專利名稱：管道修復(fù)用注入有機材料及其制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸油、輸氣管道修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采用卡具卡住管道破裂處，在卡具與管道之間注入有機材料的管道修復(fù)作業(yè)中，使用的一種有機材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，輸油、輸氣管道數(shù)量越來越多，投入運行周期越來越長，又由于多種原因造成管道腐蝕穿孔、開裂和爆破等事故也相應(yīng)增多。因此，在輸油、輸氣管道發(fā)生緊急破裂事故時，如何快速搶修已經(jīng)成為一個具有經(jīng)濟價值和社會意義的問題。
通常管道搶修采用傳統(tǒng)的割管、更換管道技術(shù)，費力、費時、浪費材料，難以達到快速恢復(fù)油氣輸送生產(chǎn)的目的。因此，輸油、輸氣管道技術(shù)人員發(fā)明了許多管道堵漏裝置和堵漏方法。如中國專利，公告號為1031663，名稱為修復(fù)管道局部損壞的方法，公開了一種利用套筒來修復(fù)管道局部損壞的方法。將兩個圓筒形半殼放在并連接管道的外面，在管道的周圍形成一個圓筒形的套筒，套筒兩端放置密封件，在管道的損壞部分的周圍形成一個壓力密封的內(nèi)部空間。然后將樹脂混合物注入內(nèi)部空間，使該空間填滿樹脂混合物。在樹脂硬化過程中，套筒和管壁的應(yīng)力釋放能使樹脂收縮得到補償，由此獲得套筒，硬化的樹脂套層和管道之間的連續(xù)性。其所使用的注射樹脂是可買到的多種樹。例如，胺固化劑共同使用的液態(tài)環(huán)氧樹脂，或與能夠產(chǎn)生自由基的通常是從有機過碳酸鹽、過氧化物和過氧化氫選擇出的在內(nèi)部空間進行聚合反應(yīng)的聚合催化劑共同使用的丙烯酸類、乙烯基或烯丙基液態(tài)單體。這種方法的優(yōu)點是能在短時間內(nèi)將管道修復(fù)，不中斷正常使用，不焊接現(xiàn)有的管道。但是，其所使用的注射樹脂是市場可買到的多種樹脂，使用效果存在問題。如固化后的韌性、抗壓強度、與金屬粘接的強度、固化前后的收縮率和固化成型速度等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種管道修復(fù)用注入有機材料及其制備方法，利用事先已經(jīng)預(yù)制好的夾具，當管道停輸氣以后，快速往夾具與管道之間灌注本發(fā)明有機材料，達到快速搶修管道的目的。該材料具有凝固后韌性好、抗壓強度高、與金屬粘接的強度高、固化前后的收縮率極低、產(chǎn)品不含可揮發(fā)性組分、固化過程中不會產(chǎn)生暴聚現(xiàn)象、產(chǎn)品固化成型速度快等性能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是管道修復(fù)用注入有機材料分為基料和固化劑兩組材料，兩組材料分別配制。其配方如下A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂25％～45％；液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 25％～35％；液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～30％；無機填料 5％～10％；氣相法二氧化硅 5％～10％。
B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％；聚酰胺類固化劑20％～30％；改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
管道修復(fù)用注入有機材料的優(yōu)選配方為A、基料優(yōu)選配方各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂 30％～40％；液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體25％～35％；液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～25％；無機填料 8％～10％；
氣相法二氧化硅 7％～9％。
B、固化劑優(yōu)選配方各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％；聚酰胺類固化劑 20％～30％；改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
在上述管道修復(fù)用注入有機材料配方中，所述的液態(tài)改性聚氨酯彈性體包括液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體或液態(tài)端羧基聚氨酯彈性體。
在上述管道修復(fù)用注入有機材料配方中，所述的無機填料可以是經(jīng)偶聯(lián)劑處理的石英粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的鈦白粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土或經(jīng)偶聯(lián)劑處理的絹云母粉。
無機填料經(jīng)偶聯(lián)劑處理，其偶聯(lián)劑處理無機填料方法是本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)。所以，在此不作詳細說明處理方法，僅是采用這種方法處理過的無機材料。
管道修復(fù)用注入有機材料的制備方法分為基料和固化劑分別配制。
1、基料的制備將液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂、液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體、液態(tài)改性聚氨酯彈性體和氣相法二氧化硅按配比加入到真空高速分散機的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到1100～1300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20～40分鐘，按配比加入無機填料，再攪拌20～40分鐘，抽真空。在抽真空狀態(tài)下攪拌1.5～2.5小時。攪拌過程中須確保溫度不超過75℃。
