法蘭保護面臨的挑戰——防護法蘭腐蝕淺析

文/于歌 鄧炳華

·設備維護·

法蘭保護面臨的挑戰——防護法蘭腐蝕淺析

文/于歌 鄧炳華

法蘭連接的完整性對于輸送流體管道系統至關重要。無論是輸送化學介質，如碳氫化合物及氣體的管道系統，還是供水管線，法蘭連接泄漏都會造成嚴重的環境影響，甚至可能帶來巨大的安全隱患。

保護法蘭防止腐蝕的解決方案極具挑戰性，因為它不僅要防止腐蝕，而且在維修或者拆裝時會接觸到緊固件。如果法蘭沒有采取保護措施，暴露在腐蝕性環境或受污染的工業大氣中，腐蝕速率會很快。另外，由于法蘭連接的幾何形狀復雜，在兩個法蘭的法蘭面之間出現的間隙腐蝕以及不同金屬間出現的電偶腐蝕問題極為常見，這些都會嚴重損害管線系統的完整性。

法蘭的腐蝕問題與檢測

法蘭是管道系統的重要組成部分，為了滿足苛刻的生產需要，減少因泄漏而造成的突發性停機，有效的監控及檢測技術是必不可少的。通常來講，大家更關心法蘭面之間出現的泄漏問題，而忽略了對緊固件與管道外部的保護，在惡劣的外部環境中，這可能會造成極為嚴重的后果。

外部保護不足，會加速并擴大法蘭與緊固件的受損，這將會使整個密封系統加速惡化。這種狀況的后果事先難以預料，因為它完全取決于具體的運行條件與環境，在極度惡劣的環境中，外部腐蝕可能會迅速破壞系統的結構完整性，造成災難性的密封失效。

由于法蘭連接密封面的目測檢查只能在整個系統停機時才可以進行，檢查程序應該盡量簡單，因此首先應該消除外部的腐蝕。如果無法停機，則只能利用超聲波技術進行檢測，在外部腐蝕無法控制的情況下，這一過程將更為復雜而且無法得到精準的測試結果。

因此，為了監控整個系統并提供有效可行的質量控制與檢修程序，法蘭與緊固件的外部腐蝕防護是至關重要的。

針對法蘭腐蝕防護難題的解決方案

法蘭的幾何形狀復雜多樣，設計出高效的法蘭腐蝕防護方案是極具挑戰性的。一個理想的解決方案應該兼顧優秀的防腐保護性能與簡便的施工程序，而且應適合各種尺寸與形狀的法蘭，并可在檢修時很方便地操作螺栓。

維護油漆與機械解決方案是現在市場上較為常見的方案。維護油漆是可以直接粘結在基材上的硬膜，一般為環氧或聚氨酯類的涂料。法蘭存在很多棱角與邊緣，由于邊緣變薄效應，常規油漆系統很難有效地覆蓋邊緣。加厚涂層雖然會解決邊緣保護的問題，但是會封死緊固件導致后續維修時無法拆卸。另外，操作螺栓時會破壞涂層，在維修之后必須重新涂裝。

機械解決方案中，通常利用不銹鋼或塑料材質配有橡膠密封條來保護保護罩和夾具密封法蘭以及法蘭面的間隙。這種保護方式比較死板，不具有靈活性，需要存儲與各種尺寸的法蘭完全匹配的外罩或夾具。

另一種常用的方案是使用膠帶或半固態防腐帶，例如礦脂膠帶、蠟質或彈性聚合物的包扎帶。卷狀包裝的膠帶通過纏裹在基材表面進行保護。由于半固態聚合物的防水性較好，這種保護方式可以提供可靠的防腐保護。但是，如果法蘭外形復雜，這種材料不僅耗時而且施工困難。在需要拆裝螺栓的時候，材料相對柔軟、切割方便，但在拆裝后很難重新密封并恢復原有的保護，一般需要重新施工。

熱熔性塑料是市場上較新的保護方式，實質上是一種高溫加熱的蠟狀可熔性聚合物，通過專業熱熔設備噴涂到基材表面上。這種保護方式的優勢在于可再熔并且可以重復利用，也為法蘭保護提供了具備成本效益的解決方案。然而，此方式還需要動火作業、專業設備以及施工服務，雖然可以重新利用，但是在檢修時不易打開和密封。

