一种防腐隔热耐磨复合涂层和管道的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防腐隔热耐磨复合涂层和一种管道。
【背景技术】
[0002] "十二五"节能减排政策要求单位国内生产总值能源消耗减少16%，相当于需要减 少约6. 7亿吨标准煤的使用。为实现节能减排，减少能源消耗，对目前石油和地热管道进行 隔热防腐处理显得尤其重要。然而，据报道，国内在石油开采领域中对采油管道内壁隔热防 腐的处理寥寥无几。在原油开采过程中，为了防止原油在管道内壁形成结蜡堵塞管道，需要 利用电加热燃烧加热原油保持原油温度在其析蜡温度之上。在地热能的应用领域也同样急 需对管道进行隔热防腐处理。地热水从地下两千多米抽出至地表，流入换热器，在软水期间 不断通过铁管向周围环境散热。北方供暖季节，环境温度较低，管道散热损失巨大。除了对 管道进行绝热之外，还应兼顾防腐耐磨等性能。例如，在原油采油管道和地热管道内，采出 物或运输物通常为多种物质的混合物，具有很高的腐蚀性和磨损性。在长期使用中，如果不 采取防腐耐磨处理，则易被损坏，给企业和社会造成极大的经济损失。
[0003]目前原油开采管道及地热管道绝热防腐处理情况不一，多数采油、地热管道内壁 未处理，少数管道内壁处理的方法为内涂或内衬防腐涂层，但不具备隔热功能。在其他用 途的管道上，例如原油运输管道，其外壁隔热防腐处理较为广泛，而内壁隔热防腐处理仍较 少。这些处理方法所使用保温材料主要集中于聚酰胺泡沫、岩棉纤维、中空玻璃微球等几大 类，这些保温材料中具有许多空隙结构，可以降低导热系数和热辐射传导。防腐材料则一般 为环氧树脂层或聚烯烃层。
[0004]CN101469802A公开了一种防腐复合管道，在钢管的内侧粘贴一层厚度为l-8mm的 玻璃钢内衬。所述防腐复合管道具有防腐、防垢、隔热等优点，但是由于玻璃钢内衬与钢管 的热膨胀系数差异较大，附着力不佳，易导致内衬开裂、脱落。CN102052543A公开了一种复 合聚乙烯粉末热喷涂石油天然气管道防腐涂层，其中，该防腐涂层是在石油天然气管道的 内壁或者外壁依次热喷涂低温固化环氧粉末、热熔共聚物胶、改性PE/PP粉末三种涂料，在 石油天然气管道的内壁或者外壁上形成共混界面的防腐涂层。该防腐涂层具有防腐性好、 附着力高、涂覆效率高等优点，但是其绝热效果却不佳，且在采油井下l〇〇°C以上的环境下 容易软化。CN102705595A公开了一种保温防腐承高压特种钢管，该管材包括钢管、钢管的内 壁表面设有内涂塑层、钢管的外壁表面设有外涂塑层，所述内涂塑层和外涂塑层为聚乙烯 涂层或者环氧树脂涂层，在内涂塑层的内部表面设有内保温涂层，所述内保温涂层的主要 成分为纳米陶瓷空心微珠、硅酸铝纤维、二氧化硅纳米气凝胶、丙烯酸乳液、增强玻璃纤维、 氢氧化钙、纳米金属氧化物隔热因子、硅酸钠、苯丙乳液、磷酸铝、钛白粉渗透剂、甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚羧酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠、丙二醇丁醚、矿棉、岩棉、轻 质骨料、高岭土、高铝硅酸铝棉、聚丙烯酰胺。此外，内涂塑层和外涂塑层为聚乙烯涂层或环 氧树脂涂层。该管材的施工过程比较繁复、成本较高且涂层机械强度也较低。
[0005] 因此，亟需开发一种包括同时兼具防腐性能、隔热性能和耐磨性能的复合涂层。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了克服现有的复合管道不能同时兼具防腐性能、隔热性能和耐 磨性能的缺陷，而提供一种能够兼具防腐性能、隔热性能和耐磨性能的防腐隔热耐磨复合 涂层以及包括所述防腐隔热耐磨复合涂层的管道。
