在役天然气管道内涂层性能试验研究.pdf

2 01 2 正 第 6期 技 术 T e c h n i q u e 2 01 2 No ． 6 在役天然气管道 内涂层性能试验研究 马卫锋， 罗金恒， 蔡克， 陈志昕， 李丽锋， 赵新伟 中国石油集团石油管工程技术研究院安全评价与完整性研究中心， 陕西西安7 1 0 0 6 5 摘要 参照相关标准对某天然气干线服役近 5年的减阻内涂层性能进行了试验研究。结果表明 经过近5年的服役后， 涂层外观颜色鲜亮， 表面光滑完整， 但局部存在小的缺陷 如质点、 鼓泡、 表面破 损等 ， 而螺旋焊缝处涂层脱落较严重。涂层的耐蚀性较差 ， 经盐雾试验和水浸泡试验后涂层 出现鼓 泡 现象， 说明在役天然气管道 内涂层长期与输送介质接 触， 导致涂层防护性能下降。 关键词 天然气管道 ； 减阻内涂层 ； 性能试验 中图分类号 T E 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 49 6 1 4 2 0 1 2 0 6 0 0 0 7 0 3 Re s e a r c h o n t he Pe r f o r m a nc e Te s t s o f Re s i s t a nc e ． Rr e d uc i n g I n t e r n a l Co a t i n g 0 f I n - S e r v i c e Na t u r a l Ga s P i p e l i n e s MA We i f e n g， L UO J i n h e n g ， C A I Ke ， C HEN Z h i x i n， L I L i f e n g ， Z HAO Xi n w e i S a f e t y a n d I n t e g r i t y As s e s s me n t C e n t e r i n R e s e a r c h I n s t i t u t e o f T u b u l a r Go o d s o f C N P C， X i ’ a n 7 1 0 0 6 5 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p e r f o r ma n c e o f r e s i s t a n c e r e d u c i n g i n t e r n a l c o a t i n g o f fi v e y e a r o l d i n s e r v i c e n a t u r al g a s p i p e l i n e i s r e s e a r c h e d a c c o r d i n g t o t h e r e l e v a n t s t a n d a r d ． T h e r e s u h s s h o w t h a t t h e a p p e a r a n c e o f t h e c o a t i n g c o l o r i s b rig h t a n d t h a t t h e s u r f a c e wa s s mo o n t h a n d i n t a c t ， b u t t h e r e a r e a f e w d e f e c t s ， s u c h a s p a r t i c l e ， b u b b l i n g a n d s u r f a c e d a ma g e， i n s o me p l a c e s ． T h e s p i r a l w e l d e d s e a m c o a t i n g s h e d d i n g i s c o mp a r a t i v e l y s e r i o u s ． T h e c o r r o s i o n r e s i s t a n c e o f t h e c o a t i n g i s p o o r a n d t h e b u b b l i n g a p p e a r s i n t h e t e s t s o f s a l t s p r a y a n d w a t e r i mme r s i o n ． T h e r e s u l t s p r o v e t h a t t h e i n t e rna l c o a t i n g o f t h e i n s e r v i c e n a t u r