天然气管道双层熔结环氧粉末防腐体系的应用.pdf

防腐保温 天然气管道双层熔结环氧粉末 防腐体系的应用 杨 晓 鸿 3 武汉工业学院生化系 杨晓鸿天然气管道双层熔结环氧粉末防腐体系的应用,油气储运,2005 ,241 43～46。 摘 要 介绍了双层熔结环氧粉末防腐体系防腐层的特点、 涂层实现的技术指标、 施工工艺、 技术优势、 应用范围,叙述了双层熔结环氧粉末防腐体系在国内外天然气管道工程中的应用情况和 涂敷施工企业现状,指出该体系的核心是面层熔结环氧粉末材料技术,并介绍了其国内外的技术现 状和生产情况。 主题词 天然气管道 双层熔结环氧粉末 防腐体系 应用 我国石油天然气管道工程建设的发展极大地促 进了管道防腐体系技术的不断提高,防腐体系新材 料、 新工艺和新设备不断出现,从早期的石油沥青防 腐层、 煤焦油瓷漆防腐层、 液态环氧涂料防腐层、 聚 乙烯胶粘带防腐层技术,发展到三层结构聚烯烃防 腐层、 单层和双层熔结环氧粉末防腐层Dual layer FBE 技术,形成了现代天然气管道防腐体系 〔1〕。特 别是双层熔结环氧粉末防腐体系,以其优异的性能 和较低的成本,受到天然气管道工程界的高度重视, 近年来得到了快速发展 〔2〕。 一、 双层熔结环氧粉末防腐体系 熔结环氧粉末分为单层和双层两种,因单层熔 结环氧粉末防腐层存在着耐机械撞击能力较弱、 防 水性较差等问题。为此,美国防腐公司针对防腐层 的材料、 结构及施工工艺开展了大量研究工作,选择 了改性环氧粉末材料的技术思路,提出了双层熔结 环氧粉末防腐体系的概念,即以标准的单层熔结环 氧粉末作底涂层,以改性的熔结环氧粉末作外防护 层见图 1 。这种双层熔结环氧粉末防腐体系,较 大地提高了防腐层的机械性能,增强了防腐层的抗 冲击能力、 耐高温能力以及高温时的抗渗透性,同时 保持了单层熔结环氧粉末防腐层与阴极保护的相容 性能,不会产生阴极保护屏蔽。其整体防腐层的厚 度在525～1 000μm之间,最高使用温度达115℃, 可适用于各种管径的钢管、 弯头、 异型件及补口等防 腐要求。 图1 双层熔结环氧粉末防腐体系 目前美国3M公司的产品具有较强的代表性, 其双层熔结环氧粉末防腐体系采用Scotchkote 206N、 6233、226粉末涂料熔结的底层和Scotchkote 6352、 6251、207R形成的面层配套,底层厚度在304～406 μm之间,面层厚度在381～508μm之间。3M公司 典型的381μm Scotchkote 206N底层与508μm 6352 面层配套防腐体系的技术指标及测试方法见表1和 表2。 从所用的材料来看,底层选用的是普通熔结环 氧粉末涂料,面层6352粉末涂料是改性品种,其性 能指标见表3。 双层熔结环氧粉末防腐体系涂覆工艺与标准的 熔结环氧粉末喷涂工艺基本相同,仅在喷粉室和喷 3430023 ,湖北省武汉市汉口常青花园中环西路特一号;电话02783956025。 34第24卷第1期 油 气 储 运 枪的布置上有所变化,不需增加复杂的设备。喷粉 室喷枪的布置形式有双喷粉室和整体喷粉室两种, 它们都用于双层熔结环氧粉末防腐体系的涂覆,其 基本工艺过程见图2。 表1 双层熔结环氧粉末防腐体系主要防腐技术指标 抗冲击性 J 抗弯曲性 / PD 伸长率 耐热水 等级 硬度 耐划性 μ m 耐磨性 阴极剥离 mm 162.82.41 86 50 203 279 330 失重0.091 g 12.41 8.62 4.83 注 1206N; 2228; 3226N/ 6233。 表2 双层熔结环氧粉末防腐体系技术指标测试方法 项目测试方法 抗冲击性ASTM G14 抗弯曲性21℃,20.5 耐热水 24 h , CAN/ CSA - Z245.20 - 12.14 , 95℃ 48 h , CAN/ CSA - Z245.20 - 12.14 , 75℃ 硬度 ASTM D 2240 - 97 Shore D ASTM D 2583 - 95 Barcol 耐划性 30 kg , TISI R33 40 kg , TISI R33 50 kg , TISI R33 耐磨性 ASTM D 4060 CS17 , 1 000 g ,5 000 r 阴极剥离28 d , 1.5V , 3 NaCl , 80℃ 经试验室检测和现场应用试验证明,应用于天 然气管道的双层熔结环氧粉末防腐体系具有比单层 环氧粉末防腐层更优异的综合性能,具有性能价格 比高,使用寿命长,维护费用低,防腐层类型多等优 点,可针对不同的需要选择类型,适用于各种条件的 管道建设,特别是管道穿越和山区施工,抗酸、 碱、 盐 等化学腐蚀性较强的各种土壤腐蚀,使用温度及适 用管径范围大,适用于各种异型件,现场补口施工、 补伤等工艺成熟,质量容易控制,优秀的耐划伤性 能,同三层PE防腐结构相比拟的抗冲击性能等。 双层熔结环氧粉末防腐体系综合了标准熔结环氧粉 末与基材较高的粘结性能和改性熔结环氧粉末较好 的抗水渗透性的特点,兼备了两者的优势,已大量应 用于石油天然气工业。 