專利名稱：一種用于管道補強修復的表面處理液及制備方法
技術領域：
本發明屬于管道修復領域，涉及一種用于管道補強修復的表面處理液及制備方法。
背景技術：
在外界環境和輸送介質的作用下，油氣鋼質管道會逐漸發生化學、電化學腐蝕，將會出現腐蝕、裂紋等管體缺陷，導致管道運行的安全性能下降，最終引發管道爆裂、泄漏等事故。為此美國運輸部規定，當管道運行壓力超過其指定最小屈服強的40%時，必須對管道的缺陷及各類損傷采用合適的方法進行修復。如何對檢測到的管體缺陷進行有效地修復補強是確保管線安全運行和提高輸送效益的關鍵技術措施。纖維復合材料修復補強技術是二十世紀九十年代發展起來的一種結構補強技術。該技術由于施工安全方便、不停輸、不需要焊接作業、具有很好的可設計性和耐腐蝕性等優點在國際上深受重視，已廣泛應用于鋼質管道結構修復補強。鋼管表面處理是纖維復合材料修復補強技術的基礎和關鍵，直接決定修復層和管體粘結力的好壞，表面處理不好將直接會造成修復材料與管體脫粘。缺陷表面及補強處管體表面處理參照國家標準《GB/T 8923-1988涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》，被修復表面應確保無油、無水，完全去掉缺陷部位的污物和氧化皮雜質，一般來說，目前各公司或研究單位均要求現場管道表面處理標準為打磨除銹St 3級或噴砂除銹Sa 2. 5級。表面處理是否能達到施工規范要求直接影響工程質量的好壞。而現場表面處理時常見問題有(I)打磨工具很難接觸到彌散腐蝕或腐蝕溝槽坑中的銹點并打磨干凈。(2)腐蝕嚴重的氧化皮很難徹底打磨去除。(3)實際施工時，現場很難達到打磨除銹St3級，而現場噴砂除銹很難實現或無法實現。(4)對電動鋼絲刷難以打磨的部分表面，現場往往采用電動砂輪片打磨，在除銹的同時也損傷了管道本體，造成新的管道風險。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對彌散腐蝕或腐蝕溝槽坑中的銹點、氧化皮難打磨、電動砂輪片打磨除銹容易損傷管體等技術問題。為解決上述問題，本發明提供一種可以提高效率、減低成本、修復補強和防腐效果的表面處理液及制備方法。具體技術方案如下 一種用于管道補強修復的表面處理液，包括磷化液和成膜液，其中，所述磷化液包括磷酸、亞鐵氰化鉀和溶劑1，所述成膜液包括聚乙烯醇縮丁醛、環氧樹脂、脫水蓖麻油、滑石粉、硫酸鈷、二氧化錳和溶劑2，所述磷化液與所述成膜液重量比為2-3 1，所述磷化液和所述成膜液具體配比關系分別如下
磷化液磷酸70-90重量份亞鐵氰化鉀10-30重量份溶劑1 100重量份成膜液
聚乙稀■縮丁酸 70-90重量份環氧樹脂 5-10重量份 脫水霞麻油 1_5重量份滑石粉 1-5重量份
硫酸鈷0. 1-0. 5重量份二氧化錳 0. 1-0. 5重量份
溶劑2 4-10重量份。優選地，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸89重量份亞鐵氰化鉀11重量份溶劑1 100重量份成膜液
聚乙稀■縮丁酸 80重量份環氧樹脂 8重量份 脫水蓖麻油 2重量份滑石粉 2. 5重量份
疏酸鈷G. 2重量份二氧化錳 G. 3重量份
溶劑2 7重量份。優選地，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸70重量份亞鐵氰化鉀30重量份溶劑1 100重量份成膜液
聚乙烯醇縮丁醛 70重量份環氧樹脂 10重量份 脫水蓖麻油 1重量份滑石粉 5重量份
疏酸鈷G. 1重量份二氧化錳 G. 5重量份
溶劑2 4重量份。優選地，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸90重量份亞鐵氰化鉀10重量份溶劑1 100重量份成膜液聚乙稀目f·縮丁醒· 90重量份環氧樹脂 5重量份脫水蓖麻油 5重量份滑石粉 I重量份
疏酸鈷O. 5重量份二氧化錳 O. I重量份
