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1、1复合管技术改造项目可行性研究报告一、腐蚀的普遍性及严重性腐蚀一般是指金属接触大气或某种有腐蚀性的化学物质所形成的氧化现象，这种现象无处不在、无时不有。腐蚀可使钢材在一定时期内由表及里逐层渗透，直至全部变成氧化粉。按腐蚀过程的机理分，金属的腐蚀有化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀；按腐蚀的形态分有点蚀或面蚀。而腐蚀的速度则根据金属的的材质和所接触的腐蚀介质而有快慢之分，严重的腐蚀可达到 1.3mm/a，也就是说一块 5 mm 厚的碳钢板在两年左右的时间就会被腐蚀穿孔而报废，可见腐蚀的严重性。因腐蚀造成的直接经济损失也是惊人的。据美国国家腐蚀工程师协会（NACE ）在二 00 二年进行的调查，腐蚀作
2、用对美国基础设施或产品造成的直接经济损失相当于美国当年国内生产总值的 3.1%，大约为 2760 亿美元。在中国腐蚀也同样很严重，据中国工程院化工、冶金与材料学部主持的“中国与自然环境腐蚀问题调查与对策”咨询项目，于二 00二年十一月公布的数据，按照国民经济收入与产出表的方法来分析腐蚀损失额，每年可达 4979 亿人民币，约占当年中国国内生产总值的 5%，这是让人为之惊叹的数据，而这类损失又大量地发生在石油化工行业，特别是在油气田的开发生产中，从油水井到管道都会遭受严重腐蚀，造成巨大的经2济损失。以中原油田为例，其生产系统平均腐蚀速度高达1.5-3.0mm/a,点腐蚀速率高达 5-15mm/a
3、。一九九三年其生产系统管线溶器腐蚀穿孔 8345 次，更换油管 590000m，直接经济损失 7000 多万元，间接经济损失近两亿元。上述这些数据表明，腐蚀已成为国民经济发展中不可忽视的严重制诰。二、 防腐措施面面观腐蚀巨大的危害性而给防腐业带来了巨大市场，因而就有各种防腐措施的不断涌现，按材料本身的性能分，有无机材料、有机材料、金属材料和复合材料。有机材料一般是指高分子涂料，它是防腐市场的主流，因其化学稳定性好，工艺易实现且成本低，占具着市场绝对优势。它也有一定的局限性，一是它耐热性能差，一般的涂料耐热都在 80以下，因此不适应温度较高的环境；二是对基材表面预处理要求苛刻，稍有不慎，就会造成
4、局部裂纹、翘皮等现象；三是整体强度低，对于拉伸、震颤、弯曲等频繁动作的环境，它很容易裂纹、断裂。无机材料用的较多的是陶瓷，一般采用热喷涂工艺施工，它的优点是抗磨。硬度高耐磨损是它的独到之处；二是耐温高，可在 800左右的环境下长期工作；三是耐腐蚀，除了 H2F 外的其它酸碱环境它都有很好的稳定性，但它的致命弱点是脆性强、容易碎裂，从而严重影响了使用寿命。因此它一般用在温度高、磨损严重的环境。另外它的3工艺决定了表面微孔较多，虽然也有封孔措施，但对于腐蚀性强的环境仍不适应。金属涂层一般是指合金粉沫类涂层，它的突出特点是耐温高、抗磨损、抗热腐蚀性好，但它的成本太高，大面积使用受到了限制，也只能用在
5、冶金或特别高温的环境。复合材料一般是指两种以上材料以粘接组合而成的防腐层，最常见的也是应用最普及的就是玻璃钢，它是在长期使用中证明了的防腐性能较好且寿命较长的一种很有发展前景的材料。它的特点：其一是整体性好。它是以防腐较好的高分子树脂为粘接剂，把玻璃纤维或玻璃纤维布按设定的层数粘合而成，它可以说是有骨有肉的整体，不易裂纹、不易变形；其二是密度低。一般为 1.6-1.9t/m3；其三是防腐性能好。只要有针对性地选择好树脂，防腐寿命可达几十年；其四是耐温高。可在 100以上。它的弱点是韧性较差、抗冲击强度低、不耐磨。综上所述，每种材料都有独到的优势，同时也有其明显的弱点，任何一种材料都不可能适应所