表3 面层6352粉末涂料性能指标 颜色 密度 kg/ m3 遮盖力 m 2/ kg mm- 1 胶化时间s 204℃ 6352 - 046352 - 08 施工温度℃ 6352 - 046352 - 08 灰1.760.589.516193～241 ,30 s193～241 ,90 s 图2 双层熔结环氧粉末防腐体系涂覆工艺 二、 国外双层熔结环氧粉末 防腐体系应用现状 国外天然气管道工程界认为,在水平和垂直的 顶钻工程中,管道防腐层承受着更大的土壤应力和 更多的破损因素,因此应针对更加坚韧的防腐层体 系开展研究。1992年杜邦公司John D. Bethea研究 开发出双层熔结环氧粉末,并应用到天然气管道上, 实际应用表明,该防腐层可以满足工程需求。已分 别在美国、 英国、 沙特阿拉伯、 壳牌石油公司等国内 管道工程中广泛使用,至1998年双层熔结环氧粉末 防腐体系涂敷长度已达700 km ,其中有代表性的工 程有委内瑞拉的CORPOVEN/LAG OVEN高温水管 道,管径为152～305 mm ,长度为316 km;阿科/厄瓜 多尔管道工程,管径为305～406 mm ,长度为150 km;休斯敦的海湾穿越工程。截止到2001年双层熔 结环氧粉末防腐体系已在美国哥伦比亚、 俄克拉何 马、 阿拉斯加等地的天然气管道工程的连接头、 河流 穿越、 海底管道和管道修复中发挥了不可替代的作 用,如BP阿拉斯加公司在布里斯托尔海湾长16 km ,水深12 m的输气管道工程和TUCKER CON2 STRUCTION/ CONOCO的俄克拉何马输气管道工程, 44油 气 储 运 2005年 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 采用双层熔结环氧粉末防腐体系解决了外防腐问 题;EUPEC WELSPUN/ SOCONORD的哥伦比亚输气管 道工程,采用双层熔结环氧粉末防腐体系解决了管 道接头外防腐问题。 在工程应用的同时,科研工作也不断深化,研究 更高性能的熔结粉末覆盖体系成为管道工程界的更 高追求 〔3〕。如杜邦公司正开发新的可以直接应用在 钻管上的耐高温粉末涂料体系。在产业化开发方面 涉及双层熔结环氧粉末涂敷施工和外层粉末材料生 产两方面。目前国外许多具有双层熔结环氧粉末涂 敷能力的企业已形成了跨国经营,如意大利的 Socotherm公司,在全球有多家工厂,可以开展管径为 88.9～1 524 mm的管道涂敷;Bredero Shaw公司在 美国、 欧洲、 非洲、 东南亚等6大洲建有27个工厂, 在国际市场上快速成长;美国eb PIPE COATING可 以开展管径为152～1 422 mm的管道涂敷, L. B. FOSTER公司可以开展管径为203～609 mm的管道 涂敷,BAY OUPIPECOATINGS ,MIDWEST PIPECOAT2 ING,SHAWCOR PIPE PROTECTION ,WOMBLE公司等 均能涂敷高性能的双层熔结环氧粉末防腐体系。 在粉末材料方面,面层粉末的生产和工艺是双 层熔结环氧粉末防腐体系的技术核心。由于要求根 据不同的地理环境和工程情况,开发适应类型的外 层粉末涂料,成膜后的抗冲击、 抗弯曲、 耐划、 耐磨、 耐热等性能要求很高。因此,国际上许多具有底层 熔结环氧粉末涂料生产技术的公司,目前尚未有面 层粉末供货,其核心技术仍掌握在少数国际大公司 手中,国外能够提供高性能面层熔结环氧粉末涂料 的公司仅见报道的有美国的3M、 杜邦的OBRIN树 脂公司、Herberts公司以及日本川崎公司等。 三、 国内双层熔结环氧粉末防腐 体系应用现状 近年来,双层熔结环氧粉末防腐体系在国内逐 步应用到天然气和其他管道建设工程中。如2001 年萧山油库 杭州康桥成品油管道输送工程管道 总长41 km ,采用钢管 2736. 4 mm ,材质L290在 钱塘江穿越、 山区石方段直管和特殊地质的穿越采 用了双层环氧粉末防腐体系,该体系优良的抗冲击 和耐划伤性能均满足了工程要求。宁波市城市燃气 管网工程长166 km ,直径为327 mm ,该埋地管道采 用双层熔结环氧粉末防腐体系后,涂敷管道可施工 性能大大增强,抗冲击性能及耐划伤性能非常突出, 几乎没有发生防腐管损伤现象。在金山 扬子管道 长60 km ,管径分别为 273和 159 、 中石化物资 装备部管道工程长55 km ,管径为 273 中,均应用 了双层熔结环氧粉末防腐体系,取得了突出效果。 由于钢质弯管形状的特殊性,防腐施工一直只 能手工作业,难以实现机械化连续生产,施工效率低 下,且难以保证防腐质量,使弯管成为整条管道防腐 的薄弱环节 〔4〕。西气东输工程也存在这些问题 ,为 了确保西气东输管道工程的防腐施工质量,中国石 油天然气管道科学研究院专门研制了直径为720～ 1 200 mm大口径弯管外防腐生产线。该生产线采用 了双层熔结环氧粉末防腐体系,两层环氧粉末一次 喷涂成膜,不需增加额外的设备即可同时完成弯管 的防腐和防护,使防腐层的防腐性能和抗机械损伤 性能大大增强。