3PE管道采用液体涂料补口技术适用性探讨.pdf

第 3 3卷第 6期 石油工程建设 3 7 、 rI 1l ， ll _l _ _ l ll ．一 0 √ l 。薯 | 一| 一 一 _ l ll⋯- ⋯ I 一一- lI． I _ I - 一一- 一 史航 ，任立元 ，梁 强 中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊0 6 5 0 0 0 摘 要 在 国 内输 气管道 广 东 L N G站 线 项 目首 次 引进 试 用 了 目前 国 际上 最新 的 3 P E管道 液 体环氧补 口技术。该补 口技 术具有涂装过程 k间 ,e - 单、界 面粘结牢 固、修补方法容易、检 验结果可 靠、材料价格较低、能源消耗 少、流水作业快、不产生阴极保护屏蔽等特点。文章介绍了相关技 术标准的编制过程以及与产品供货和现场施 工有关的最低技术要求。 关键词管道 ；聚 乙烯防腐层 ；液体环氧 ；防腐；补 口 中图分类号 T E 9 7 3 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 2 2 0 6 2 0 0 7 0 6 - 0 0 3 7 - 0 3 广东 L N G 液化天然气站线项 目是 国家重 点示范工程 ，为珠江三角洲地区的燃气电厂和城市 供气管网提供进 口的清洁燃料。该地区是中国经济 发展最快和人 口密度最高的沿海地区之一 ，而设计 压力为 9 ． 2 MP a的大部分输气干线线路又不得不经 过较发达 的城镇或将来 的城镇规划区。所 以，与国 内所有已运行和在建的高压天然气管道相比，该管 道 的安全性 要求更高 。该 管道 总长 3 7 9 k m，管径 3 2 3 ． 9～9 1 4 m m，工程 于 2 0 0 6年 6月 投产 。 1 液体涂料补 口技术的特点 高质量的外防腐措施是管道安全保障最重要的 措施之一 。本工程钢管外防腐形式采用三层聚乙烯 以下称为 3 P E 涂层 ，开始设计 时采用热收缩套 带 补 口，但 由于征地等原因造成管道焊接补 口 之后长期 不能下沟 ，长期在野外 日晒雨淋 的管道 ， 补 口热收缩带出现 了粘结力下降等问题。为了解决 热收缩带补 口存在的质量问题 ，设计人员和业主代 表慎重地引进 了 目前 国际上最新的 3 P E管道液体 环氧补 口技术 ，购买 了专 门用于 3 P E管道补 口的 双组份液体环 氧涂料 ，在本工程 中进行 了现场试 用 。在线路段取得 良好试用效果的基础上 ，扩大到 定 向钻穿越的补 口、海滨地段高腐蚀段 的补 口。在 试用中发现这种补 口技术具有 以下主要特点 1 涂装过程简单。只需在喷砂和适当预热的 基础上刷一层涂料 ，就能达到良好的防腐效果 ，且 适合手工涂刷流水作业。 2 界面粘结牢固。液体环氧涂层与钢管表面 粘结可 以达到很高 的强度 ，液体 环氧补 口涂层与 P E层之间的粘结强度可达 4 MP a以上 ，用刀尖剥 离 P E层上的涂 层边缘 时 ，不 出现开裂分离现象 。 试用的这种专用涂料 打破了液体环氧涂层与 P E层 属于不同极性的材料 ，根本不可能粘结牢靠的传统 认识 。 3 修补方法容易。用砂纸对修补范围进行表 面打毛 ，然后再刷一层涂料即可修补涂层的气孔 、 厚度不足等缺陷。 4 检验结果可靠 。用 电火花检漏仪检验一遍 补 口范围，就可同时确定涂层厚度是否达到要求和 是否有漏点存在。 5 材料价格较低 。