市場上還有一種新的法蘭保護是帶有氣相緩蝕劑的聚合物密封袋，可以將法蘭完全包裹起來。密封袋的成分是由低滲透性聚合物及緩蝕劑蒸汽（和干燥劑）組成。它安裝便捷，但是袋子的兩端僅用膠帶密封，而不是采用持久有效的機械粘結。袋子內部存在大面積的蒸汽空間，會聚集大量的水分，緩蝕劑也會在一段時間內被消耗掉。

法蘭腐蝕防護——可剝離涂層

貝爾佐納推出了一套全新的可剝離涂層概念，貝爾佐納3411（可剝離型密封膜）系統是為法蘭、緊固件以及相關的管道提供保護而專門設計的。

貝爾佐納的研發化學師Ruckseeta Patel對此項新技術評論到：“我們巧妙地運用聚合物的化學作用，研發了這套既堅韌，又具有足夠彈性的系統，它可以被用力向后剝離但不會被撕裂。該解決方案特點是既有橡膠的彈性，但同時又采用了全新技術，完全不含異氰酸酯和有毒金屬催化劑。該系統可以粘結在手工處理的基材上，無需動火作業，使得施工安全簡便。”

貝爾佐納該系統（圖1）采用8411緩蝕劑作為底膠，提供整體的腐蝕保護，同時涂層自身具有很強的粘結性，可以排除系統內的任何水分。

該系統耐腐蝕性能已經通過鹽霧測試證實，通過將樣本持續放置在鹽霧環境中來評估涂層的抗腐蝕性。鹽霧箱將5%的氯化鈉溶液轉化為35°C(95°F)的高溫鹽霧。測試樣本為組裝的法蘭連接，一側為裸鋼，一側涂有貝爾佐納的涂層系統。

圖1　貝爾佐納法蘭密封系統

將樣本暴露在鹽霧環境中持續1000h，密封系統下面未發現任何腐蝕跡象。與之相比，法蘭另一側的裸鋼部分出現嚴重腐蝕。

鹽霧測試證明密封系統保護的部分無腐蝕跡象。

為了確保端口能夠持久地密封并排除濕氣，該系統需要具備極佳的粘附力，尤其要與人工處理的表面能緊密粘附在一起。根據美國材料測試協會標準ASTMD429/ ISO8510-1St2在經過手工表面處理的3種不同基材上進行粘附力測試，測試結果表明所有基材都為膠凝內聚力失效。

表1　三種不同基材上的粘附力測試

脫模性 能與彈性

該系統的另一特點是施工人員可以很方便地操作緊固件。當需要維修的時候，只需用刀片插入法蘭面空隙間的密封膜，順著法蘭的圓周劃開。然后將密封膜分成兩半，也可以將其與塑料帽一同向后撥開，露出法蘭與螺栓。在維修完成后，可以再將密封膜折回到原有的位置。

為了滿足可剝離的特性，密封系必須既堅固又具有彈性。拉伸強度、延伸強度及撕裂強度的測試根據美國材料測試協會標準ASTMD412/D624嚴格進行。

表2　拉伸強度、延伸強度與撕裂強度測試結果

需要重新密封的時候，法蘭圓周必須進行清潔處理，清除所有的灰塵、油脂以及表面的污染物。然后使用貝爾佐納3411刷涂在切開的保護系統圓周上，進行簡單快捷的修復保護。

確保設備的可靠運行是許多行業所面臨的艱巨挑戰。市場需要更多有效的防腐保護系統。針對法蘭防腐問題，雖然市場上已有不同的解決方案，但是大多數的方案無法同時具備極佳的防腐保護、簡便的安裝、適合各種法蘭尺寸與形狀、檢修方便這些性能。2014年上市的貝爾佐納密封膜系統經過精密的研發，在中國某天然氣凈化廠進行了成功的施工，為凈化裝置富三甘醇管線上出現腐蝕的法蘭提供長久全面的保護，避免了法蘭泄漏的潛在風險。該系統為法蘭連接的檢修與監控提供了新穎獨特的解決方案。