材變形對(duì)3PE防腐鋼管防腐層性能的影響
多年的應(yīng)用實(shí)踐證明，3PE防腐鋼管防腐層技能相對(duì)付其他管道防腐層技能具有明顯的上風(fēng)。我國(guó)的3PE防腐鋼管防腐層技能顛末十多年的應(yīng)用生長(zhǎng)已到達(dá)了較高的程度，是油氣管道防腐蝕涂層的首選技能。然而管道顛末的地質(zhì)環(huán)境非常龐大，地動(dòng)、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害都大概會(huì)引起管道的變形，在這種環(huán)境下，3PE防腐鋼管防腐層的性能將產(chǎn)生什么樣的變革，是腐蝕控制和寧?kù)o生產(chǎn)辦理必須相識(shí)的。為此，我們?cè)囼?yàn)研究了基材在差別變形條件下3PE防腐鋼管防腐層的性能，闡發(fā)了基材變形對(duì)付3PE 防腐層性能的影響。
1 試驗(yàn)要領(lǐng)
1.1 試件準(zhǔn)備
3PE防腐鋼管防腐層試件取自現(xiàn)實(shí)工程應(yīng)用的制品3PE防腐鋼管，防腐層為增強(qiáng)級(jí)。試件尺寸為400 mm100 mm（長(zhǎng)為鋼管的軸向），基材壁厚為9mm，防腐層均勻厚度為3.75mm。
1.2 拉伸變形試驗(yàn)
儀器為WE-1000 質(zhì)料全能試驗(yàn)機(jī)；試件的名義標(biāo)距為150mm。拉伸時(shí)監(jiān)控標(biāo)距的位移，到達(dá)設(shè)定位移時(shí)制止拉伸。
1.3 彎曲變形試驗(yàn)
儀器為DLY-30 質(zhì)料全能試驗(yàn)機(jī)，三點(diǎn)彎，彎芯直徑90 mm。
1.4 防腐層性能試驗(yàn)
將防腐層試件舉行差別程度的拉伸和彎曲變形后，根據(jù)SY/T0413-2002《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技能尺度》中的附錄G、附錄B、附錄H 劃定的根本試驗(yàn)要領(lǐng)分別舉行剝離強(qiáng)度、陰極剝離和抗打擊性能的檢測(cè)試驗(yàn)。 2 效果與討論
2.1 3PE防腐鋼管防腐層的剝離強(qiáng)度性能
2.1.1 拉伸變形條件下的涂層剝離強(qiáng)度
對(duì)差別拉伸變形條件下的3PE防腐鋼管防腐層試件的剝離強(qiáng)度舉行測(cè)試， 試驗(yàn)效果見(jiàn)圖1。 圖1 評(píng)釋白3PE防腐鋼管防腐層的剝離強(qiáng)度隨變形量的增大而低落， 在10%的拉伸變形內(nèi)剝離強(qiáng)度降落較大，大于10%以后低落趨緩，變形量大于13%后，涂層的剝離強(qiáng)度低于SY/T 0413-2002 尺度要求的≥70 N/cm。
通過(guò)對(duì)剝離試驗(yàn)試件的視察，發(fā)明隨著拉伸變形量的增大，剝離面從膠層內(nèi)部漸漸遷徙到膠層和粉末涂層的界面，爾后再進(jìn)入粉末涂層和基材界面。這一征象闡明：隨著變形量的增大，多層粘接的最小力終極出如今環(huán)氧粉末涂層和基材的附著界面，也便是說(shuō)，大的變形終極會(huì)導(dǎo)致3PE防腐鋼管涂層團(tuán)體剝離。
2.1.2 彎曲變形條件下的涂層剝離強(qiáng)度
對(duì)3 種3PE防腐鋼管防腐層試件舉行了差別彎曲變形條件下的涂層剝離強(qiáng)度測(cè)試，試驗(yàn)效果見(jiàn)圖2。 圖2 評(píng)釋?zhuān)篈防腐層的剝離強(qiáng)度隨彎曲角度的增大而降落，在彎曲≤30時(shí)，涂層的剝離強(qiáng)度降落較快， 彎曲＞30后，涂層的剝離強(qiáng)度降勢(shì)趨緩，且根本低于尺度值70 N/cm。B 和C 兩種體系3PE防腐鋼管防腐層彎曲后的剝離強(qiáng)度效果評(píng)釋?zhuān)?在10、15、20差別彎曲角度下， 涂層的剝離強(qiáng)度全部低于尺度要求，而且小于A 涂層體系在雷同彎曲條件下的剝離強(qiáng)度。3 種3PE防腐鋼管防腐層在雷同彎曲角度下的剝離強(qiáng)度效果反應(yīng)出：初始剝離強(qiáng)度值越大，彎曲粉碎后防腐層的剩余性能越好。別的，3種3PE防腐鋼管防腐層的剝離地區(qū)的表觀征象也存在明顯差別，A 防腐層的剝離是內(nèi)聚剝離，B 和C防腐層的剝離是無(wú)內(nèi)聚剝離。
2.1.3 剝離強(qiáng)度與涂層復(fù)合布局的干系