[0007] 本发明提供了一种防腐隔热耐磨复合涂层，其中，所述防腐隔热耐磨复合涂层包 括依次层叠的防腐层、隔热层和耐磨层，所述隔热层由隔热材料形成，所述隔热材料含有中 空纤维和多孔材料。
[0008] 此外，本发明还提供了一种管道，其中，所述管道包括金属芯材以及设置在所述金 属芯材内壁上的上述防腐隔热耐磨复合涂层，且所述防腐隔热耐磨复合涂层中的防腐层与 金属芯材接触。
[0009] 在所述防腐隔热耐磨复合涂层中，一方面，中空纤维和多孔材料均具有较低的导 热系数，因此，将这两种物质复配使用形成的隔热层具有非常优异的保温性能。另一方面， 所述防腐隔热耐磨复合涂层巧妙地利用了防腐层、隔热层和耐磨层这种三明治结构，这种 特殊的结构进一步提高了涂层的保温性能。此外，所述防腐层和耐磨层的存在将使得所述 防腐隔热耐磨复合涂层在具有优异保温性能的基础上，还具有较好的防腐性能和耐磨性 能。
[0010] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0011] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0012] 本发明提供的防腐隔热耐磨复合涂层包括依次层叠的防腐层、隔热层和耐磨层， 所述隔热层由隔热材料形成，所述隔热材料含有中空纤维和多孔材料。
[0013] 本发明对所述隔热材料中的中空纤维和多孔纤维的含量没有特别地限定，例如， 以所述隔热材料的总重量为基准，所述中空纤维的含量可以为20-90重量％，所述多孔材料 的含量可以为10-80重量％。此外，为了使得两者协同配合起到更好的保温作用，优选地，以 所述隔热材料的总重量为基准，所述中空纤维的含量为40-75重量％，所述多孔材料的含量 为25-60重量％。
[0014] 所述中空纤维的种类可以为本领域的常规选择，可以为现有的各种轴向具有细管 状空腔的化纤，例如，可以为中空玻璃纤维、中空陶瓷纤维和中空聚合物纤维中一种或多 种。其中，所述中空聚合物纤维中的聚合物可以为聚乙烯、聚丙烯、聚酯(如聚对苯二甲酸乙 二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)、聚乳酸、聚芳酰胺、聚酰亚胺、 聚醚酰亚胺、聚对苯撑苯并双恶唑、聚醚醚酮和苯酚-甲醛树脂中的一种或多种。
[0015] 此外，如上所述，所述中空纤维是指纤维轴向具有细管状空腔的化纤。为了使得所 述防腐隔热耐磨涂层在具有较高的防腐性能、隔热性能和耐磨性能的前提下，还具有较高 的力学强度，所述中空纤维优选为3-30分特，更优选为5-15分特；中空率优选不低于20%， 更优选为20-50%。所述中空纤维可以以中空纤维短丝的形式使用，也可以以中空纤维织物 (如纺织布、无纺布等）的形式使用。其中，当以中空纤维短丝的形式使用时，所述中空纤维 的长度可以为32-64_。此外，所述中空纤维内部可以是真空的，也可以填充有空气和/或 惰性气体，如氮气、氩气等中的一种或多种。在本发明中，所述真空并不是指绝对的真空，而 是指绝对压力在20Pa以下。
[0016] 本发明对所述多孔材料的孔径和孔隙率没有特别地限定，例如，所述多孔材料的 平均孔直径可以为5-200nm，孔隙率可以为80-99%。此外，为了更有利于所述防腐隔热耐磨 复合涂层保温性能的进一步提高，所述多孔材料的平均孔直径优选为30-100nm，孔隙率优 选为90-97%。在本发明中，所述平均孔直径可以通过扫描电子显微镜测得，孔隙率可以通过 压汞法测得。
[0017] 根据本发明，所述多孔材料可以为现有的各种具有多孔结构且能够提高保温性能 的材料