溶劑2 10重量份。優選地，所述磷化液與所述成膜液重量比為2 I。進一步地，所述溶劑I為水、乙醇、異丙醇或正丁醇的任一一種。進一步地，所述溶劑2為二甲苯和丁醇的混合液。進一步地，所述溶劑2為2-5重量份的二甲苯和2-5重量份的丁醇的混合液。優選地，所述聚乙烯醇縮丁醛的質量濃度為10%。一種表面處理液的制備方法，包括如下步驟A將70-90重量份的磷酸和10-30重量份的亞鐵氰化鉀加入到反應器I中，然后加入100重量份的溶劑1，攪拌，直至完全溶解，即得磷化液。B將70-90重量份的聚乙烯醇縮丁醛、5_10重量份的環氧樹脂、1-5重量份的脫水蓖麻油、1-5重量份的滑石粉、O. 1-0. 5重量份的硫酸鈷和O. 1-0. 5重量份的二氧化錳加入到反應器2中，再加入溶劑2，攪拌，直至溶解，即得成膜液。C將步驟A得到的所述磷化液和步驟B得到的所述成膜液按重量比為2-3 I的配比關系混合均勻，即得。優選地，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸89重量份亞鐵氰化鉀11重量份溶劑I 100重量份成膜液
聚乙稀目f·縮丁醒· 80重量份環氧樹脂 8重量份脫水蓖麻油 2重量份滑石粉 2. 5重量份
疏酸鈷O. 2重量份二氧化錳 O. 3重量份
溶劑2 7重量份。優選地，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸70重量份亞鐵氰化鉀30重量份溶劑I 100重量份成膜液聚乙烯醇縮丁醛 70重量份環氧樹脂 10重量份 脫水蓖麻油 1重量份滑石粉 5重量份
疏酸鈷0. 1重量份二氧化錳 0. 5重量份
溶劑2 4重量份。優選地，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸90重量份亞鐵氰化鉀10重量份溶劑1 100重量份成膜液
聚乙稀■縮丁酸 90重量份環氧樹脂 5重量份 脫水蓖麻油 5重量份滑石粉 1重量份
疏酸鈷G. 5重量份二氧化錳 G. 1重量份
溶劑2 10重量份。優選地，所述磷化液與所述成膜液重量比為2 1。進一步地，所述溶劑1為水、乙醇、異丙醇或正丁醇的任一一種。進一步地，所述溶劑2為二甲苯和丁醇的混合液。進一步地，所述溶劑2為2-5重量份的二甲苯和2-5重量份的丁醇的混合液。優選地，所述聚乙烯醇縮丁醛的質量濃度為10%。本發明提供的用于管道補強修復的表面處理液可有效解決管道修復補強現場表 面打磨處理不徹底和修復后修復層與管體發生脫粘等問題，大大減少補強修復管道表面處 理工序，提高施工效率，降低人工打磨成本，有效增加修復層與管體的粘結力和防腐性能， 以提高修復補強技術的有效性及修復工程質量，確保修復補強效果和防腐效果的可靠性。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進行進一步的詳細描述，給出的實施例僅為了闡 明本發明，而不是為了限制本發明的范圍。實施例1本實施例提供的一種用于管道補強修復的表面處理液，具體配比關系如下磷化液磷酸89g 亞鐵氰化鉀llg 乙醇100g成膜液10%聚乙烯醇縮丁醛(西安長城樹脂公司)80g E-44環氧樹脂(西安長城樹脂公司)8g 脫水蓖麻油 2g滑石粉 2.5g
硫酸鈷O. 2g二氧化錳 O. 3g
二曱苯 3. 5g丁醇 3. 5g。本實施例提供的一種用于管道補強修復的表面處理液的制備方法，具體步驟如下A將89g磷酸和Ilg亞鐵氰化鉀加入到反應器I中，然后加入IOOg乙醇，攪拌，直至完全溶解，即得磷化液；B將80g聚乙烯醇縮丁醛、8gE-44環氧樹脂、2g脫水蓖麻油、2. 5g滑石粉、O. 2g硫酸鈷和O. 3g二氧化錳加入到反應器2中，再加入3. 5g二甲苯和3. 5g丁醇，攪拌，直至溶解， 即得成膜液；C將磷化液和成膜液按重量比為2 I的比例配制，即得表面處理液。使用首先，被施工工件用鋼絲刷去除浮銹和污物，用毛刷掃去灰塵等；其次，用毛刷蘸120號溶劑汽油，擦凈，晾干；再次，用聚乙烯容器按比例配制轉化液，充分攪拌均勻；然后，用塑料噴槍或毛刷向工件均勻噴涂或刷涂轉化液，根據銹層情況，控制轉化液量， 不宜太厚，太厚容易使轉化膜起泡，也不能太薄，太薄轉化不完全。銹層局部嚴重地方，可再補刷一次；最后，根據環境溫度高低，室溫晾干后，就可進行下道底膠及纖維復合修復補強施工。為了證明本發明的有益效果，分別對本發明所制備而來的表面處理液進行表面處理液附著力測試、陰極剝離測試和表面處理液剝離強度測試。