管道防腐补口技术的进展及施工要求

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管口清理。将焊口及两侧防腐层上、收缩套 (带)包裹范围内的油污、泥土等清理干净,将 焊缝及其附近的毛刺、焊渣、焊瘤、飞溅物打磨 干净。管子端部防腐层有翘边、开裂等缺陷的, 应进行修理。
管口表面处理Fra Baidu bibliotek管口使用喷砂设备进行清 理,在喷砂的过程中,管表面的温度应该在露点 温度以上。喷砂除锈后表面至少应该达到 Sa 2.5 级,锚纹深度50-70μm。
1.3 聚乙烯胶粘带补口 结构为先涂刷与胶粘带配套的底漆,然后缠
绕聚乙烯胶粘带作为防腐层,外保护层采用聚氯 乙烯或聚乙烯外缠带,其厚度和层数根据防腐层 等级确定。优点是施工速度快,不需加热,操作
作者简介:吴淑贞(1978—),女,河北保定人,大学本科, 工程师,从事油气管道及设备安装防腐工作。
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2.2 环氧煤沥青防腐层现场补口
补口部位钢管表面预处理后,应在4小时内涂 刷底漆,底漆应均匀,不得漏涂。底漆表干后即 可涂面漆和玻璃丝布,如焊缝高于2 mm,用面漆 和滑石粉调成稠度适宜的腻子,在底漆表干后抹 在焊缝两侧,并刮成过度曲面,玻璃布和管体防 腐层搭接不得小于100 mm。普通级结构的防腐层 在第一道面漆实干后方可涂第二道面漆,防腐层 厚度应大于或等于0.2 mm。
底漆的涂敷。涂敷底漆前,应该对裸露的金属 表面进行预热。并保证管口整个圆周均匀加热。
热收缩套的安装。在完成涂刷底漆后,用 收缩套完全包裹住管口。朝下安装,最少搭接 50mm。使用火炬或感应加热装置进行加热收缩, 从收缩套的中心开始收缩,沿管的圆周进行加 热,直到完成愈合,同样加热和收缩另一边。当 粘结剂开始沿圆周从收缩套的边缘溢出,收缩完 成,表示收缩适当。加热收缩应该均匀。安装完 的收缩套不能扰动,直到粘结剂凝固为止。
材料,应与管体防腐层、保温层的结构和所用 的材料相同(设计对补口及补伤有特殊要求的除 外)。因此与上述防腐层配套的补口防腐技术相 应也经历了如下几个阶段:
1.1 沥青热浇涂补口 我国1950-1970年修建的东部输油管网,管体
防腐和补口材料大多选用石油沥青,多年的运行 和维护实践证明,补口处防腐质量及管道的防腐 状况均不如管体部分。
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腐蚀防护
管道防腐补口技术的进展及施工要求
吴淑贞,马金濮
(中原石油勘探局工程建设总公司,河南 濮阳 457001)
[摘 要] 介绍了国内管道补口防腐技术的进展及施工要求,重点论述了当前应用较多的3PE防腐层配套的热收缩带补口施 工技术及存在问题。 [关键词] 管道防腐;补口;3PE防腐层;技术要求
1980年以后,又研制开发和应用了挤压聚乙 烯防腐层(2PE)、熔结环氧粉末(FBE)以及新一 代的煤焦油瓷漆等管道防腐材料与技术;
上世纪90年代中期,引进应用了三层聚乙烯 (3PE)防腐涂层技术;
上世纪90年代末期,又开始引进双层熔结环 氧粉末涂层技术和三层聚丙烯(3PP)防腐涂层 技术。
埋地钢质管道外防腐层补口的结构和所用
应相互错开。缠绕时胶粘带边缘应平行,不得扭 曲皱折,带端应压贴,不使其翘起。补口层与原 防腐层搭接宽度应不小于100mm。
聚乙烯胶粘带补口的质量要求:
胶粘带防腐层表面应平整,搭接均匀、无褶 皱、无凸起、无破损。补口处的防腐层性能应不 低于管本体。