a l g a s p i p e l i n e k e e p s i n l o n g t e r m t o u c h wi t h t h e me d i u m t r a n s p o rt e d， wh i c h c a u s e s t h e d e c r e a s e o f t h e p r o t e c t i v e p e rf o rm a n c e o f c o a s t i n g ． Ke y wo r d s g a s p i p e l i n e s ；r e s i s t a n c e r e d u c i n g i n t e rn al c o a t i n g；p e r f o rm a n c e t e s t s 0 引言 为保护管体免受输送介质 的磨蚀， 减小输送 阻 力， 提高输气效率， 自西气东输天然气管道工程开始， 国内陆续在天然气 干线管道项 目中采用 了 内涂层减 阻技术。内涂层减 阻技术 在工业发达 国家的应用 已 经有 很长时间 ， 国外在涂料 的生产 、 施工 以及涂敷验 收标准等方面已经相当成熟。国内在减阻内涂技术 方面的研究起步较晚 ， 并且在天然气管道干线上 的应 用时间不久， 在许多方面与国外还存在较大差距 。 对于在役天然气管道 内涂层 的失效 ， 往往是生产 过程中引入的失效因素和运行过程 中失效因素共同 作用的结果。由于管壁清理不干净、 涂料流动性差等 因素的影响 ， 涂层生 产过程 中常见 的缺陷有质点 、 气 泡或针孑 L 、 凹坑、 橘皮、 结皮、 流挂、 流滴、 流淌、 螺旋 线、 二次污染、 外力破损、 厚度偏差等 。因此 ， 对于 在役管道内涂层的评价就显得尤为重要。但 目前对 于在役管道 内涂层 的评价方面的研究， 国内尚未开 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 0 7 收修 改稿 日期 2 0 1 2 0 6一 O 7 展， 国外已经开展了部分针对管道内涂层的实验， 主 要以英国 A D V A N T I C A与法 国 I F P 2个公 司的实验技 术 为主 ， 其对 内涂层管道压力损失减小的测试和表面 改进技术、 涂层老化、 腐蚀i 贝 0 试、 磨损测试、 涂层与流 体的交互作用及涂层修复等方面展开了研究。因此， 国内对在役管道减阻内涂层的失效因素、 使用寿命、 运行质量和可靠性评估等方面应尽快展开系统研究 ， 这对 于充分发挥 内涂层减 阻作用 ， 降低运行成本 ， 提 高管道运营的经济效益具有重要意义， 更为日后的涂 敷生产提供有效的理论指导。 为了解减阻内涂层在实际服役环境下 ， 经过若干 年后涂层性能变化的实际情况， 文中从某天然气干线 选取服役近 5年的减阻 内涂层管段为研究对象 ， 按照 S Y ／ T 6 5 3 0 2 0 0 2 非腐蚀性气体输送用管线管内涂 层 对其内涂层开展相关实验室试验， 主要包括宏观 检查、 盐雾试验、 水浸泡试验、 附着力试验、 水压鼓泡 试验、 气压鼓泡试验， 多种方法配合使用， 以便对在役 管道内涂层性能进行全面准确的分析， 能更加深入地 3 8 P i p e l i n e T e c h n i q u e a n d Eq u i p me n t N O V ． 2 Ol 2 一 ，封焊线能量输入均匀时， 条形 阴影 就是一条均匀 的长线。当复合管端面的基层衬层周向间隙不均一， 封焊线能量输入不均匀时， 就会引起条形 阴影在宽度 和长度上的变化 ， 断断续续 ， 宽窄不一。据此可认 为， 该条形阴影的产生应为机械式内衬不锈钢复合管生 产工艺和结构所致 ， 不是现场焊接产生的缺陷。 3 ． 4 该厂家同型号管材使用情况调查 为保证管线的安全使用， 对以往该厂家生产的同 型号管材的使用情况进行 了调查。2 0 0 5年， 新疆牙哈 凝析气 田采用该 厂家生产的机 械式内衬不锈钢复合 管， 应用于高含 C O ， 、 C 1 一 的酸性腐蚀工况下的天然气 集输管线中。2 0 0 8年9月检测结果显示， 耐腐蚀性能 及安全性能良好。2 0 0 8年， 同属严重 C O 酸性腐蚀工 况的吉林油 田长岭气 田集输工程也采用 了此种 内衬 不锈钢复合钢管。经调查发现 ， 焊接过程 中射线检测 同样发现过封焊位置条形 阴影 的问题 ， 经相应处理 ， 在实际使用过程中， 未发现因此原因造成的影响耐腐 蚀性能和安全性能的问题。 4 结论 1 封焊部位射线底片阴影， 部分为封焊焊道缺 陷， 部分为机械式内衬不锈钢复合管管端层问间隙在底 片上造成的条形阴影， 还有一部分为施工焊接缺陷。 