对 于相同的补 口面积，这 种涂料的费用 比相应热收缩带的费用低 ，约为 目前 热收缩带价格的 2 ／ 3左右。 6 能源消耗少 。用火焰喷枪 即可去除 P E层 和钢管表面的潮气 ，消耗燃气量极少 。 7 流水作业快。试用过程 中，由经过培训的 5名 防腐工对焊 口进行表面喷砂处理 ，并对每道 口 刷 3 遍涂层 ，4 0 mi n内完成了 6 道 口的补 口作业 。 8 没有阴极保护屏蔽 。热收缩套 带补 口 存在阴极屏蔽现象 ，而液体环氧涂料涂层对阴极保 护系统不产生屏蔽作用。 2 相 关 技术标 准 的编 制过 程 在 2 0 0 3年 8月开始施工的阿塞拜疆和格鲁吉 亚境内的输油管道工程中，首次大规模使用液体环 氧涂料对 3 P E管道进行现场补 口，但 由于在冬季 羊 羊 ★ ★ ★ ★ ★ 维普资讯 3 8 石油工程建设 2 0 0 7年 l 2月 施 工 中 出现 过 在 管 体 P E层 上 涂 层 开 裂 的 问题 ] ， 使得我们在引进这种补口技术时不得不采取十分慎 重的态度。在没有相关技术标准 、参考资料极少、 使用经验缺乏的条件下，我们在相关技术标准编制 中采取了以下方法 1 邀请国外厂家进行技术交流 ，并进行环氧 涂料补 口的现场演示。 2 根据有限资料编写 出技术建议书 ，并请业 主单位有相关经验的外国专家进行修改 ，再根据外 国专家的修改意见进行文件升版 ，并请来华进行技 术培训的厂家代表进行修改。 3 分两个阶段在两个施工现场 由不同单位的 防腐工人进行各 1 0道 口的培训性试用 ，在试用 中 发现 存在因工人技术不熟练而产生的漏点过多的 问题 ，而涂层与 P E层之间的附着力却 比我们想象 的结果要好得多，据此我们开始加强现场操作技术 的研究和指导。 4 在不断发现问题、反复研究和解决问题 的 过程中，了解和掌握了该项技术 ，在进行了 1 0 0多 道口的补口试用后 ，为采购涂料和施工要求编写了 正式技术规格书 ，并把现场试用范围扩大到全线。 3 与 产 品供 货有关 的最低 技术 要求 3 ． 1 涂料性能要求 所有 的涂料应是无溶剂 、无异氰酸 、1 0 0 ％固 体含量 的环保型刷涂类双组份液体环氧涂料 ，并应 符合表 1 所列实验室试件的质量要求 。 3 ． 2 涂料应满足的现场刷涂要求 1 用海绵刷或短毛辊进行手工刷涂 ，用火焰 喷枪进行基底预热和表面后加热。 2 用搅拌棒和电动搅拌桨两种方式进行涂料 搅拌。 3 用砂纸打毛涂层表面后可直接进行涂料复 涂的手工修补。 4 在 2 0～4 0℃的环境温度下 ，混合料适合 刷涂 的适用期 在 5～1 5 m i n 。 5 在 2 0～4 0℃的环境温度下 ，涂层实干时 间为 1 ～2 h 。 6 在涂层表面达 6 0℃高温或一5℃的最低温 度条件下 ，当涂层表面承受 日温差大于 2 0℃的温 度循环作用时，涂层应在 6 0天内不发生开裂分离 。 7 用拉拔式 附着力测试仪进行现场测试 时， P E层与涂层间的粘结强度应达到 4 MP a以上 ，用 表 1 双组分液体环 氧涂料涂层实验室试件质量要求 验收标准 验收标准 性 能 P E基底表 实验依据 钢基底表面 厩 1 阴极剥离／ mm 3试件平均 2 0℃ 下 2 8 d C S A Z 2 4 5 2 0 值 ≤5 2 黏结力 7 5℃ 下 1 4 d和 2 8 d 1 - 2级 C S A Z 2 4 5 2 0 3 干膜黏结强度／ MP a ≥3 0 ≥1 0 A S T M D 45 4 1 4 抗冲击能力 无星状花纹， 一 1 0～8 0 ℃， 1 ．