6、有的环境，只有根据不同应用环境，有针对性的选择适宜的材料，才能发挥材料本身的优势。三、 不锈钢材料的性能特点不锈钢是指耐腐蚀性很好的奥氏体铬镍不锈钢，它之所以耐腐蚀是在它的表面上有一层以 Cr2O3 为主的保护性很强4的钝化膜，其一是这种钝化膜很薄，一般只有十微米左右；其二是这种钝化膜的比重大于其体的比重，这层薄膜致密性决定了它难被腐蚀介质击穿而腐蚀肌体；其三是这个钝化膜的铬浓度比基体高出三倍以上，从而增强了抗腐蚀的性能。奥氏体铬镍不锈钢是是不锈钢家族的一个大类，可以根据它接触的腐蚀介质的强弱选择不同档次的材质，解决好性价比的问题，也可以根据腐蚀介质的腐蚀特点定制具有特殊组份含量的材质，有针对
7、性地解决腐蚀问题，比如说一般性腐蚀环境，腐蚀速度在 0.5-1mm/a 的可选用 304 标号的材质,即可大大延长使用寿命；而腐蚀速度在 1mm/a 以上的较强的腐蚀环境，最低要选择 316L 标号的材质才能满足防腐需要。总之，要根据具体情况去选择适宜的材质，从而满足防腐蚀的使用要求。四、 碳钢管内衬不锈钢复合管同样规格的碳钢管与不锈钢管在价格上差异较大，后者一般要高出前者几倍甚至几十倍，而单独使用不锈钢会大大增加投资成本，也不经济，因此采取二者复合使用，把碳钢管与腐蚀介质隔绝，既利用了碳钢管的强度特性又发挥了不锈钢管抗腐蚀的特殊作用。这种优势互补、强强联用的特点，可谓既经济又实用。这种复合管
8、在绝大多数领域内能完全代替纯不锈钢管，具备耐高温、耐高压、耐腐蚀的特性，在石油、化工、市政领域拥有广阔的使用空间，而成本只相5当于纯不锈钢管的三分之二，既节约了资源，又降低了成本，是一种节能环保的新型复合管材。原有的内衬不锈钢复合钢管的复合技术为：爆燃法、滚压法和拉撑法。爆燃法需要大量设备投入，繁琐的工序需要大量的工时，其工艺是将不锈钢内胆穿入碳钢管后，将两层管体之间的空间和不锈钢管内部抽成真空状态，然后将可燃性气体注入不锈钢管内部，在管体的两端加热，使其达到气体爆燃所需的温度从而引爆气体。利用这种爆燃后的内压将不锈钢管撑胀贴附于碳钢管内壁，在这个瞬时过程中，碳钢管会产生径向弹性变形，同时，薄
9、壁不锈钢管难耐屈服压力的作用，将沿径向产生永久塑性变形，当碳钢管达到弹性变形极限回弹时，会紧紧裹包在不锈钢管外圆，从而实现二者紧密的过盈复合。由于管体的大小不一致，加上输入的可燃性气体的量相当不好控制，爆燃法具有相当的危险性，并且废品率较高；爆燃法有大量二氧化碳气体排放，对环境有一定程度的影响。爆燃法存在燃气、助燃气使用和储存的安全问题。 滚压法和拉撑法是采用机械扩撑不锈钢内胆使其产生塑形变形与碳钢管复合，这种工艺会在不同程度损坏不锈钢管壁氧化膜，降低不锈钢的耐腐蚀性，复合界面的剪切强度也不是很理想。滚压法和拉撑法需要大量的工时，工作效率比较低，要耗费大量电力。6我公司技术部门与关联技术研究所
