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三层聚丙烯防腐钢管也可以叫做3PP防腐钢管。与市场上常用的3PE涂层同属于多层涂层体系,由底层环氧粉末、中间层粘接剂和外层PP(聚丙烯)夹克构成。
三层聚丙烯防腐钢管与三层聚乙烯防腐钢管加工性能近似,不需要专门去建设一个作业线来完成3PP防腐。只是他们的性能不同,因此使用的环境也不同。但是3PP防腐钢管在某些方面较为有优势,所以它国内外许多管道工程都青睐于3PP防腐。
管道三层PP防腐结构:
第一层环氧粉末(FBE50~100um);
第二层胶粘剂(AD)250~400um;
第三层聚丙烯(PP)1.4~4.0mm。
三种材料融为一体,并与钢管牢固结合形成优良的防腐层,防腐层使用温度可达110度。管径范围Φ60~Φ1420。材质一般用Q235B、Q345B、10#钢、20#钢、X42-X80级等。产品广泛应用于输油管道、天然气管道、供热管道、供水管道。
工艺和原材料:管道三层PP防腐结构:第一层环氧粉末(FBE50~100um),第二层胶粘剂(AD)250~400um,第三层聚丙烯(PP)1.4~4.0mm。三种材料融为一体,并与钢管牢固结合形成优良的防腐层,防腐层使用温度可达110度。
3PP管材生产首先钢管抛丸除锈,环氧粉抹喷涂,胶粘剂挤出,PP挤出,冷却,端头处理后成为3PP管材。
主要设备:托管平台,液压工作台,液压拔管机,管道输送线,包覆输送线,抛丸除锈机,脉冲除尘机,中频加热装置,微尘清理系统,环氧喷涂装置,粉末回收装置,热溶胶挤出机,热溶胶机头、适配器,PE挤出机,PE机头、适配器,淋水冷却装置,坡口机等。
行业基本特点:市场调研资料显示,当前我国3PP防腐钢管产品及市场基本特点为:
高温下3PP涂层的寿命:DIN30678标准称3PP涂层在80℃环境下运行寿命为30年,90℃时寿命为15年,100℃时寿命为8年。而3PE涂层在温度大于80℃时就会软化,在土壤应力的作用下一些砂砾必然会陷人涂层甚至穿透涂层凹,从而破坏防腐层,因此很难保证管道的运行寿命。
高温下3PP涂层的剥离强度和压痕硬度:DIN30678标准规定90℃士5℃时3PP涂层的剥离强度≥80N/cm、压痕硬度≤0·3mm,这两项指标是3PE涂层达不到的。就3PE涂层而言,90℃时已达到有关标准规定的3PE粘接剂的维卡软化点,即粘接剂已软化,其剥离强度非常小,几乎为零;PE属结晶性热塑性树脂,随着温度的上升而软化,接近熔点时软化现象更加显著,90℃已接近其熔点,涂层的压痕硬度必然很小。
3PP涂层的耐冲击强度:DIN30678标准规定3PP涂层的冲击强度≥5J/mm,我国SY/T0413-2002《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》规定3PE的冲击强度≥8J/mm。但DIN30678标准要求冲击条件为0℃±2℃的环境温度,而SY/T0413-2002标准尚未对环境温度作出要求,一般是在常温下进行。两者的冲击条件不同,无法单从数值上比较,但可以肯定的是环境温度对冲击强度有较大的影响,温度越低冲击强度越小。可见3PP涂层的耐冲击性能在一定的温度条件下并不比3PE涂层差。
3PP涂层的&性能:DIN30678标准规定3PP涂层的电阻率≥108欧姆·m,尚未规定电气强度。但PP材料压制片实测体积电阻率≥l×lO15欧姆·m、电气强度≥25MV/m,体积电阻率比SY/T0413-2002标准规定的PE压制片的体积电阻率≥l×1013欧姆·m的指标大,电气强度与SY/T0413-2002标准规定的PE压制片≥25MV/m的指标相当。PP与PE同为聚烯烃材料,电绝缘机理相同,所以3PP涂层的电性能与3PE涂层相似,不会因为涂层电性能而影响防护性能和阴极保护的配置等。