2、固化劑的制備將改性脂肪族胺類固化劑、改性環(huán)脂肪族胺類固化劑和聚酰胺類固化劑按配方量加入到高速分散機的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到550～650轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌50～70分鐘即可。本過程在常壓下進行，攪拌過程中溫度不超過60℃。
管道修復(fù)用注入有機材料的現(xiàn)場使用方法在需要修復(fù)管道上固定好套管卡具。將泵出料軟管口連接到套管底部注入口；按使用要求將基料和固化劑分別準確稱重，按基料和固化劑的質(zhì)量比100∶19放入容器里攪拌均勻；將泵進料軟管插入容器內(nèi)，啟動泵電機連續(xù)注液；當排氣口溢出料后，停止泵電機；5～10分鐘后排氣管液位穩(wěn)定，關(guān)閉注入口閥門，完成注注液?；旌虾蟮幕虾凸袒瘎┠毯?，完成管道修復(fù)。
本發(fā)明的有益效果使用管道修復(fù)用注入有機材料和套管夾具配合使用，快速往夾具與管道之間，達到快速搶修管道的目的。本產(chǎn)品具有以下特點韌性好，壓縮變形50％，產(chǎn)品無破損；抗壓強度高，抗強度能達到70MPa以上(50％壓縮變形時)；與金屬粘接的強度高達到12MPa；固化前后的收縮率極低，可以達到小于0.3％；產(chǎn)品的固含量達到99.5％以上；固化過程中反應(yīng)放熱峰低，小于55℃；環(huán)境溫度低于35℃時，固化過程中不會產(chǎn)生暴聚現(xiàn)象；能夠低溫固化，溫度在8℃以上即可固化，并且固化成型速度快。具有管道修復(fù)的實用性，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本降低，完全符合產(chǎn)業(yè)的需要并產(chǎn)生了好用及實用的效果。
具體實施例方式
基于本產(chǎn)品應(yīng)用目的和產(chǎn)品所具有的性能，同時考慮到野外施工的使用的可操作性和應(yīng)用中的安全性，我們提出了兩種產(chǎn)品配方，適應(yīng)不同環(huán)境溫度。
實施例1一種適合于現(xiàn)場環(huán)境溫度低于30℃條件使用的配方。
A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂35％液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 30％液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體 20％經(jīng)偶聯(lián)劑處理的石英粉 8％氣相法二氧化硅 7％B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％
聚酰胺類固化劑 25％改性脂肪族胺類固化劑 35％實施例2一種適合于現(xiàn)場環(huán)境溫度高于30℃條件使用的配方。
A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂30％液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 32％液態(tài)端羧基聚氨酯彈性體 20％經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土 10％氣相法二氧化硅 8％B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％聚酰胺類固化劑 30％改性脂肪族胺類固化劑 30％管道修復(fù)用注入有機材料的制備方法實施例分為基料和固化劑分別配制。
1、基料的制備將液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂、液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體、液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體和氣相法二氧化硅按實施例1配比加入到真空高速分散機的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到1240轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘，按配比加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土，再攪拌30分鐘，抽真空。在抽真空狀態(tài)下攪拌2.5小時。攪拌過程中保持溫度在70-72℃之間。
2、固化劑的制備將改性脂肪族胺、改性環(huán)脂肪族胺和聚酰胺按實施例1配方量加入到高速分散機的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到600轉(zhuǎn)/分鐘左右，攪拌60分鐘即可。在常壓下進行，攪拌過程中溫度保持在57-58℃之間。
工業(yè)試驗過程管道修復(fù)用注入有機材料，于2005年11月23日進行了一次現(xiàn)場工業(yè)試驗。環(huán)境溫度-1℃。壓力5Mpa。主要設(shè)備夾具、電機、注入泵。采用實施例1的配方配制基料和固化劑。
1、設(shè)備就位、管路連接將泵放在離注入口較近的位置，出料軟管管口連接到套管底部注入口，檢查鋼殼套管的排氣口螺栓和排氣管。
2、配料按管道修復(fù)用注入有機材料使用要求，將基料和固化劑分別準確稱重，稱重的數(shù)量根據(jù)套管注入量，然后將基料和固化劑按重量比為100∶19放在合適的容器里攪拌均勻，基料和固化劑一次攪拌最多不要超過15kg，以延緩放熱反應(yīng)速度，在注入量大的情況下按15kg一份的量酌情分成若干份。