2 内衬不锈钢复合管层问间隙的条形阴影是圆 特殊结构造成 ， 不是产品和焊接缺陷 ， 不影响管道的 安全和使用功能。 3 针对封焊焊道存在的质量问题， 要求生产厂 家对尚未组对焊接的复合管按照焊接工艺评定的要 求重新进行封焊焊接。已完成 的焊道有质量缺陷的， 由施工单位负责按照返修焊接工艺进行返修至合格。 4 机械式内衬不锈钢复合管存在结构缺陷， 如 封焊焊道易 出现裂纹 、 气孔 等质 量缺 陷， 因不锈钢衬 层较薄 ， 制造时易产生变形 ， 造成管 口不 圆， 加上异种 钢焊接等原因， 使得现场对口、 焊接施工难度加大， 不 利于推广使用。 5结束语 松南气 田集输管道 2 0 0 9年 7月投产至今 ， 安全和 使用性能良好。内衬不锈钢复合管在严重腐蚀工况 的气田集输管道的使用情况证明， 其在解决酸性介质 腐蚀问题上效果明显， 同时相对于其他防腐蚀措施有 着长效性和节约投资的优势。但因其结构原因， 使得 内衬不锈钢复合管在制造、 施工过程中易出现一些质 量问题 ， 同时造成焊接难度增大和施工费用增加 。针 对以上 问题 ， 建议 生产厂家加 大研发力度 ， 改进生产 工艺和管线结构 尤其是管口结构 ， 以提高产品质量 并方便于生产和施工的各个环节， 使得内衬不锈钢复 合管的优势得到更好的发挥， 并得以更加广泛的推广 使用。 参考文献 [ 1 ] 杨胜金， 肖国豪． 3 1 6 L2 0 G不锈钢复合管焊接技术． 焊 接， 2 0 0 6 1 5 8 ． 作者简介 张兴锋 1 9 7 0 一 ， 国家注册监理工程师， 从事油气 田 地面建设工程 监理工作。 上接第 9页 3 结束语 对某干线在役管道 内涂层性能进行了试验研究 ， 宏观检查发现 服役后 的涂层颜 色鲜亮 ， 表 面光滑完 整 ， 但在局部地方存在小的缺陷， 而螺旋焊缝处涂层 脱落较为严重。实验研究结果表明 涂层 的耐蚀性较 差 ， 涂层防护性能下降。 综上所述 ， 尽管国内对天然气管道 内涂层减阻技 术 的研究起步较晚 ， 与 国外相 比还存在 一定 的差距 ， 但随着国内能源结构的改变， 管道内涂层减阻技术也 将得到了进一步 的推广和应用。 目前所有 大 口径 管 道均采用内涂层技术。因此， 国内需要加大对在役天 然气管道内涂层可靠性和耐久性评价的研究力度。 参考文献 [ 1 ] 钱成文， 刘广文． 天然气管道的内涂层减阻技术． 油气储 运 ， 2 0 0 1 ， 2 0 3 1 6 ． [ 2 ] 马志祥 ， 梅云新． 我国油气长输管道的技术现状及差距分 析． 油气储运， 2 0 0 4 ， 2 3 3 1 4 ． [ 3 ] 胡士信， 陈向新． 天然气管道减阻内涂技术． 北京 化学工 业出版社， 2 0 0 3 1 2 3 ． [ 4 ] 乔军平， 张涛 ， 李生军． 钢质管道液态环氧内涂层成型过 程常见缺陷分析． 焊管 ， 2 0 0 9， 3 2 1 4 8 5 2 ． [ 5 ] MA R T I N J W， E MB R E E E， T S A O W． N o n o s m o t i c d e f e c t c o n t r o l l e d c a t h o d i c d i s b o n d me n t o f a c o a t i n g f r o m a s t e e l s u b s t r a t e ． J o u r n a l o f C o a t i n g s T e c h n o l o g y ， 1 9 9 0 ， 6 2 7 9 0 2533． [ 6 ] H A MA D E R F， D I L L A R D D A． A s s e s s i n g t h e e f f e c t s o f s h e a r c o mp r e s s i o n a n d p e e l o n t h e c a t h o d i c d e g r a d a t i o n o f e - l a s t o me r t o ． me t a l a d h e s i v e b o n d s ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f A d h e s i o n a n d A d h e s i v e s ， 2 0 0 5 ， 2 5 2 1 4 71 6 3 ． 作者简介 马卫锋 1 9 7 9 一 ， 工程师， 博士， 从事管道内涂层评价 研究与油气输送管道复合修复补强技术等研究工作。