5 J冲击力 C S A Z 2 4 5 2 0 无裂纹或漏点 5 肖氏硬度 0～5 0℃ ≥ 8 5 AS TM D2 2 4 0 91 2 5℃ 2 ． 0 。 ／ P P D 2 ． 0 。 ／ P P D C S A Z 2 4 5 -2 0 ． 0 2 6 弯 曲实验 1 一 1 0℃ 0 ． 5 。 ／ P P D 0 ． 7 。 ／ P P D C l a u s e 1 2 ． 1 1 0 ．2 5 ％ 应 变 B G ， C W6 ， P t 1 ， 7 弯曲实验 2 量 ／0 ．2 0 ％ 附录 B 8 耐磨性／ L ／ t． m 落砂法实验 ≥3 S Y ， I 1 0 3 1 5 - 1 9 9 7 9 寿命／ I l 中性盐雾试验 ≥2 5 O H0 G B f r 1 7 7 1 - 1 9 9 1 1 0 拉伸强度／ MP a 2 5 ℃ ≥ 4 0 AS TM D- 6 3 8 加拿大标准 C S A Z 2 4 5 ．2 0 0 2 钢管外壁熔结环氧粉末 防腐层 技术 标准 中涂层 弯 曲试 验 时芯轴半 径对应 的 “ 单 位管 径 p e r p i p e d i a m e t e r 长度”要求。 刀尖剥离 P E层上的涂层边缘时，涂层不出现开裂 分离 。 4 与现 场施 工有关 的最低技 术要 求 4 ． 1 现 场条件 1 管材表面温度不应低于 1 5℃或低于周 围 空气露点以上 3℃。在涂装表面温度低于 1 5℃或 低于露点以上 3℃时，可用火焰加热器预热或后加 热 的方法把钢管表面加热到高于 1 5℃，并同时高 于周围空气露点以上 3 ℃。 2 焊 口周 围应具有足够的作业空间 ，钢管 下面的空间高度应在 5 0 0 mm以上。 4 ． 2 钢材表面条件 1 钢 材 表 面应 达到 的 清洁 度 标准 为 I S O 8 5 0 1 1中的S a 2 5级；锚纹深度标准为7 0 ～1 0 0 m。 2 对 P E层做轻微的喷砂打毛处理 ，锚纹深 度应达到 7 0～1 0 0 m，不允许 P E层倒角边缘存 在 P E毛刺。 维普资讯 第 3 3卷第 6期 史航等 3 P E管道采用液体涂料补 V I 技术适 用性探讨 3 9 3 用火焰 喷枪快速燎烤补 口部位的钢管表面 和经过打毛的 P E层表面 包括倒角 。 4 采用干净 的毛刷仔细清扫 P E层表面和钢 管表面。 4 ． 3 刷涂要求 1 根据涂料厂家建议的搅拌 时间和搅拌方法 以及现场的环境温度对涂料进行搅拌。 2 刷涂时，应注意厚度难以达到要求 的焊缝 表面和 P E倒角边缘 ，这些部位可 以涂得稍厚一些 。 3 对于可能出现的一次刷涂难以达到涂层设 计厚度的问题 ，可以通过多次复涂的方法解决。 4 当环境 温度 较低时或希望加快 固化 速度 时，可在刷涂前用火焰喷枪对钢管基底表面进行较 高温度的加热处理，但要注意加热温度的控制。 5 涂层厚度要求 6 0 0～1 2 0 0 m。流痕的最 大厚度不应超过 1 0 0 0 m。 4 ． 4 检 验标 准 1 涂层应是一层光 滑的膜 ，没有流挂 、开 裂、起泡 、气孔、小疙瘩及软斑点等现象 ，没有被 涂料覆盖的灰尘颗粒或昆虫等。 2 在 2 5 0 0 V 电压 下进行 1 0 0 ％检漏合 格 ， 检漏范围包括焊口部位和 P E层倒角边缘 。 3 涂层与 P E层 间的附着力检测应分别按照 以下两 种方法 进 行 a ． 刀撬边缘法。