3、注入將泵進料軟管插入配料容器內(nèi)，啟動泵電機并在低速范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，注入壓力5Mpa。注意注入時進料管口始終保持在低液位以免空氣進入料管，要保證液體的連續(xù)性，進料管要始終在第一個配料容器內(nèi)，每次配料即將用完時，及時到入剛混合配制的料，當排氣口溢出料后，停止泵電機，觀察排氣管液面高度，當套管排氣液面下降后，點動泵電機補充填料，8分鐘后排氣管液位穩(wěn)定，說明填料和套管的氣體排凈，關(guān)閉注入口閥門，拆除連接管路，注入結(jié)束。
4、管路清洗將泵進出料軟管管口插入裝有二甲苯和丁醇混合溶液的容器中，啟動泵，將溶劑在泵內(nèi)及進出料軟管內(nèi)循環(huán)，防止填料凝結(jié)堵塞，一份溶劑為10kg，可以反復(fù)使用；由于有高揮發(fā)低閃點溶劑，注入泵采用了具有防爆性能的銅齒輪。清洗后的注入系統(tǒng)可以進行下一個套管的注入施工，每次注入施工前都要排凈溶劑。
5、注入收尾注入設(shè)備離開工作場地，清理工作場地內(nèi)留下的雜物，包括含有溶劑的棉紗、用過的配料容器等，不得丟棄。
野外現(xiàn)場實驗結(jié)果表明該產(chǎn)品具有現(xiàn)場使用方便、灌注密實、搶修效率高的特點。
權(quán)利要求
1.一種管道修復(fù)用注入有機材料分為基料和固化劑兩組材料，兩組材料分別配制，其特征在于配方如下A、基料各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂25％～45％，液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 25％～35％，液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～30％，無機填料 5％～10％，氣相法二氧化硅 5％～10％；B、固化劑各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％，聚酰胺類固化劑 20％～30％，改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道修復(fù)用注入有機材料，其特征在于優(yōu)選配方為A、基料優(yōu)選配方各組分重量百分比為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂30％～40％，液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體 25％～35％，液態(tài)改性聚氨酯彈性體 20％～25％，無機填料 8％～10％，氣相法二氧化硅 7％～9％；B、固化劑優(yōu)選配方各組分重量百分比為改性脂環(huán)族胺類固化劑 40％～50％，聚酰胺類固化劑 20％～30％，改性脂肪族胺類固化劑 30％～40％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道修復(fù)用注入有機材料，其特征在于所述的液態(tài)改性聚氨酯彈性體是液態(tài)端環(huán)氧基聚氨酯彈性體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道修復(fù)用注入有機材料，其特征在于所述的液態(tài)改性聚氨酯彈性體是液態(tài)端羧基聚氨酯彈性體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道修復(fù)用注入有機材料，其特征在于所述的無機填料為經(jīng)偶聯(lián)劑處理的石英粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的鈦白粉、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的高嶺土或經(jīng)偶聯(lián)劑處理的絹云母粉。
6.一種管道修復(fù)用注入有機材料的制備方法，分為基料和固化劑分別配制。其特征在于基料的制備將液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂、液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體、液態(tài)改性聚氨酯彈性體和氣相法二氧化硅按配比加入到真空高速分散機的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到1100～1300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20～40分鐘，按配比加入無機填料，再攪拌20～40分鐘，抽真空，在抽真空狀態(tài)下攪拌1.5～2.5小時，攪拌過程中須確保溫度不超過75℃；固化劑的制備將改性脂肪族胺類固化劑、改性環(huán)脂肪族胺類固化劑和聚酰胺類固化劑按配方量加入到高速分散機的反應(yīng)釜中，將轉(zhuǎn)速調(diào)到550～650轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌50～70分鐘即可，本過程在常壓下進行，攪拌過程中溫度不超過60℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管道修復(fù)作業(yè)中，使用的有機材料及其制備方法。有機材料分為基料和固化劑兩組，其特征是基料各組分為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂；液態(tài)改性丁腈橡膠彈性體；液態(tài)改性聚氨酯彈性體；無機填料和氣相法二氧化硅。固化劑各組分是改性脂環(huán)族胺類固化劑；聚酰胺類固化劑；改性脂肪族胺類固化劑。本發(fā)明產(chǎn)品具有韌性好；抗壓強度高；與金屬粘接的強度高；固化前后的收縮率極低；產(chǎn)品的固含量高；固化過程中反應(yīng)放熱峰低于55℃。在環(huán)境溫度低于35℃時，固化過程中不會產(chǎn)生暴聚現(xiàn)象；能夠低溫固化，并且固化成型速度快。
文檔編號C08K3/00GK1814666SQ20061000186
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者董紹華, 魏振紅, 周永濤, 費凡, 王彥軍, 魏強邦 申請人:北京華油天然氣有限責(zé)任公司, 北京北科雙元涂料科技有限公司