强度≥60N/cm-50mm/min，使用温度范围-20℃～100℃，使用压力范围-0.098～1.6MPa。PO材料对盐酸、稀硫酸、氢氟酸、碱和盐溶液都有良好的耐腐蚀性，在防腐蚀方面仅次于聚四氟乙烯，不耐浓硝酸、浓度为70%的硫酸、50%的硝酸、85%的磷酸，对一般酸、碱、盐及有机溶剂的耐腐蚀性能均良好，适用于腐蚀性气体、液体及固液、浆液介质。其耐蚀性能参照HG/T 4304-2012附录A。

2 PO材料内衬层施工工艺

聚烯烃PO内衬施工采用热融旋转成型工艺，即滚塑方法。先将材料一般粉碎成粉末，容器内壁经过喷砂除锈等处理，达到规定的除锈等级。通过加温和容器N向、S向旋转，使PO材料在热循环中熔融、流动，均匀地滚涂在工件或设备的内壁上，交织热融为一体，冷却后牢固地聚结在设备内表面上，整体强度好，不会脱层，在较小的负压条件下可长期使用。可取代不锈钢、玻璃钢、衬铅、钛、搪瓷、橡胶等同类产品，并可加工各类非标件的内衬，包括各类规格的管道和各类化工设备。其价格比较低廉，易于成型，广泛应用于大型容器设备及复杂异型制件上。如有特殊工艺要求或耐较大的负压工况，可以在设备内壁点焊上钢丝网作为骨架，钢丝网也需要经过喷砂除锈处理，按上述施工工艺经PO热滚塑加工成型，丝网和PO材料熔为一整体结构，不易剥离，结合强度及各方面性能都会大幅提高。

需要注意的是，待衬面应为平整光滑的曲面或平面，结构棱角处和角焊缝必须采用圆弧过渡，其圆角半径不小于5mm。容器内件在设计过程中，需尽可能优化设计，内件突出部分不宜过长，一般不超过200～300mm，否则因为采用旋转滚塑方法，过长的部分可能会衬不均匀或衬层厚度不够，影响防腐效果。大体积的内件，一般都是非标件，需要单独做衬层，在设计时，除满足规范相关要求外，还必须考虑滚塑防腐施工的可行性，可设计为可拆装的螺栓连接形式，便于单独做防腐衬层。采用螺栓连接时，螺栓孔也需要按容器同等要求做衬层，螺栓的选择需要根据介质及工况去判断，若较小冲击载荷，可设计采用塑料螺栓，若载荷较大，则只能设计金属螺栓，螺栓要按易损件处理，须便于定期更换及维修。

容器PO内衬采用滚塑法施工的最小壁厚为3～8mm，翻边面部分衬里最小壁厚不小于筒体部分壁厚的80%，具体厚度根据设计需要确定，符合设计文件的要求，内衬层厚度应均匀，厚度允许偏差一般控制为衬里壁厚的±5%，最薄处不得低于给定厚度的90%。

3 检验

3.1 外观检查

壳体制造所有焊接必须在衬里施工前完成，衬里安装完成后，不许再动火作业。受衬容器内表面色泽均匀，光滑平整，无龟裂、分层、杂质等缺陷，无毛刺，锈斑，氧化皮或其他突起物，圆弧过渡处应圆滑，所有受衬转角部位呈圆弧过渡，转角半径不小于3mm。容器内表面处理符合GB/T 8923中Sa2级的规定，内表面处理符合要求后，及时内衬作业。

衬里内表面应光滑，质地均匀，不允许有裂纹，气泡分层及影响产品性能的其他缺陷，法兰应衬至整个密封面，衬里层应平整光滑色泽均匀，无翘曲和泛白

现象。

3.2 耐压试验

外观检查合格后应进行耐压试验，试验压力为设计压力的1.25倍，保压时间不小于30分钟，设备无外渗漏、衬里无渗漏及破裂现象。具体试验过程根据相关规范进行。无负压要求的产品，不需要进行负压试验，如果有要求，则需要进行负压试验，按设计规定的真空度进行抽真空试验，保持1小时。负压试验期间不应有明显的形变或凹陷，试验后衬里层不应有起泡、脱层、吸扁等现象。

3.3 电火花试验

经外观检查合格、耐压实验合格后的PO衬里要采用高频电火花检漏仪进行100%检查。电火花试验是PO衬里设备出场的必检项目，以保证产品质量及使用安全。其试验原理是用电火花检测仪的探头给塑料衬里施加一个规定的电压，衬里如有裂纹等缺陷时便会被额定电压击穿而形成短路，电火花检测仪则会放出声音或火花等报警信号。试验仪器为5～20kV电火花检测仪，精度为±3%，如果制品长度较长，电火花检测仪的探头不够长，可使用加长杆，如果制品面积较大，选用耙式探头。

试验时，应确保衬里层表面干燥和干净，并做好电火花检测仪接地等安全措施，接通电源，移动探头，沿衬里内壁并垂直于衬里表面以50～200mm/s的速度均匀扫描，观察有无报警的火花或听到声音。在扫描制品圆角等形状急剧变化处，不要长时间在同一个部位反复扫描，如有缺陷，在检测出的位置做好标记。试验结果以没有出现击穿的火花或没有报警声音为合格。如果有个别部位被额定电压击穿，击穿微孔数为每平方米不超过2个时允许修补，否则应剔除有微孔的部位，修补后进行复验，若仍不合格，则判为不合格品。

电火花检测仪实验电压要考虑塑料衬里设备的最终用途、衬里厚度。测试电压最低不小于5kV，最高不大于15kV。在室温下，检测最低检验电压符合HG/T 4088-2009规定，一般取检测电压值为10kV。

4 结语

聚烯烃PO是目前最理想的防腐衬层材料之一，具备优良的耐腐蚀特性、强度、刚性、尺寸稳定性，与金属极强的粘结能力，与聚四氟乙烯（英文缩写PTFE，杜邦公司的注册商标为Teflon）内衬相比，它最大的特点是能耐负压，同时也有很好的抗渗透性，且其价格比较低廉，易于成型，加工工艺比较成熟。因此在防腐蚀的化工设备衬里、大型容器设备、密封件、泵、阀、管道、管配件及复杂异型制件等产品生产方面，尤其在酸、碱腐蚀环境中有广泛的应用和良好的前景。但它还是有一些不足，抗疲劳冲击性能不及不锈钢等金属材料，在需要抗疲劳冲击的场所，需经过计算分析，充分了解生产厂家的材料性能，谨慎使用。在防腐性能、耐温和耐压方面，比不上聚四氟乙烯及一些氟塑料。在实际生产中，需要综合考虑技术、周期、成本等多方面因素，根据设计和生产需要，从而选择最合理的材料及施工

方法。

⒖嘉南

[1] 非金属及非金属衬里压力容器定期检验专项要求（TSG R7001-2013）[S].

[2] 氟塑料衬里压力容器压力实验方法（GB/T 23711.6-2009）[S].

[3] 耐蚀聚烯烃（PO）塑料衬里技术条件（HG/T 4304-2012）[S].

[4] 高强度胶粘剂剥离强度的测定（GB/T 7122-1996）[S].

[5] 塑料衬里设备：通用技术条件（HG/T 4088-2009）[S].

[6] 塑料衬里设备：电火花试验方法（HG/T 4090-2009）[S].

[7] 压力容器（GB 150-2011）[S].

[8] 钢制焊接常压容器（NB/T 47003.1-2009）[S].

作者简介：张玉柱（1979-），男（满族），天津市禾厘油气技术有限公司中级工程师，研究方向：石化行业非标设备机械设计。