摘要:內襯玻璃鋼修復管道的目的就在于獲得鋼塑復合管，即鋼管和玻璃鋼管二者粘接起來成為一個整體，只有這樣才能終止鋼管腐蝕；只有這樣才能恢復鋼管強度。
　　鋼塑復合是本研究課題核心技術的重要組成部分，然而鋼塑復合創新成果是在粘接理論指導下完成的。因此，本文記述了按照粘接理論指出的原則從事科研實踐的過程。
關鍵詞膠粘劑 被粘接物 粘接力 鋼塑復合

1　前　言

　　大慶油田工程建設有限公司自主研發的“埋地管道不開挖內翻襯玻璃鋼修復技術”于2011年4月27日通過了石油和化學工業聯合會在北京組織召開的科技成果鑒定會。鑒定結論是：“該技術取得的技術創新成果擁有自主知識產權，整體技術達到國內水平，其中小口徑管道內翻襯核心技術達到國際先進水平并填補國內空白，應用前景廣闊?！?/P>

2　翻轉法內襯玻璃鋼修復管道的原理

　　將帶有防滲透層并浸透膠粘劑的纖維增強軟管作為襯管材料，將被修管道作為內襯管的翻襯通道和成型模板，用水壓(或氣壓)將軟管翻轉并送入管道內，使軟管的浸膠層朝外貼于管道內壁，防滲透層朝里成為新管道的內壁表面，用加熱(或室溫)固化法使襯管的膠粘劑固化與原管道構成鋼塑復合管，原管道起圍護支撐作用，襯里層起防腐作用。
　　簡而言之，就是通過膠粘劑把被修管段和玻璃鋼管復合成一個整體。此時，玻璃鋼管起兩個作用，一是將原本處在腐蝕性介質中的鋼管與腐蝕性介質隔開，使鋼管不再受介質腐蝕；二是對鋼管因腐蝕而損壞部位進行修補和加強，使管道的強度得到恢復，達到可以繼續使用的目的。

3　粘接機理

　　把兩種固體材料表面連接在一起的媒介物質統稱膠粘劑。通過膠粘劑的粘接力使兩個固體表面連接的方法叫粘接，被粘接的固體材料叫被粘物。
　　粘接力是膠粘劑與被粘物表面之間通過界面相互吸引和連接的力。粘接力的產生不僅取決于膠粘劑和被粘物表面結構與狀態，而且和粘接過程的工藝條件密切相關。
3.1　粘接力的構成
　　粘接力來源于以下幾個方面：
3.1.1　化學鍵力
　　化學鍵力又稱主價鍵力，存在于原子(或離子)之間?；瘜W鍵力包括離子鍵力，共價鍵力和金屬鍵力。
　　(1)離子鍵力是帶正電荷的正離子和帶負電荷的負離子之間的相互吸引力。離子鍵力與正負離子所帶電荷的乘積成正比，與正負離子之間的距離平方成反比。
　　(2)共價鍵力即兩個原子之間通過共用電子對連接的作用力。共價鍵能等于共價鍵力與形成共價鍵的兩原子間距離的乘積。
　　(3)金屬鍵力是金屬正離子之問由于電子的自由運動而產生的連接力。
3.1.2　分子間的作用力
　　分子間的作用力又稱次價鍵力。分子問的作用力包括取向力，誘導力，色散力，統稱范德華力，另外還有氫鍵力等等。
　　(1)取向力即極性分子永久偶極之間產生的引力。取向力與分子的偶極矩的平方成正比，與兩分子距離的六次方成反比。
　　(2)誘導力是指分子固有偶極和誘導偶極間的靜電引力。誘導力與極性分子偶極矩的平方成正比，與兩分子間距離的六次方成反比。
　　(3)色散力是分子色散作用產生的引力。色散力與分子間距離的六次方成反比。
　　可見，取向力、誘導力和色散力的共同點是隨分子距離增大而急劇下降。上述力的有效距離小于10A。
3.1.3　界面靜電引力
　　當金屬與非金屬材料(比如高分子膠粘劑)緊密接觸時，由于金屬對電子的親和力低，容易失去電子，而非金屬對電子親和力強，容易得到電子，故電子可從金屬移向非金屬，使界面兩側產生接觸電勢，并形成雙電層產生靜電引力。一切具有電子供給體和電子接收體性質的兩種物質接觸時，都可能產生界面靜電引力。
3.1.4　機械作用力
　　膠粘劑充滿被粘物質表面的縫隙和凸凹之處，固化后在界面區產生嚙合力。其中有嵌合力、鉤合力、錨合力、釘合力以及根合力等等(參見圖1)。在粘合多孔材料、布、織物及紙張時，機械作用力是很重要的。

