电晕极化提高油气管道3PE补口搭接区粘结强度的机理

电晕极化提高油气管道 3 P E补 口搭接区粘结强度的机理 孙玉伟 ， 赵勇强 ，傅骏雄 ， 晏利君 。王 涛 ，李海坤 ( 中国石油天然气管道局 ，a ．国内事业部 ，b ．局机关 ， c ．中油管道机械制造有限责任公司，d ． 油气输送安全国家工程实验室 ，河北 廊坊 6 1 0 5 0 0 ) 『 摘 要 1 对 3 P E( 3层 结构 的聚 乙烯 ) 防腐蚀 层 聚 乙烯 表 面进行 电晕极化 可 以提 高其粘接 强度 ， 为 了解其 改 善机 理 ， 采用 x射线光电子能谱仪分析 3 P E防腐蚀层 电晕极化后 的结构； 采用差热扫描 量热仪模拟 P E表 面羧基与环 氧的缩合反应。采用热水浸泡研 究了电晕极化前后聚 乙烯的粘结效果。结果表 明： 通过 电晕极化 ， 聚 乙烯表 面生 成 了羧基、 羟基等极性 官能团， 其 中c ， O ， N元素的含量分别( 原子分数) 为 7 5 ． 8 ％ ， 2 0 ． 7 ％， 3 ． 5 ％ ， 在含 0官能 团 中， C O H， C=O， c o( O H) 所 占比例 ( 原子 分数 ) 分 别 为 4 8 ． 3 ％ ， 2 0 ． 8 ％ ， 3 0 ． 9 ％ ； 羧 基 与 环氧 1 6 0 o C开 始发 生反 应 ， 在 2 3 5℃时可达到反应放热峰值 ； 9 0℃热水浸泡 7 d 后 ， 未电晕极化聚乙烯的粘结完全失效， 环氧涂层 出现部分脱 落 ， 而 电晕极 化 聚 乙烯 的粘结 强度仍 保持 7 MP a以上 。 [ 关键词 ] 补 口；电晕极化；聚 乙烯；化 学粘结 ；热水浸泡；粘结强度；机理 [ 中图分类号]T Q 6 3 9 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 1 — 1 5 6 0 ( 2 0 1 4 ) 1 1 — 0 0 2 0 — 0 3 O 前 言 油气管道的防腐蚀多采用 3 P E ( 三层结构 的聚 乙 烯) 防腐蚀层结构 ， 抗划伤能力强 、 防蚀性好。然而 ， 由 于聚乙烯为非极性 ， 其与管道补 口材料 的搭接强度差 ， 导致金属管体腐蚀 ， 这 已成为研究的难点与热点_ J ' 2 J 。 目前 ， 大部分研究主要是从补 口材料方面着手 ， 包括热 收缩带补 口、 环氧补 口E 3 1 、 聚氨酯补 口， 而从表面处理 方面着手的仅局限于喷砂 、 人工打毛 、 火 焰极化等 ， 并 以机械嵌合或氢键为主要 粘结方式 ， 界面容易遭受水 的浸入而导致脱粘 。通过 电晕极化可提高搭接处聚乙 烯的......