具體如下第一、表面處理液附著力測試。按GB9286-88《清漆和色漆漆膜的劃格試驗》進行劃格法附著力試驗，自制鋼板尺寸為150 X 75 X 2mm，表面打磨處理干凈光滑后置于室外7天，使其表面產生銹斑。試驗時用鋼絲刷去除浮銹，并用毛刷掃去灰塵，再用毛刷蘸120號溶劑汽油，擦凈，晾干，將按實施例 I配制均勻的轉化液用毛刷均勻刷涂于試片上，室溫分別固化24小時，48小時和168小時， 按GB9286-88進行劃格法附著力試驗為O級。從實驗情況可以看出，切口的邊緣完全光滑，格子邊緣沒有任何剝落，說明按實施例I制備的表面處理液能降低人工打磨成本，有效增加修復層與管體的粘結力。第二、陰極剝離測試。按根據GB/T 23257-2009附錄D進行陰極剝離性能測試，自制鋼板尺寸為 150X 150X6mm，表面打磨處理干凈光滑后置于室外7天，使其表面產生銹斑。試驗時用鋼絲刷去除浮銹，并用毛刷掃去灰塵，再用毛刷蘸120號溶劑汽油，擦凈，晾干，將配制均勻的轉化液用毛刷均勻刷涂于試片上，室溫晾干2小時后在其表面進行碳纖維修復補強，固化 48小時后按GB/T23257-2009附錄D進行陰極剝離性能測試，試驗結果為合格。第三、表面處理液剝離強度研究。根據GB/T 23257-2009附錄J進行剝離強度測試，試驗管道直徑為323. 9mm,實際壁厚為6. 4mm，材質為L360MB，長度為3800mm。為了對比，在試驗管段上選擇2段軸向長度為300mm區域進行打磨處理，一處采用電動鋼絲刷手工除銹打磨，保證達到GB/T 8923-1988要求的St3標準，隨后立即無帶銹轉化液的碳纖維修復補強。另一處表面打磨處理干凈光滑后置于室外7天，使其表面產生銹斑。試驗時用鋼絲刷去除浮銹，并用毛刷掃去灰塵，再用毛刷蘸120號溶劑汽油，擦凈，晾干，將按實施例I配制均勻的轉化液用毛刷均勻刷涂于試片上，室溫晾干2小時后在其表面進行碳纖維修復補強。固化48小時后按 GB/T 23257-2009附錄D進行陰極剝離性能測試。無帶銹轉化液的碳纖維修復補強剝離強度達190N/mm，而有帶銹轉化液的碳纖維修復補強剝離強度達170N/mm，均大于標準要求的 100N/mm,符合標準要求。從實驗結果可以看出，按實施例I制備的表面處理液，能確保復合材料修復體系與鋼質管體之間具有良好的粘結力，避免修復層和管體發生脫粘，提高修復補強施工質量。實施例2本實施例還提供的一種用于管道補強修復的表面處理液，具體配比關系如下磷化液磷酸70g 亞鐵氰化鉀30g 異丙醇IOOg成膜液
10%聚乙烯醇縮丁醛(西安長城樹脂公司)70g E-44環氧樹脂(西安長城樹脂公司)IOg 脫水蓖*麻油 Ig
滑石粉 5g硫酸鈷O. Ig二氧化錳 O. 5g
二曱苯2g丁醇2g。A本實施例還提供的一種用于管道補強修復的表面處理液的制備方法，具體步驟如下B將70g磷酸和30g亞鐵氰化鉀加入到反應器I中，然后加入IOOg異丙醇，攪拌，
直至完全溶解，即得磷化液；C將70g聚乙烯醇縮丁醛、IOg環氧樹脂、Ig脫水蓖麻油、5g滑石粉、O. Ig硫酸鈷和O. 5g 二氧化錳加入到反應器2中，再加入2g 二甲苯和2g 丁醇，攪拌，直至溶解，即得成膜液；將磷化液和成膜液按重量比為3 I的比例配制，即得表面處理液。實施例3本實施例還提供的另一種用于管道補強修復的表面處理液，具體配比關系如下磷化液磷酸90g 亞鐵氰化鉀IOg 正丁醇IOOg成膜液10%聚乙烯醇縮丁醛(西安長城樹脂公司)90g E-44環氧樹脂(西安長城樹脂公司)5g 脫水蓖*麻油 5g
滑石粉 Ig 硫酸鈷O. 5g二氧化錳 O. Ig
二曱苯5g丁醇5g。本實施例還提供的一種用于管道補強修復的表面處理液的制備方法，具體步驟如下A將90g磷酸和IOg亞鐵氰化鉀加入到反應器I中，然后加入IOOg正丁醇，攪拌，