3PP涂层的拉伸性能:DlN30678标准规定3PP涂层的断裂伸长率妄300,尚未对拉伸强度作出规定。SY/TI0413-2002标准规定3PE涂层的拉伸强度享2OMPa、断裂伸长率=@600。从标准规定的技术指标看,3PP涂层要求的断裂伸长率比3PE涂层低,但对PP材料进行拉伸性能检测可知,PP的拉伸强度享3OMPa、断裂伸长率享600oDIN30678标准要求3PP涂层的断裂伸长率Ss300,说明涂层材料具备300的断裂伸长率就可满足防腐管道经历有关条件时的要求。
3PP涂层的热老化性能:DIN30678标准规定3PP涂层在经受10O记X1OOd的热历程后,不脆化。SY/T0413-2002标准规定PE颗粒在经受10O记XlOOd的热历程后,熔体流动速率的变化率乓35。两者用于描述老化的性能项虽然不同,但需经历的热历程相同,也就说明PP与旺在经受上述相同热历程后,都仍具有使用价值,从而可以说明在10O记xlOOd的条件下,PP和PE的热老化性能均能满足要求。
细分行业介绍:3PP涂层的技术特征决定了它的适用范围,确定了3PP防腐管的应用领域。除可应用于海洋设施、石油化工、建筑行业和其他工矿企业的钢结构和机械设备、各类储罐、输送管道等钢材的防腐(在-20记以下的温度时慎用)等以外,下列环境比3PE涂层会更具可使用性:
(1)用作输送较高温度介质的防腐管道。3PP涂层在80记温度下可运行30年,甚至可承受110咒的高冈,而3PE涂层最高使用温度是84记口,可见在温度超过84记时应选用3PP涂层。
(2)用作地表温度较高、日照时间较长的沙漠地区的管道防腐层。炎热的夏季,沙漠地区的地表温度较高,一般可达60-70℃,这对3PE涂层的耐高温性提出了挑战,因此地表温度高的沙漠地区一般采用3PP防腐管道。
(3)用作加压站附近的防腐管道。目前为提高管道输送效率而普遍采用加压输送的方法,致使管道内流体的温度升高,从而需要能耐80℃以上高温条件的管道防腐层,因此需要在加压站附近甚至整条高压输送管道上采用3PP防腐。
(4)用于地下穿越管道的防腐层。PP材料本身的高硬度,增加了3PP涂层的抗划痕能力。西欧国家在定向钻穿越的管道上来用PP防护层取得了显著的成效。当穿越段管道位于河流、铁路以及其他不能开挖的地段时,防腐层的损坏很难得到修复,使用3PP涂层无疑能够减少穿越过程中的防腐层损伤。
行业现状:调查资料显示,我国3PP防腐钢管行业起步较晚,起源于20世纪末期。且3PP涂层在我国尚未有大量采用的工程实例,但国外在使用3PP涂层方面己有很多成功的工程业绩。Hinont意大利分公司自上个世纪80年代中期开始在一些工程上采用3PP防腐,至今已铺设了多条3PP防腐管道,另据法国ATO公司介绍,该公司的PP材料也已多次在3PP防腐方面获得应用。我国目前虽然还没有采用3PP防腐管道的大型工程,但我国的管道防腐厂却具有生产3PP涂层的工作业绩,已为国外生产了大批量的3PP防腐管。据不完全统计,自1998年亚东防腐公司为苏丹生产3PP防腐管开始,我国己累计为国外生产3PP防腐管几百万米,其中仅2004年就为苏丹生产了约50万米的3PP防腐管。而且鉴于3PP涂层在某些方面的优异性能,我国也正在逐步接受3PP涂层,现已在新疆克拉-2气田天然气外输管道上少部分采用了3PP涂层。另外,西部成品袖输送管道上也有个别管段采用了3PP涂层。
市场现状:进入2012年国内大部分3PP防腐管减排目标已提前完成,短期3PP防腐钢管产量要回升,供养加大;加之美元继续走强,故钢铁期货继续振荡走弱。追随外围市场呈现跳水,但较为抗跌,钢材期货价格振荡回调。
原料方面,国内铁精粉市场运行总体平稳运行,市场询盘通常,成交不温不火,主要部分铁精粉资源仍旧比较紧张,矿山手中基本没有大批存货,防腐钢管市场供需双方以观望趋势为主。进口矿市场总体延续平稳,成交不温不火。国内焦炭市场平稳运行,南方市场较北方市场活泼,价格总体稳固。
