3LPE防腐层剥离机理探讨.pdf

18 防腐保温技术 2010年 3月第18卷第 1期 3LPE防腐层剥离机理探讨 王向农 译 (浙江建德 311607) 摘 要 熔结环氧粉末(FBE)和三层聚烯烃(3LPO)防腐层体系已经在世界上被广泛用作新建 管道的外防腐层。文献中已有报告，在三层聚烯烃(3LPO)防腐层体系的熔结环氧粉末(FBE)层与 钢管表面之间的界面上发生若干防腐层剥离问题。防腐层剥离问题 已经引起人们对三层聚烯烃 (3LPO)防腐层体系应用的关注，因为人们一直认为它是比单层熔结环氧粉末(FBE)防腐层具有更 强的抗损伤特性的管道防腐层体系。三层聚烯烃(3LPO)防腐层体系之所以发生剥离，是因为钢管 表面喷砂除锈预处理或者预热温度不当导致熔结环氧粉末(FBE)层与钢管表面之间的附着力严重 缺失。加热过程不协调或者聚烯烃的挤出包覆过程产生的残余应力加剧了附着力的缺失。本项研 究的目的是研究防腐层剥离机理，其与防腐材料与钢管底材之间加热过程的不协调所产生的残余 应力有关。已经采用应力分析方法和有限元模型(FEM)计算出热诱导应力。特别在管端焊接预 留部位，应用有限元模型(FEM)着重分析了在管端焊接预留部位防腐层角上的应力集中问题。应 力分析结果表明，熔结环氧粉末(FBE)层与聚乙烯外防护层干膜厚度 (Drr)并不会引起熔结环氧 粉末(FBE)底漆产生高应力，但是，管端焊接预留部位防腐层属于例外。在管端焊接预留部位防腐 层的角上，随着聚乙烯防护层干膜厚度的增加，剥离应力显著增加。防腐层的剥离很可能就是因为 3LPE管端焊接预留部位防腐层较高的应力集中而开始的，特别是同时存在较厚的聚乙烯防护层干 膜厚度和熔结环氧粉末(FBE)层与钢管表面之间界面的粘结强度受环境影响而削弱时。 关键词 三层聚烯烃 附着力缺失 残余应力 剥离机理 Disbondmentmechanism of3LPE coatings B TA Chang，PolyLabLLC ，USA HJiang，H—JSue，TexasA／M University，USA SGuo，GStJean，HPham，DowChemical，USA D Wong，ShawCor，Canada A Kehr，M Mallozzi，3M ，USA K H Lo．ShellIntemationalE／P ．USA 1 引言 3LPE三层聚乙烯防腐层体系正常使用温度低 于80℃，当防腐层正确施工时，具有很好的使用记 熔结环氧粉末 (FBE)和 3LPO三层聚烯烃 (聚 录。过去十年里，在世界上许多地区，包括印度、南 乙烯或聚丙烯)防腐层体系已经在世界上被广泛用 美洲、2003年在巴基斯坦或伊朗、叙利亚和加蓬，都 作新建管道的外防腐层。在美国和英国已经较为普 曾报告了熔结环氧粉末(FBE)底漆与钢管底材之间 遍采用熔结环氧粉末 (FBE)，而在世界其他地方更 发生了防腐层大规模剥离的事故。这些事故的主要 多采用了3LPO防腐层体系。3LPO防腐层体系由 起因是防腐层涂敷施工参数不当，如钢管表面喷砂 三层构成：熔结环氧粉末 (FBE)底漆、功能性聚烯烃 清理