融合型エポキシコーティングが水管の腐食を防止します

融着エポキシ (FBE) と耐摩耗性オーバーコート (ARO) を組み合わせた防食コーティングは石油・ガス業界ではよく知られていますが、都市水道業界の指定者は通常、ARO コーティング システムを選択しません 1。しかし、最近の水道パイプライン プロジェクトでは、FBE と ARO の両方を適用した後、内部をセメント モルタルで内張りすることに成功し、FBE と ARO を使用する利点を示しました。 都市水道配管を腐食から保護するための組み合わせ。

FBE はエポキシベースの熱硬化性粉体塗料 2 であり、鋼管、コンクリート用鉄筋、タンク、およびさまざまな配管接続部 (バルブや継手) に広く適用されています。 「融着」という名称は、標準的な塗料やコーティングの塗布とは異なる、塗布プロセス中に発生する化学架橋に由来しています。 FBE は、基材を通常 205 °C (401 °F) 以上に予熱し、コーティング パウダーを表面にスプレーすることによって塗布されます。空気で流動化させたFBEパウダーに小さな部品や継手を浸漬することができます。マルチコーティングシステムのベース層として適用される場合、FBE は通常、一次腐食保護層と呼ばれます。

ARO は、保管、取り扱い、設置中に FBE コーティングを保護するために、最初のコーティング塗布プロセス中に互換性のある FBE 上に塗布される熱硬化性粉体コーティングです。最初に FBE 層がパイプ表面に静電的に塗布され、次に ARO がその直後に 2 番目のスプレー ブースで同じ方法で塗布されます。その後、二重コーティングを水冷して冷却し、硬化させます。塗布すると、ARO は耐食性 FBE ベース層に一体的に結合し、ガウジング、衝撃、磨耗、貫通に対して耐性のある丈夫な外層を形成します。 ARO はコーティングシステム全体の接着性能を強化し、パイプをボアホールに引き抜く必要がある場合や、取り扱い、設置、埋め戻し時の岩盤土壌によって一次コーティングが損傷する可能性がある場合に役立ちます。

水道管、バルブ、タンクを腐食から保護するコーティング システムを選択する指定者は、飲料水へのコーティングの適用性をはじめ、多くの問題を考慮する必要があります。 FBE および ARO コーティングには溶剤が含まれておらず、100% 固形分技術に基づいています。飲料水と接触するように設計された FBE および ARO コーティングは、米国水道協会 (AWWA)、国際標準化機構 (ISO)、米国規格協会 (ANSI)、および NSF/ANSI 61.3 を含む NSF による飲料水に適用される多くの基準を満たすか、それを上回っています。

過去 50 年以上にわたり、FBE アプリケーターは効率的な方法を開発し、FBE と ARO を他の一般的なコーティングの選択肢と比べて非常にコスト競争力のあるものにしました。 1960 年代にパイプコーティングとして市販されて以来、FBE/ARO コーティング システムは、世界中の多くの大規模な石油とガスの送配電プロジェクトで使用されてきました4。しかし、最近の水プロジェクトでは、FBE/ARO システムが送水パイプラインなど、石油とガスだけではなく、より多くの用途に応用できることが実証されていると、NACE International メンバーであり、アクサルタ コーティング システムズ (フィラデルフィア、フィラデルフィア) のグローバル機能製品マネージャー/技術サービス マネージャーであるダスティン トレイラー氏は述べています。 米国ペンシルバニア州）。

通常、送水パイプラインは最初に内部がライニングされ、次に外部コーティングへの取り扱いによる損傷を最小限に抑えるために外部がコーティングされます。送水パイプラインに使用される最も一般的なライニングはセメントモルタルです。遠心セメントライニングプロセスでは、パイプが比較的低速で回転している間に、格納式ランスを介してモルタルをパイプの長さ全体に分配します。モルタルを塗布した後、パイプを高速 (通常 550 ～ 650 rpm) で回転させ、パイプを振動させて水を追い出し、パイプ表面に密着した高密度のセメント モルタル ライニングを生成することで、セメント ライニングが平滑化および圧縮されます。歴史的に、セメントモルタルでライニングされた水道パイプラインの外部を FBE でコーティングする際の主な障害は、最初にパイプをライニングする必要があることでした。懸念は、FBE 塗布中のパイプの取り扱いと加熱によりセメント モルタル ライニングが損傷する可能性があるということでした。

このプロジェクトでは、アクサルタの技術スタッフとパイプ製造会社ジンダル チューブラー USA (米国ミシシッピ州ベイ セントルイス) がコーティングプロセスを慎重に検討し、最初にパイプの外側表面を FBE/ARO の二重層でコーティングし、次にパイプをセメントモルタルでライニングすることを提案しました。ただし、この計画は、ARO がセメントライニングプロセス中に FBE を保護した場合にのみ機能します。トレイラー氏によると、ライニング工程とパイプ処理装置により、FBE が損傷し、過剰な修理が必要になる可能性があります。

トレイラー氏は、彼の会社の機能性コーティングチームが飲料水用途で使用されている ARO の事例を見つけることができなかったと指摘しています。その後、パイプとコーティングのメーカーは、ARO コーティングが遠心セメントライニングプロセスの影響に耐え、その下の FBE 層を保護できることを証明するために、パイプライン所有者と設計エンジニアリングチームにプラントのデモンストレーションを提案しました。 NSF は、このプロジェクトで使用されたコーティング メーカーの Nap-Gard† 7-2610 および Nap-Rock† Grey ARO コーティングの認証を取得しました。