西气东输工程淮河西岸 上海段, 在丘岭和水网地区,土壤腐蚀性较强,大型河流、 湖 泊等穿越较多,采用双层FBE防腐线路长约480 km。实践证明,涂层质量完全符合西气东输工程要 求,弥补了工程防腐体系的薄弱环节,提高了整体防 腐档次,充分展示了双层熔结环氧粉末防腐体系的 技术优势。 受国内天然气管道工程建设的推动,许多双层 熔结环氧粉末防腐施工企业应运而生,并得到快速 发展。上海中油埃力生防腐有限公司具备了DN 60 ～1 200 mm钢质管道双层熔结环氧粉末涂敷能力; 上海防腐公司可承担管径为114～1 200 mm钢质管 道双层熔结环氧粉末防腐层施工;宁波科鑫腐蚀控 制工程有限公司可以施涂管径为80～2 000 mm管 道双层熔结环氧粉末;中石油淄博防腐工程有限公 司可进行双层熔结环氧粉末涂装,生产线满足管径 为159～1 600 mm钢管的涂敷需要,单条作业线生 产能力达400 m2/ h。 材料方面,国内有些工程技术研究院正开发面 层熔结环氧粉末,如欧特涂料有限公司生产SP212 系列双层防腐结构外层用环氧粉末涂料。双层熔结 环氧粉末防腐体系的核心技术与国外相比尚有差 距,建议国内加速研究发展,以形成具有自主知识产 权的高性能外层环氧粉末涂料技术。 54第24卷第1期 杨晓鸿天然气管道双层熔结环氧粉末防腐体系的应用 w w w . b z f x w . c o m 深根植物对天然气管道石油沥青 覆盖层的影响 黄 海 3 西南油气田分公司输气管理处研究所 黄 海深根植物对天然气管道石油沥青覆盖层的影响,油气储运,2005 ,241 46～48。 摘 要 针对各种植物对川渝地区埋地天然气管道石油沥青覆盖层的危害,进行了大量的现 场调查和树种的统计,分析结果表明,对管道具有较严重影响的树种、 有一定影响的树种和影响较 小的树种,应分别采取严格控制、 适当控制和一般要求等措施,并从管道管理和植物栽种管理等方 面,提出了相应的管理规范。另外还对国务院313号令作了有益的补充。 主题词 天然气管道 深根植物 石油沥青 涂层 影响 一、 前 言 目前,埋地长输管道两侧深根植物的管理执行 标准为国务院313号令,即在管道两侧各5 m内禁 止种植深根植物。在重视环境保护和实施 “退耕还 林还草” 工程的今天,简单地按照此规定管理管道难 度较大,为了解决这一制约输气管道安全生产的问 题,开展了深根植物对天然气管道的影响及对策的 研究工作,并针对国务院313号令缺少执行细则的 情况作了相应的补充和界定,该项研究包括深根植 物和管道保护两方面的内容。目前植物学中对深根 植物没有明确的定义,根据西南地区地理环境的实 际情况,可以将 “多年生木本植物” 定义为深根植物。 因此,从深根植物根系生长的基本特性根系的种 类、 结构、 在土壤中的生长特点和根系在土壤中的 分布特点水平分布、 垂直分布等方面搜集资料。 西南油气田分公司输气管理处现辖输气主干线 数千公里,其中包括已使用了10～30年的在役管 道,这些管道的外防腐层约有90 以上为石油沥青 覆盖层,管道埋深多在60 cm土层以下。 二、 深根植物对管道的影响 管道周围树种多样,对管道的影响程度也各不 相同,研究植物根系对管道覆盖层的影响和危害,可 利用林业方法和统计理论,在现场结合 “改良壕沟 法” 和 “定点开挖法” 对植物根系进行了检验。此次 测试范围涉及仁寿、 眉山、 自贡、 宜宾和重庆等11条 管道,调查树种29种,开挖深坑77个。 根据不同地形、 管道处于不同环境如沙地、 坡 地、 水田等的原则,采用地面、 坑内测试相结合,现 双层熔结环氧粉末防腐体系,以其优异的性能 和较低的成本,受到天然气管道工程界的高度重视, 被作为超强防腐手段应用到天然气管道工程的特殊 地段,成为天然气管道外防腐领域最先进的技术手 段。随着成本的不断降低,该体系在国内外必将获 得更加广泛的推广应用。 参考文献 1 , 杨晓鸿西气东输工程天然气长输管道内外涂层技术经济分析, 天然气工业,2001 ,212。 2 , 温慧芬 陈守平双层环氧粉末防腐体系,石油工程建设,2000 , 265。 3 , 张 瑛 侯铜瑞等双层环氧粉末覆盖层在钢质弯头上的应用, 油气储运,2001 ,206。 4 , 葛 敏上海天然气高压管道外防腐层的选择,上海煤气, 20023。 收稿日期20042012 06 编辑吕 彦 3610215 ,四川省成都市华阳;电话02885601581。 64油 气 储 运 2005年 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 作 者 介 绍 鲍 宇 工程师,1968年生,1995年毕业于中国石油天然气管道局职工学院腐蚀与防护专业,现任中国石油 天然气管道工程有限公司副总经理兼中油朗威有限公司经理。 黄翼虎 1970年生,2002年浙江大学控制科学与工程学系在读博士生,从事复杂工业系统的模糊控制、 神经 网络、 智能控制等方面的研究。 霍春勇 高级工程师,1966年生,1989年毕业于西安交通大学材料科学与工程学院,获硕士学位。