在涂层不超厚 的部位用刀尖撬 P E层上的涂层边缘 ，如果用刀尖无法从边缘插入 P E层与涂层之 间或 只能 以宽度不足 2 mm的小块 逐渐撬出 2条各长 5～1 0 m m 的线条且没有涂层 开 裂现象，则为合格。 b ． 拉拔式附着力实验法。虽然管道焊 口表面不 是平面，但可用通常的拉拔式附着力检测仪进行参 考性检验 。对于涂层与 P E层之 间的附着力 ，如果 拉拔应力读数 I4 MP a ，则为合格 ；对于涂层与钢 管表 面 的附着力 ，如果 拉拔 应力 读数 ≥1 0 MP a ， 则为合格。 4 ． 5 涂 层 的修 补 1 当需要对涂层表面进行修补时，应使用砂 纸打磨涂层表面；当需要将涂层全部清除后进行修 补 时，应使用喷砂清理的方法消除原涂层 。 2 对于暴露钢基 底的较大面积的损坏 区域 ， 应使用定点 喷砂清理 的方法进行表 面处理 ，然后再 进行涂层涂敷 ；没有暴露钢基底的损坏 区域 ，应使 用砂纸打磨涂层表面 ，进行毛化后 ，再进行涂层涂 敷 。 3 对于 P E层损坏的区域 ，应按照埋地钢质 管道聚乙烯 防腐层技术标准先修补 P E层 不使用 补伤片 ，然后再修补涂层 ；P E层没有损坏 的区 域 ，应使用砂纸打磨涂层表面进行毛化 ，然后再修 补涂层 。 4 对于钢管表面 包括焊缝 和倒角 内边缘附 近的修补部位 ，修补的新涂层与周 围的没有损坏 的原涂层之间的搭接宽度应至少为 5 0 mm，搭接部 位应在新涂层涂装之前进行砂纸打毛处理。 5 对 于 P E层表 面 包括倒角 内边缘附近 的修补部位 ，修补的新涂层与周围的没有损坏的原 涂层之间的搭接宽度应至少为 5 0 m m，在新涂层涂 装前应对搭接部位用砂纸进行打毛处理 。当搭接宽 度沿管轴向超过原涂层边缘时，应 以符合要求的新 边界为边缘线 ，扩大整个补口范围。 4 ． 6管体 P E层损伤处的修补 1 按 照 S Y ／ T 0 4 1 3 2 0 0 2 埋地钢质 管道 聚 乙烯防腐层技术标准进行管体 P E层损伤处的修 补，涂料只是用来代替相关的补伤片和 或热缩 套 带 。 2 涂层与损伤处周围未损伤的 P E层表面的 搭接宽度均应大于 1 0 0 m m，表面制备 和涂层涂装 方法 ，与补 口时涂层与 P E层粘结的涂装方法相同。 5 结束语 1 该补 口新技术具有涂装过程简单 、界面粘 结牢 固、修补方法容易、检验结果可靠 、材料价格 较低 、能源消耗少 、流水作业快 、不产生 阴极保护 屏蔽等特点，值得进一步推广应用。 2 有关的初步技术标准是通过现场试用与标 准编制相结合的方式产 生的 ，具有明显 的实用性 ， 可作为今后相关标准编制的参考基础。 参考文献 J 】 】 D e s k t o p S t u d y F i n a l R e p o r t ， F i e l d J o i n t C o a t i n g Re y i e w， R e d a c t e d V e r s i o n [ R ] ． Wo r l e y P a r s o n s E n e r g y S e r v i c e s ． 2 0 0 4 0 7 1 5 ． 作者 简介 史 航 1 9 5 8 一 ，男 ，山 东人 ，高级工程 师 ， 1 9 8 5年毕 业于石油部 管道局 职工 学院，任 副 总工程 师 ，长 期从事输油输 气管道 的设计 ，曾担 任广 东 L N G站 线工程的 设 计 经 理 。 收稿 日期 2 0 0 7 0 4 2 8 ；修 回 日期 2 0 0 7 0 9 2 6 维普资讯