水道パイプラインの所有者である Mni Waste’ Water Co. (米国サウスダコタ州イーグルビュート)、およびプロジェクトのエンジニアリングチームである Banner Associates (米国サウスダコタ州スーフォールズ)。 RUSTNOT Corrosion Control Services, Inc. (米国アイダホ州ボイシ);および Accurate Inspections (米国コロラド州ソーントン) は、石油およびガス市場における FBE コーティングの実証済みの成功に加え、陰極防食電流の要件が低く、高い密着性、耐摩耗性、物理的強度、および非シールド特性を備えているため、処理水パイプライン セグメント 1 プロジェクトのこの革新的なアプローチに興味を持ちました。パイプラインルートは土壌抵抗率が非常に低く、非常に腐食性の高い土壌条件に位置していたので、良好な腐食保護特性を備えた無傷でよく結合したコーティングが重要でした。<500 Ω-cm) and high chloride content (>4,500ppm）。水道パイプラインは通常、石油やガスのパイプラインよりも深く埋められ（最低深さ 6 フィート [1.8 m]）、選択された埋め戻し材（角度があり、最大 95% の圧縮密度を持つ場合もあります）に埋め込まれます。これらの設置上の課題に対応するには、外部コーティングが堅牢である必要がありました。

いくつかの規格が FBE パイプライン コーティングをカバーしていますが 5-7 、提案されている二層 FBE/ARO コーティングに直接適用できるものはありませんでした。パイプ工場の品質管理部門は、カナダ規格協会 (CSA) の FBE 基準に基づく FBE/ARO コーティングの評価を提案し、利用しました7。これは、必要とされる品質管理および性能テストの数と種類、およびテストの合格基準の点で、水道業界で他のタイプのコーティングに対して通常使用されている評価よりもはるかに厳格でした。

パイププラントの品質管理テストには、塩分汚染および表面プロファイルテスト、目視検査、およびパイプ表面の清浄度を判断するための透明テープテストが含まれます。塗布されたコーティングの視覚的および物理的検査には、高電圧休日テスト、乾燥膜厚テスト、デュロメーター (硬度) テスト、重量落下テスト、曲げテスト、24 時間水浸漬テスト、24 時間陰極剥離テスト、裏面汚染テスト、および裏面および側面の多孔性テストが含まれます。結果は、FBE/ARO コーティングが最低限の CSA 試験基準を満たしており、セメントモルタルのライニングおよび取り扱いプロセス中に損傷のない優れた状態を維持していることを示しました。 ASTM 4541,8 に従って引き剥がし接着力をテストしたところ、基板タイプの破損、層間剥離、ARO 層からの FBE の剥離は観察されませんでした。接着テストの一部では、接着剤が機能しなくなる前にほぼ 6,000 psi (41 MPa) まで達し、FBE/ARO コーティング システムがパイプ表面およびそれ自体にしっかりと接着していることが確認されました。

塗布試験が成功したことが判明すると、残りの 12 マイル (19 km) の直径 24 インチ (610 mm) 鋼管がパイプ製造業者の工場でコーティングされました。 FBE の公称塗布厚さは 16 ～ 20 ミル (405 ～ 510 μm) でしたが、ARO の公称厚さは 20 ～ 25 ミル (510 ～ 635 μm) でした。 RUSTNOT の NACE メンバーである William S. Spickelmire 氏は、パイプの取り扱いを誤った数回を除いて、輸送および設置中にコーティングされたパイプに最小限またはまったく損傷がなかったと報告しました。 

†商号。

参考文献

1 DL Traylor、「二層 FBE システムを使用した NSF 飲料水パイプの腐食保護」、2017 年パイプライン コーティング カンファレンス (テキサス州ヒューストン: AMI、2017 年)。

2 「融着エポキシ コーティング」、フリー百科事典ウィキペディア、https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_bonded_epoxy_coating (2018 年 3 月 22 日)。

3 NSF/ANSI 61、「飲料水システムのコンポーネント - 健康への影響」(ミシガン州アナーバー: NSF インターナショナル、2016)。

4 J.G. Dickerson、「FBE はパイプライン保護に対する業界のニーズを満たすために進化」 パイプラインとガス産業。 3、67 (2001): p. 6.

5 NACE 規格 SPO394-2013、「プラントで適用される単層融着エポキシ外部パイプコーティングの適用、性能、および品質管理」 (テキサス州ヒューストン: NACE International、2013)。

6 AWWA C213-15、「鋼製水道管および継手用の融着エポキシコーティングおよびライニング」（コロラド州デンバー：AWWA、2015）。

7 CSA 規格 Z245.20「鋼管用の植物適用外部コーティング」（カナダ、ミシサガ：CSA、2012）。

8 ASTM 4541-09、「ポータブル接着力試験機を使用したコーティングの引き剥がし強度の標準試験方法」(ペンシルバニア州ウェスト コンショホッケン: ASTM インターナショナル)。

出典：Dustin Traylor、Axalta Coating Systems、電子メール：dustin.traylor@axaltacs.com、Web サイト：www.axaltacs.com。 RUSTNOT 腐食管理サービスの William S. Spickelmire、電子メール: bspickelmire@rustnotconsulting.com。この FBE/ARO でコーティングされた水道パイプライン プロジェクトの概要を許可してくださった Mni Waste' Water Co. および Banner Associates に心より感謝いたします。

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