现为中国 石油天然气集团公司管材研究所副所长,西安交通大学在职博士研究生。主要从事油气管的力学 行为和环境行为的研究工作。 邓道明 副教授,1965年生,1987年毕业于西南石油学院石油机械工程专业,获硕士学位,现为石油大学北 京油气储运工程专业博士生。 李群海 工程师,1963年生,1986年毕业于中国石油天然气管道局职工学院长输工艺专业,现在中石化集团 管道储运分公司新乡输油处生产科从事技术管理工作。 吴小刚 博士后,1977年生,2004年毕业于浙江大学建筑工程学院土木系市政工程研究所,获博士学位,现 在浙江大学生工食品学院 “农业水土保持” 一级学科博士后流动站工作,主要从事管道工程等方面 的研究。 张其敏 讲师,1972年生,1997年毕业于西南石油学院油气储运专业,获硕士学位,现在重庆科技学院油气 集输教研室从事教学和科研工作。 蒋 明 讲师,1972年生,2000年毕业于中国人民解放军后勤工程学院油气储运专业,获博士学位,现在重 庆大学机械工程博士后科研流动站工作。 税碧垣 工程师,1973年生,1997年毕业于西南石油学院化学工程系,获硕士学位,现在中国石油管道公司 科技研究中心储运工艺研究所从事化学添加剂研制及应用研究工作。 王凡喜 高级工程师,1952年生,1987年毕业于中国人民解放军后勤工程学院油料管理专业,现在济南军区 联勤部油料监督处工作。 李 立 高级工程师,1970年生,1992年毕业于石油大学山东油气储运工程专业,现在中国石油管道公司 科技研究中心从事储运工艺研究工作。 杨晓鸿 高级工程师,1963生,1990年毕业于四川大学生物力学专业,获博士学位,现在武汉工业学院生化 系从事涂料防腐技术工作。 黄 海 助理工程师,1975年生,1999年毕业于北京化工大学腐蚀与防护专业,现在西南油气田分公司输气 管理处研究所从事管道保护及相关研究工作。 李贵宾 高级工程师,1967年生,1992年毕业于中南土木建筑学院,现任中国石油天然气管道局维修抢修公 司副经理兼总工程师。 杨德伟 副教授,1964年生,1990年毕业于石油大学北京油气田开发工程专业,获硕士学位,现在石油大 学山东攻读博士,主要从事热能转换与利用方面的教学与科研工作。 刘 成 工程师,1960年生,1987年毕业于电视大学化学工程专业, 1997年本科毕业于石油大学石油炼制 专业,现在中石化济南分公司原料办从事长输技术工作。 丁 颖 工程师,1973生,1993年毕业于江汉石油学院物资管理专业,现在中原油田分公司规划事业部从事 油气田规划及技术经济研究工作。 16第24卷第1期 油 气 储 运 w w w . b z f x w . c o m Oil Pipeline is made. The test results show that the forward transportation and reverse pumping technique will not obviously lower the PPD’s effectiveness when the temperature of PPD- benefitedoil meets the requirements that the experiment determined. The effective inner diameter of pipeline is estimated based on the temperature and throughput of oil varied the flowing direction. The minimum throughput of pipeline requiredfor onedirection PPD- benefitedoil transportation is calculatedon the basisof equiva2 lent heat transfer coefficient and the effectivenessof flowabilityfor m odified oil. The initial economic comparison is carried out for the pipeline operation on the FT/ RPbased way. Subject Headings oil transportation , forward transportation and reverse pumping, experiment , PPD- benefited transportation , field experiment CORROSION CONTROL INSULATION Y ANGXiaohong Application of Duallayer Fusion Bonded Epoxy Anticorrosion System in G as Pipeline , OG ST, 2005, 24 1 43～46. Duallayer