随着天气的变化,钢铁需求也趋于萎缩,同时在宏观政策不明朗的情形下,多头人气削弱,观望氛围渐浓。但受到成本支撑,3PP防腐钢管期货下挫空间也较为有限。
国内外钢管表面防腐材料应用实例:调查资料显示,目前在国外3PP已广泛应用于石油、煤气、天然气、供水、热力发电等多行业的基础工程。在国内:
2001年,以西气东输管道建设为标志,先进的管道覆盖层在我国完全占据统治地位。西气东输干线管道(Ф1016mm,4000km)全部采用3PE,弯头部分采用双层熔结环氧粉末(2DPS)。西南成品油管道有1200km采用3PE,700km采用FBE,甬沪宁管道(650km)全部采用FBE,忠武输气管道(900km)全部采用3PE覆盖层。此外,2011年在苏丹输油管道应用的三层聚丙烯(3PP)已在涂装厂开始生产并运往苏丹施工现场。
管道外防腐层的性能要求:不同种类的防腐层具有不同的使用寿命,在不同环境下,防腐层的使用寿命也不相同。
1、地下钢结构防腐层性能要求
地下钢结构防腐层应具有在土壤中长期稳定的性能,一般应具备良好的电绝缘性、与钢基体牢固的粘结力、透气性低、优越的抗水汽渗透性、耐各种环境土壤腐蚀性能优良、机械强度高、耐土壤应力作用能力强、与阴极保护的匹配性好等特性。
具有这些性能特点的防腐层能够获得良好的表现,即在地下环境中能够长时期保持稳定,覆盖层材料老化缓慢;牢固地与钢基体粘结,可以有效地阻隔腐蚀介质对钢基体的接触;能够与阴极保护相匹配,对保护电流的屏蔽作用小。
2、防腐层的选择
为了保障防腐层的有效性、可靠性以及经济性,在选择防腐层时需要考虑防腐层所处的环境及运行工况、防腐层的技术性能、配套补口技术、防腐层涂装作业条件与管道敷设施工条件、防腐层的合理寿命与合理的一次投资与二次投资、防腐层材料的应用历史等因素。
存在的问题:当前在我国,管道防腐层出现的腐蚀问题有些归于防腐层的选用,有些则是由于覆盖层及涂装技术存在缺陷。
补口技术选用存在的问题,主要反映在与管体防腐层的结合、性能匹配以及补口施工等问题上,导致管道防腐层过早出现失效;管道安装条件通常得到设计方的关注,但涂装作业条件没有得到业主充分重视而难以控制涂装质量;寿命越长的防腐层一般投资越大,其选择有向顶级看齐的倾向;新类型材料的使用有泛滥之虑。
据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国3PP防腐钢管行业市场研究及投资可行性研究报告》统计数据显示:3PE、3PP等防腐层的补口可以采用重防腐液体涂料,但也存在液体涂料和聚烯烃防腐层之间的粘结问题;热缩套补口的技术要求很高,尤其是大口径管道的补口,因达不到要求而容易产生小空鼓和粘结缺陷。3PE防腐层的寿命更多地取决于补口防腐层,预期使用寿命受到影响。而3PP在补口防腐层上由于3PE材料,是未来国内外管道外防腐层优选材料。
上游行业风险:未来我国3PP防腐钢管上游行业面临风险主要是原材料风险:当前煤、电、原油等生产动力原材料价格不断上涨,加大3PP防腐钢管成产厂商成本,为了获取更多效益,相关厂商不得不提高产品销售价格,从而影响下游市场需求规模。
此外,我国3PP防腐钢管行业尚处于发展初期阶段,产品技术、生产设备较国外发达国家存在较大差距,相关生产企业规模较小,产品质量不高,在于国外及外资产品竞争时,占据的优势较小,因此不利于3PP防腐钢管产品的销售。
下游行业风险:由于3PP防腐钢管在我国发展起步较晚,中高端产品主要依赖进口,产品成本较高,且国内消费者对3PP防腐钢管认知度较低,产品销售空间不大。近年来我国管道建设能力逐渐提高,国内市场对3PP防腐钢管需求规模不断加大,为了获取更多的利益,国外大型公司加速进驻国内市场,对本土企业造成严重影响。国内3PP防腐钢管产品主要以国外产品为主,本土企业产品短时间内面临销售困难风险。