直至完全溶解，即得磷化液；B將90g聚乙烯醇縮丁醛、5g E-44環氧樹脂、5g脫水蓖麻油、Ig滑石粉、O. 5g硫酸鈷和O. Ig 二氧化錳加入到反應器2中，再加入5g 二甲苯和5g 丁醇，攪拌，直至溶解，即得成膜液；C將磷化液和成膜液按重量比為3 I的比例配制，即得表面處理液。最后所應說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發明的技術方案而非限制， 盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種用于管道補強修復的表面處理液，其特征在于，包括磷化液和成膜液，其中，所述磷化液包括磷酸、亞鐵氰化鉀和溶劑1，所述成膜液包括聚乙烯醇縮丁醛、環氧樹脂、脫水蓖麻油、滑石粉、硫酸鈷、二氧化錳和溶劑2，所述磷化液與所述成膜液重量比為2-3 1，所述磷化液和所述成膜液具體配比關系分別如下磷化液磷酸 70-90重量份亞鐵氰化鉀10-30重量份溶劑I 100重量份成膜液聚乙稀目f·縮丁醒· 70-90重量份環氧樹脂 5-10重量份脫水霞麻油 1_5重量份滑石粉 1-5重量份硫酸鈷O. 1-0. 5重量份二氧化錳 O. 1-0. 5重量份溶劑2 4-10重量份。
2.根據權利要求I所述的表面處理液，其特征在于，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸 89重量份亞鐵氰化鉀11重量份溶劑I 100重量份成膜液聚乙稀目f·縮丁醒· 80重量份環氧樹脂 8重量份脫水蓖麻油 2重量份滑石粉 2. 5重量份疏酸鈷O. 2重量份二氧化錳 O. 3重量份溶劑2 7重量份。
3.根據權利要求I所述的表面處理液，其特征在于，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸 70重量份亞鐵氰化鉀30重量份溶劑I 100重量份成膜液聚乙烯醇縮丁醛 70重量份環氧樹脂 10重量份脫水蓖麻油 I重量份滑石粉 5重量份疏酸鈷O. I重量份二氧化錳 O. 5重量份溶劑2 4重量份。
4.根據權利要求I所述的表面處理液，其特征在于，所述磷化液和所述成膜液配比關系分別如下磷化液磷酸 90重量份亞鐵氰化鉀10重量份溶劑I 100重量份成膜液聚乙稀目f·縮丁醒· 90重量份環氧樹脂 5重量份脫水蓖麻油 5重量份滑石粉 I重量份疏酸鈷O. 5重量份二氧化錳 O. I重量份溶劑2 10重量份。
5.根據權利要求I所述的表面處理液，其特征在于，所述磷化液與所述成膜液重量比為 2 : I。
6.根據權利要求I所述的表面處理液，其特征在于，所述溶劑I為水、乙醇、異丙醇或正丁醇的任一一種。
7.根據權利要求I所述的表面處理液，其特征在于，所述溶劑2為二甲苯和丁醇的混合溶液。
8.根據權利要求7所述的表面處理液，其特征在于，所述的溶劑2為2-5重量份的二甲苯和2-5重量份的丁醇的混合液。
9.根據權利要求I所述的表面處理液，其特征在于，所述聚乙烯醇縮丁醛的質量濃度為 10% O
10.根據權利要求1-9任一所述的表面處理液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟A將所述磷酸和所述亞鐵氰化鉀加入到所述反應器I中，然后加入所述溶劑1，攪拌， 直至完全溶解，即得所述磷化液。B將所述聚乙烯醇縮丁醛、所述環氧樹脂、所述脫水蓖麻油、所述滑石粉、所述硫酸鈷和所述二氧化錳加入到所述反應器2中，再加入所述溶劑2，攪拌，直至溶解，即得所述成膜液。C將步驟A得到的所述磷化液和步驟B得到的所述成膜液按重量比為2-3 I的配比關系混合均勻，即得。
全文摘要
本發明公開一種可以修復補強和防腐的表面處理液及使用方法，包括磷化液和成膜液，其中，磷化液包括磷酸、亞鐵氰化鉀和溶劑1，成膜液包括聚乙烯醇縮丁醛、環氧樹脂、脫水蓖麻油、滑石粉、硫酸鈷、二氧化錳和溶劑2，磷化液與成膜液重量比為2-3∶1，本發明提供的帶銹轉化表面處理液及方法可有效解決管道修復補強現場表面打磨處理不徹底和修復后修復層與管體發生脫粘等問題，大大減少補強修復管道表面處理工序，提高施工效率，降低人工打磨成本，有效增加修復層與管體的粘結力和防腐性能。
文檔編號C09D5/08GK102604495SQ20121006023
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者羅金恒, 蔡克, 趙新偉, 陳志昕, 馬衛鋒 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所