fusion bonded epoxy Duallayer FBE anticorrosion system has caught attentionsof pipeline engineersfor its excellent properties and comparative low cost. This paper introduces the layer structures , technical inds , production pro2 cess, advantages and application categoriesof the dual layer FBE system. S ome applicationsof the duallayer FBE systemin gas pipeline proj eet in China and abroad are presented. The coating companiesfor the duallayer FBEare given in detail. An anal2 ysis shows that the core technique for this systemis the epoxy powder for the out layer. The progress and production statusfor the outer FBE coating are discussed. Subject Headings gas pipeline , duallayer fusion bonded epoxy, anticorrosion system, application HUANGHai The Investigation on the Hazard of Deep Root Plant to Bituminous Protective C oating of G as Pipeline , 0G ST, 2005, 24 1 46～48. An investigation on the hazard of deep root plants to bituminous protective coating of gas pipelines in Sichuan Province and Chongqing City is made. The site investigation and statistics results show that the trees with different hazards high , medium, low to the pipelines should be seriously, m oderately and cornm only controlled so as to ensure the safetyof the pipelines. The relative management standards are put forward from the viewpoint of pipeline operation and tree planting. Subject Headings gas transmission pipeline , deep root plant , bituminous protective coating, safety, investigation CONSTRUCTION TECHNIQUE LI G uibin In - line Pipeline Plugging T echnique , OG ST, 2005, 24 1 4851. This paper introduces an application case of a new technology of inline pipeline plugging in ShanWu G as Pipeline. The pluggingoperation adopts British T anktype plugging technique. The author considers that this new technique will provide a helpful reference to other pipelines. Subject Headings gas pipeline , inline plugging technique , applicationf ENERGYSA VING ENVIORENMENT AL PROTECTION Y ANGDewei and IAN Riyi Energysaving and Environmental Protectio. n Oilfired and G as - fired C ondensa - 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载