10、一起研究，在原生产线基础上做技术改造，采用一种新型的水压工艺，本工艺所要解决的技术问题是：内衬不锈钢复合钢管在生产过程中，取消一些耗能高，危险性大的程序，降低能耗相应的也降低生产成本；提高生产效率；降低危险性；提高产品品质；降低废品率；保持不锈钢耐腐蚀性，延长钢管的使用寿命。技改后的生产工艺比技改前的生产工艺节省了：焊接、喷砂除锈、抽空、发泡浇铸、引爆及加热程序，节约耗电500 万千瓦时，节省液化天然气 40 万立方米，节能率达 30%左右。水压复合工艺简单高效，利用水比气体均压能力强的原理，达到更好的复合效果，二者复合的界面剪切强度0.48Mpa,保证产品的可靠性、紧密性。复合工序中在不锈钢
11、钢管内注水升压代替引爆可燃气体升压膨胀，其优点：节省大量的设备投入和电力，水质为普通生活用水，可循环使用；由于管体不需要加热，即省电又可大大缩短生产工时，同时每年节约 40 万立方米液化天然气， 提高生产效率；由于水压是逐步升高且随时可控，降低生产过程中的危险性；省去爆燃环节，避免燃气和助燃气体存放问题和使用费用，达到降低生产成本的目地；相对于滚压法和拉撑法，不与不锈钢表面的氧化膜硬接触，保护了不锈钢表面的氧化膜，从7而保持不锈钢的耐腐蚀性，延长不锈钢使用寿命。此复合工艺的独到之处，是其它复合工艺无法效仿的。双金属复合管还有如下特点：一是整体性好，作为一个完整的管体不会像普通涂料喷涂层一样出现
12、龟裂、翘皮等局部“病变”；二是它有比一般碳钢管更好的冲击韧性，不怕弯曲、不怕震颤；三是表面光滑，不易附挂异物，能有效避免结垢而造成的垢下腐蚀；四是联接方便，不仅可以采取法兰连接，而且可以随意焊接；五是两种金属的线膨胀系数接近，不会因轴向伸缩而破坏复合界面的结合强度，具有有效的伸缩同步性。五、市场前景预测：石油化工行业是防腐业的主战场，尤其是石油行业全国十几个油田除新疆油田外其它都已进入中后期开采，污水回注是二次采油的重要工艺，而污水回注所用的地面钢管和井下钢管结垢腐蚀严重，快的一年多，慢的也不过两三年就会因腐蚀失效而报废。造成的直接或间接的损失惊人。近几年来，各油田也不泛尝试过一些防腐措施，比
13、如各种涂层，但因钢管内表面予处理很难满足喷涂的要求 ，涂层往往粘着力不均匀经常出现局部翘皮 脱落等导致钢管腐蚀穿孔，不仅增加了停产作业的费用，而且使钢管失效报废。全国腐蚀结垢严重的采油区块，注水井、注 CO2 井及注聚合物井，共有 50000 余口，其中大庆、胜利两个油田就占8有 28000 多口。按每口井平均井深 2200m 计，全行业约有8000 多万米注水管期待防腐。假如有 20%的防腐工作量，就会制造 3 亿多元产值的商机。这是注水系统存在着的一笔巨大的潜在效益。其次是全国油田地面输油管网，据不完全统计，全石油行业这类集输管线有 6000 多万米，这块市场远大于井下油管的量。只要有针对
14、性的选准内衬层材质，将会创造巨大的效益。全国石油化工企业也存在着高温腐蚀的问题，这也是一块不可忽视的巨大市场。随着社会经济的飞速发展和人们健康意识的不断提高，城镇供水供暖管线和市政消防系统已开始采用不锈钢内衬复合管，这一块市场比石油行业要大的多，一栋 6 层 60 户的住宅楼，大约需要 1 万多米管线，全国这样的楼要比油田多的多。当我们的市场份额达到 15%时，效益就是巨大的。因此，不锈钢内衬复合管不仅石油工业需要而且城市建设也大量需要。根据投资效益分析结果看，技改后的新型复合管内衬不锈钢复合管回报率高，即节能又降低成本是一个利国利企的好项目，会成为企业一个新的效益增长点。我们也诚挚的欢迎国内外有识之士与我们共同携手开发市场，让该技术尽快服务于社会，造福于社会，共同为防腐事业做贡献。
