法兰保护所面临的挑战

确保设备的可靠运行是许多行业所面临的艰巨挑战。而法兰连接的完整性对于输送流体管道系统至关重要,需要更多有效的防腐保护系统。

法兰连接的完整性对于输送流体管道系统至关重要。无论是输送化学介质,如碳氢化合物及气体的管道系统,还是供水管线,法兰连接泄漏都会造成严重的环境、运营以及商业影响,甚至可能带来巨大的安全隐患。

保护法兰防止腐蚀的解决方案极具挑战性,因为它不仅要防止腐蚀,而且应在日后维修或者拆装时需要接触到紧固件。如果法兰没有采取保护措施,暴露在腐蚀性环境或受污染的工业大气中,腐蚀速率会很快。另外,由于法兰连接的几何形状复杂,在两个法兰的法兰面之间出现的间隙腐蚀以及不同金属间出现的电偶腐蚀问题则极为常见,这些都会严重损害管线系统的完整性。

法兰的腐蚀问题与检测

法兰是管道系统的重要组成部分,为了满足苛刻的生产需要,减少因泄漏而造成的突发性停机,有效的监控及检测技术是必不可少的。通常来讲,大家更关心法兰面之间出现的泄漏问题,而忽略了对紧固件与管道外部的保护,在恶劣的外部环境中,这可能会造成极为严重的后果。

外部保护不足,会加速并扩大法兰与紧固件的受损,这将会使整个密封系统加速恶化。这种状况的后果难以事先预料,因为它完全取决于具体的运行条件与环境,在极度恶劣的环境中,外部腐蚀可能会迅速破坏系统的结构完整性,造成灾难性的密封度失效。

由于法兰连接密封面的目测检查只能在整个系统停机时才可以进行,检查程序应该尽量简单,因此首先应该消除外部的腐蚀。如果无法停机,则只能利用超声波技术进行检测,在外部腐蚀无法控制的情况下,这一过程将更为复杂而且无法得到精准的测试结果。

因此,为了监控整个系统并提供有效可行的质量控制与检修程序,法兰与紧固件的外部腐蚀防护是至关重要的。

现有的针对法兰腐蚀防护难题的解决方案

法兰的几何形状复杂多样,设计出高效的法兰腐蚀防护方案是极具挑战性的。一个理想的解决方案应该兼顾优秀的防腐保护性能与简便的施工程序,而且应适合各种尺寸与形状的法兰,并可在检修时很方便地操作螺栓。

维护油漆与机械解决方案是现在市场上较为常见的方案。维护油漆是可以直接粘结在基材上的硬膜,一般为环氧或聚氨酯类的涂料。法兰存在很多棱角与边缘,由于边缘变薄效应,常规油漆系统很难有效地覆盖边缘。加厚涂层虽然会解决边缘保护的问题,但是这样会封死紧固件导致后续维修时无法拆装。另外,操作螺栓时会破坏涂层,在维修之后必须重新涂装。

机械解决方案主要通过保护罩和夹具密封法兰以及法兰面的间隙,通常为不锈钢或塑料材质配有橡胶密封条。这种保护方式比较死板,不具有灵活性,需要存储与各种尺寸的法兰完全匹配的外罩或夹具。

另一种常用的方案是使用胶带或半固态防腐带,例如矿脂胶带、蜡质或弹性聚合物的包扎带。卷状包装的胶带通过缠裹在基材表面进行保护。由于半固态聚合物的防水性较好,这种保护方式可以提供可靠的防腐保护。但是,如果法兰外形复杂,这种材料不仅耗时而且施工困难。在需要拆装螺栓的时候,材料相对柔软、切割方便,但在拆装后很难重新密封并恢复原有的保护,一般需要重新施工。

热熔性塑料是市场上较新的保护方式,实质上是一种高温加热的蜡状可熔性聚合物,通过专业热熔设备喷涂到基材表面上。这种保护方式的优势在于可再熔并且可以重复利用,也为法兰保护提供了具备成本效益的解决方案。然而,此方式还需要动火作业、专业设备以及施工服务,虽然可以重新利用,但是在检修时不易打开和密封。

市场上还有一种新的法兰保护是带有气相缓蚀剂的聚合物密封袋,可以将法兰完全包裹起来。密封袋的成分是由低渗透性聚合物及缓蚀剂蒸汽(和干燥剂)组成。它安装便捷,但是袋子的两端仅用胶带密封,而不是采用持久有效的机械粘结。袋子内部存在大面积的蒸汽空间,这就意味着会聚集大量的水分,缓蚀剂也会在一段时间内被消耗掉。

法兰腐蚀防护——可剥离涂层

贝尔佐纳推出了一套全新的可剥离涂层概念,贝尔佐纳3411(封装膜)系统是为法兰、紧固件以及相关的管道提供保护而专门设计的。

贝尔佐纳的研发化学师,Ruckseeta Patel,对此项新技术评论到:“我们巧妙地运用聚合物的化学作用,研发了这套既坚韧,又具有足够弹性的系统,它可以被用力向后剥离却不会撕裂。该解决方案特点是既有橡胶的弹性,但同时又采用了全新技术,完全不含异氰酸酯和有毒金属催化剂。该系统可以粘结在手工处理的基材上,无需动火作业,使得施工安全简便。”

贝尔佐纳该系统采用8411缓蚀剂作为底胶,提供整体的腐蚀保护,同时涂层自身具有很强的粘结性,可以排除系统内的任何水分。

该系统耐腐蚀性能已经通过盐雾测试证实,通过将样本持续放置在盐雾环境中来评估涂层的抗腐蚀性。盐雾箱将5%的氯化钠溶液转化为35°C (95°F) 的高温盐雾。测试样本为组装的法兰连接,一侧为裸钢,一侧涂有贝尔佐纳的涂层系统。

将样本暴露在盐雾环境中持续1000小时,密封系统下面未发现任何腐蚀迹象。与之相比,法兰另一侧的裸钢部分出现严重腐蚀。

为了确保端口能够持久地密封并排除湿气,该系统需要具备极佳的粘附力,尤其要与人工处理的表面能紧密粘附在一起。根据美国材料测试协会标准ASTM D429/ISO8510-1 St 2在经过手工表面处理的3种不同基材上进行粘附力测试,测试结果表明所有基材都为粘着失效。

脱模性能与弹性

该系统的另一特点是施工人员可以很方便地操作紧固件。当需要维修的时候,只需用刀片插入法兰面空隙间的密封膜,顺着法兰的圆周划开。然后将密封膜分成两半,也可以将其与塑料帽一同向后拨开,露出法兰与螺栓。在维修完成后,可以再将密封膜折回到原有的位置。

检修时将密封系统割开

为了满足可剥离的特性,密封系必须既坚固又具有弹性。拉伸强度、延伸强度及撕裂强度的测试根据美国材料测试协会标准ASTM D412/D624严格进行。

需要重新密封的时候,法兰圆周必须进行清洁处理,清除所有的灰尘、油脂以及表面的污染物。然后使用贝尔佐纳3411刷涂在切开的保护系统圆周上,进行简单快捷的修复保护。

确保设备的可靠运行是许多行业所面临的艰巨挑战。市场需要更多有效的防腐保护系统。针对法兰防腐问题,虽然市场上已有不同的解决方案,但是大多数的方案无法同时具备极佳的防腐保护、简便的安装、适合各种法兰尺寸与形状、检修方便这些性能。2014年上市的贝尔佐纳密封膜系统经过精密的研发,可以同时满足法兰防护的全部要求。该系统为法兰连接的检修与监控提供了新颖独特的解决方案。

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