剝離強(qiáng)度反應(yīng)的是多層質(zhì)料間的附著本領(lǐng)，3PE防腐層試件包羅4種質(zhì)料和3個(gè)質(zhì)料界面：FBE 和鋼、膠和FBE、膠和PE。測(cè)試3PE防腐鋼管防腐層試件的剝離強(qiáng)度時(shí)，剝離面是多層質(zhì)料粘結(jié)力最小處。
3PE防腐層試件構(gòu)成及層間作用如圖3 所示。一樣通常環(huán)境下，3PE防腐鋼管防腐層試件的剝離面在膠層內(nèi)部（內(nèi)聚粉碎），也有在膠和FBE 界面的環(huán)境（無(wú)內(nèi)聚粉碎）。這分別對(duì)應(yīng)于兩種環(huán)境： （1） PE和膠、FBE和鋼及膠和FBE的層間附著力大于膠自身的強(qiáng)度。
（2） PE和膠、FBE和鋼的附著力大于膠和FBE 的附著力，而膠和FBE 的附著力小于膠自身的強(qiáng)度。因而，膠的堅(jiān)固性和膠與FBE 的附著力是3PE防腐層剝離強(qiáng)度的要害影響因素。
3PE防腐鋼管防腐層試件拉伸變形后，層間附著力均降落。從試驗(yàn)效果看，隨著變形的增大，剝離面漸漸從膠層內(nèi)部轉(zhuǎn)移到膠層和FBE 層的粘結(jié)面，終極到達(dá)FBE 和鋼的粘結(jié)面，這闡明固然層間的附著力均降落，但FBE 涂層和鋼的附著力降落最快，到達(dá)某一變形量時(shí)（差別的3PE體系其變形量差別）， FBE 層附著在膠層上從鋼外貌剝離。因而，從剝離強(qiáng)度性能變革方面來(lái)闡發(fā)，影響3PE 防腐層抗變形本領(lǐng)的要害性能有3 方面： 膠的強(qiáng)度、膠與FBE的附著力和FBE與鋼的附著力。
2.2 3PE防腐鋼管防腐層的陰極剝離性能
2.2.1 拉伸變形條件下的涂層陰極剝離性能對(duì)差別拉伸變形條件下的3PE防腐鋼管防腐層試件的陰極剝離性能舉行測(cè)試，試驗(yàn)效果見(jiàn)圖4。 試驗(yàn)效果評(píng)釋?zhuān)?隨著變形量的增大，涂層的陰極剝離值明顯增大。
2.2.2 彎曲變形條件下的涂層陰極剝離性能
對(duì)3 種3PE 防腐層試件舉行了差別彎曲變形條件下的涂層陰極剝離測(cè)試，試驗(yàn)效果見(jiàn)圖5。
A、B 和C 3 種體系3PE 防腐層彎曲后的陰極剝離試驗(yàn)效果評(píng)釋?zhuān)弘S著變形量的增大，涂層的陰極剝離值明顯增大。初始陰極剝離性能好的A，變形后的性能好于B、C。
2.2.3 陰極剝離性能與涂層復(fù)合布局的干系
陰極剝離歷程中，在陰極電流作用下，氧被還原天生OH-；或H2O離解天生H+，H+ 在陰極得到電子，形成初生態(tài)氫，這兩個(gè)陰極反應(yīng)都使陰極地區(qū)形成過(guò)剩的OH-，造成堿性環(huán)境。陰極區(qū)pH 值升高，大量的OH- 遷徙至金屬/防腐層接壤面，腐蝕界面的聚合物，或使與防腐層粘結(jié)的基體金屬氧化物層溶解， 低落聚合物與金屬的附著力，從而使防腐層產(chǎn)生剝離——— 陰極剝離。3PE 防腐層中只有FBE涂層直接附著在基材外貌，F(xiàn)BE涂層的附著力是包管3PE 防腐層耐陰極剝離性的要害因素。
從前面的闡發(fā)可知，變形對(duì)3PE防腐鋼管防腐層中FBE 層和鋼的附著力粉碎最大，因而變形對(duì)付3PE防腐鋼管防腐層的陰極剝離性能影響較大。
2.3 3PE 防腐層的抗打擊性能
對(duì)差別拉伸變形條件下的3PE防腐鋼管防腐層試件舉行打擊強(qiáng)度測(cè)試，效果評(píng)釋?zhuān)?2%以內(nèi)的變形對(duì)3PE防腐鋼管防腐層的抗打擊性能的影響不大。
對(duì)3 種3PE防腐鋼管防腐層試件舉行了差別彎曲變形條件下的涂層打擊強(qiáng)度測(cè)試，效果評(píng)釋?zhuān)簭澢?5以內(nèi)的變形對(duì)3PE防腐鋼管防腐層的抗打擊性能影響不大。
3 結(jié)論
（1） 在試驗(yàn)的變形量?jī)?nèi)，變形對(duì)付3PE防腐層的剝離強(qiáng)度和陰極剝離性能的影響較明顯，對(duì)付抗打擊性能的影響不明顯。
（2） 變形對(duì)付3PE防腐鋼管防腐層的層間附著力的影響較大，對(duì)底涂層FBE 與基材的附著力影響最大。
（3） 3PE防腐鋼管防腐層的剝離強(qiáng)度隨變形量的增大而低落，防腐層的初始剝離強(qiáng)度越好，防腐層的抗拉伸、彎曲變形本領(lǐng)越好。
（4） 3PE防腐鋼管防腐層的陰極剝離值隨著變形量的增大而明顯增大，防腐層的初始陰極剝離性能越好，防腐層的抗拉伸、彎曲變形本領(lǐng)越好。