[发明专利]用于涂覆管道的系统和方法

说明书

相关申请

本申请对于下述申请的所有共同主题要求其优先权：2004年12 月20日提交的共同未决美国临时申请No.60/637,879，2004年12月 20日提交的美国临时申请No.60/637,789，以及2004年6月18日提 交的美国临时申请No.60/580,930。上述申请的内容通过引用而被整 体结合在这里。

技术领域

本发明涉及管道涂覆，并且更具体地涉及用于涂覆和/或更新退化或 有凹坑的管道以延长管道寿命并且提高性能的系统和方法。

背景技术

金属管道具有用于多种工业用途的很多不同应用。金属管道的一 种示例用途在于热交换器体系中。在热交换器中的管道中或者上面流 动的流体或气体根据需要提供加热或冷却。一种这样的热交换器应用 形式为冷凝器。冷凝器通常用于冷却在热交换器管道上流经的流体， 该管道具有流经其中的冷却水。冷凝器管道的腐蚀、退化、侵蚀、锈 斑和污垢对于热交换器设备的有效性具有重大影响。此外，维护费用、 水、化学药品、更换成本以及用于维修的停机时间是涉及冷凝器或热 交换器中的管道性能的其它问题。

在热交换器体系中的管道的目的在于在冷却介质(通常形式为水) 和加热的流体之间提供阻挡层并且促进热传递。随着时间，管道内表 面生锈或腐蚀，并最终开始泄漏并不能再用作有效阻挡层。

在防止或延迟在管道中形成凹坑或侵蚀的尝试中，使用环氧树脂 涂层和其它修复化合物。特别地，涂层用于在进口端处保护铜基合金 管道内部，在此处湍流与夹带的固体一起可加速侵蚀。向管道中延伸 三英寸到二十四英寸的涂层已被成功用于防止在该区域中的退化。

此外，最近的方法包括涂覆管道的整个长度。因为涂层经常显著 减轻管道内表面的污垢和腐蚀，涂层管道的长期性能最终要好于无涂 层管道。与使用涂层有关的一个潜在副作用是热传递随着不同涂层特 性而改变的程度。各种因素将影响涂层影响热传递的程度，例如但不 限于涂层热传导性、在涂层和管道之间的界面效应、在多个涂层之间 的界面效应、层流效应、污垢效应以及涂覆厚度。除了树脂和填料混 合物中的集合程度如何，涂层热传导性是树脂和填料混合物的一个因 素。界面效应是涂层可润湿性和涂覆参数例如温度、湿度、灰尘控制 以及多个涂层等的函数。此外，涂层涂覆厚度随着涂层数目改变。更 具体地，传统上的两个涂层已被施加到管道内部，然而，一个涂层是 优选的，因为降低了厚度和材料成本。全长度管道涂层目前一般使用 喷射过程进行涂覆，结果涂层厚度在2密耳到5密耳的水平。这种厚 度能够降低热传递能力，在考虑污垢因素之前，在15％-38％的范围中 将其降低。

一旦管道被用于热交换器中，它们形成保护性氧化物层并且开始 形成污垢。如果污垢速率较快，则管道性能快速退化。根据设计清洁 度设定和管道可用容量，这种性能退化在一定程度上是可接受的，直 至当热交换器需被净化或管道最终被更换时。涂层可防止氧化物形成 并且还降低了产生污垢的速率。

与热传递管道的热传递特性和和整体性能的退化有关的一个重要 问题涉及由于管道内表而腐蚀而产生的针孔或凹坑的效应。目前，用 于管道的普通材料包括铜合金、不锈钢合金以及钛合金和碳钢。这些 管道通过在其预定应用中形成钝化薄膜而工作。当钝化薄膜破裂时， 腐蚀发生。设于管道内表面上的涂层可以消除形成钝化层的需要。

发明内容

需要改进涉及向管道内表面涂覆涂层的系统和方法以提供保护性 涂层和维修或更新腐蚀的或有凹坑的管道内表面。本发明涉及解决该 要求的进一步的方案。

根据本发明的一个方面，用于向管道涂覆涂层材料的清管器装置 (pig device)包括主体部分。涂覆器置于主体部分的第一端部处。端 部凸缘置于主体部分的第二端部处。该涂覆器构造成将涂层材料分布 到管道上，并且端部凸缘构造成从管道擦拭多余的涂层材料，从而在 管道内表面上形成涂层。

根据本发明的方面，该清管器装置构造成使用推进剂而被吹动通 过管道。涂覆器和端部凸缘构造成施加基于环氧树脂的涂层。清管器 装置的表面适于控制涂层材料的涂覆。

根据本发明的一个实施例，涂覆管道内表面的方法包括在管道中 提供涂层材料。清管器装置设于管道中，定位成推动涂层材料通过管 道。清管器装置被推进通过管道以施加涂层材料从而形成涂层。