3.2　粘接的基本條件
　　任何兩種物質的分子(或原子)互相靠近時，由于化學鍵力或次價鍵力的作用，使兩分子產生吸附引力。這種吸附引力產生的條件是分子或原子之間必須充分靠近，即它們的相互距離必須處于引力場的范圍內。一般說，引力場作用范圍內不超過10A，能產生強吸引力的范圍為3~5 A。

4　設計粘接結構應著重考慮的幾個因素

4.1　膠粘劑
　　在粘劑過程中膠粘劑必須易于流動，通過流動為分子接觸提高機會，從這個角度來說膠粘劑粘度低些比較好。在實際工藝上又要求膠粘劑有較高的初始粘接力和終的內聚力，也就是說既要考慮施工的方便性，又要考慮終的粘接強度。
4.2　被粘接物
　　為使被粘接物與膠粘劑分子充分靠近，被粘接物表面必須清潔。膠粘劑和被粘接物表面之間必須處于濕潤狀態，即膠粘劑能夠自動地在被粘接物表面充分散開。
4.3　粘接工藝
　　在實施粘接過程中必須保證膠粘劑分子和被粘接物分子充分靠近。

5　粘接技術在翻襯玻璃鋼修復管道上的應用

5.1　材料研究
　　玻璃鋼防腐襯里是以合成聚酯為粘接劑，化學纖維及其制品為增強材料制成的復合材料。
5.1.1　膠粘劑
　　在研究膠粘劑時，我們一方面考慮修復管道的實際需要，另一方面考慮粘接工藝要求，因此我們認為膠粘劑應具有無溶劑、低粘度，較高終內聚力；與鋼管接近的線脹系數，并能在室溫和潮濕環境下自然固化為特點的合成樹脂。
　　據此，我們在環氧樹脂基礎上進行改性研究，研制成了混合型膠粘劑。該膠粘劑集環氧樹脂、聚氨酯和不飽和樹脂優點于一身，適用于管道修復的特種“乙烯基酯樹脂?！?BR>5.1.2　玻璃鋼軟管
　　玻璃鋼軟管由機編無縫管坯和外敷防滲透層組成。管坯采用與“乙烯基酯”膠粘劑親和性好的滌綸纖維采用單線斜紋編織，質地柔軟，帶有絨毛，能夠容納足夠數量的膠黏劑。由于纖維經過脫蠟處理，管坯又有較強的毛細作用，增強了膠黏劑對軟管的浸透性。
5.1.3　鋼管內壁表面處理
　　除掉附著在管壁上的全部松動的結垢和銹蝕物，除銹質量達到St3級以上，并排除水分和油膜，而且盡量在鋼管內壁表面 制造一些錨紋，提高與膠粘劑的接觸面積，以便提高與玻璃鋼軟管的粘接力。
5.2　玻璃鋼內襯里工藝研究
5.2.1　玻璃鋼內襯方案的選擇
　　在玻璃鋼軟管內襯方案上我們選擇以壓縮空氣為推動力翻轉內襯工藝。該工藝具有以下特點：一是翻襯時玻璃鋼軟管和鋼管內壁無相對滑動，不損壞軟管，特別是能將空氣排出，便于膠粘劑與鋼管內壁表面充分接觸。二是翻襯時能自動修補鋼管內因腐蝕而造成的穿孔和缺陷。
5.2.2　玻璃鋼襯管固化成型
　　為了使膠粘劑和被粘物表面充分接觸，我們在鋼管內襯玻璃鋼軟管后將鋼管兩頭封堵，然后打氣壓至0.5～0.8 Mpa，在壓力作用下膠粘劑滲透到被粘物界面區各部位和縫隙中，與被粘物充分接觸，同時提高管內溫度，促進膠粘劑固化。經24~48 h膠粘劑自然固化，玻璃鋼管定型與鋼管構成鋼塑復合管，在鋼管內形成連續完整的玻璃鋼防腐層。

6　應用效果

　　翻襯玻璃鋼管道修復技術經過三年多的技術攻關，已形成一系列的管道修復施工工藝和配套施工機具，2008年在大慶油田采油九廠龍虎泡作業區摻水管線修復施工中進行了應用，創國內次對D89mm管線一次反翻內襯玻璃鋼300 m的記錄,現場試驗取得圓滿成功。經檢測玻璃鋼與鋼管之間剝離強度超過50 N／cm。
　　翻襯玻璃鋼管道修復技術實現了低碳、環保、安全、節能、低成本的目標。具有適用管徑范圍廣，翻轉壓力低．翻襯距離長，修復成本低，環境污染少．經濟和社會效益高等特點，技術水平進入先進行列，居國內地位，擁有13項，其中發明5項。