2.4 环氧粉末现场补口 现场补口采用与管体相同的环氧粉末进行热
浇涂沥青和缠绕玻璃布应符合下列要求:底 漆干燥后方可浇涂沥青及缠绕玻璃布。沥青熬制 温度一般在230℃左右,最高不得超过250℃,时 间不宜超过4~5h,熬制时应经常搅拌。沥青浇涂 温度宜为200~220℃,但不得低于180℃,每层沥 青浇涂厚度应不小于1.5mm。浇涂沥青后,应立即 缠玻璃布,玻璃布必须干燥、清洁。缠绕时应紧 密无折皱,压边应均匀,压边宽度为30~40mm, 玻璃布的沥青浸透率应达到95%以上,严禁出现 大于50mm×50mm的空白。每层沥青或玻璃布应 将原管端相应的留茬覆盖50mm以上。需外包扎聚 氯乙烯工业膜时,包扎应紧密、无折皱、脱壳现 象。压边宽度应为30~40mm。
施工的原料为石油沥青(也可以是煤焦油瓷漆) 加缠玻璃布,薄涂多层结构,厚度等同于管道防 腐层,施工方法为现场热浇涂,适用于相同材料 的管道防腐层。优点是原材料广泛、价格低廉; 缺点是现场热浇涂劳动条件差,质量难以保证, 施工时对环境有污染。目前已处于被淘汰之列, 主要适用于旧管道的改造修复工程。
1.2 环氧煤沥青防腐层补口 环氧煤沥青防腐层适用于埋地输送油、水、
由 韩 国 爱 涂 防 水 防 腐 株 式 会 社 研 发 的 ATO 超陶(陶瓷金属)防腐防污涂料及修补剂, 属于一种无机高分子材料(Inorganic polymer materials),是传统环氧防腐涂料的新型替代产 品。与其它防腐材料相比具有以下鲜明的特性: 该涂料是双组份涂料,依靠基本剂与固化剂混和 后自身发热而逐渐固化,膜层分子很快紧密结 合形成半永久性防护层,设计寿命理论上可达 30~50年;该产品具有底面漆合一,涂层厚度薄 (总厚度200μm)、水中可固化的施工特性,有 利于管道现场的补口、补伤工艺。
喷涂聚脲弹性体技术(Spray Polyurea Elastomer,简称SPUA)是国外近年来为适应环 保要求而研制开发的另一种新型无溶剂、无污染 的喷涂施工技术,是在反应注射成型的基础上发 展起来的,曾经历了纯聚氨酯(PU)、聚氨酯/聚 脲(PU/PUA)、纯聚脲(PUA)三个阶段,在纯 PUA体系中,使用了端氨基聚醚和胺扩链剂作为 活泼氢组份,与异氰酸酯组份的反应活性极高, 无需任何催化剂,即可在室温甚至0℃以下瞬间完 成反应,从而有效地消除喷涂聚氨酯(包括聚氨 酯/聚脲)弹性体过程中因环境温度和湿度的影响 而发泡,造成材料性能急剧下降的致命缺点。国 内也有相应的体系开发。应用前景广阔。 1.7.3 ATO超陶防腐防污涂料[2]
加强级结构的防腐层,涂第一道面漆后即可 缠绕玻璃丝布,玻璃丝布应拉紧,表面平整,无 褶皱和鼓包,压边宽度为30-40 mm,玻璃丝布缠 绕后即涂第二道面漆,漆量饱满,玻璃丝布所有 网孔应灌满涂料,第二道面漆实干后,方可涂第 三道面漆,防腐层厚度应大于或等于0.4 mm。
特加强级结构的防腐层,依上述一道面漆一 层玻璃丝布的顺序要求进行,两层玻璃丝布的缠 绕方向相反,在第三道面漆实干后方可涂第四道 面漆,防腐层厚度应大于或等于0.6 mm。
该方法适用各种管体防腐材料的补口,但管道 主体如果是三层PE复合结构,其补口材料首选三层 PE热缩补口材料,热缩套补口的技术要求很高,尤 其是大口径管道的补口,因达不到要求而容易产生 小空鼓和粘结缺陷,3PE防腐层的寿命更多地取决 于补口防腐层,预期使用寿命将受到影响。
聚乙烯胶粘带和3PE热缩带的特点是:适用各 种材料主体防腐层管道,而其他方式适用于相同 或接近材料的主体防腐层管道。
2.3 聚乙烯胶粘带现场补口
在补口部位清理铁锈、清除焊口部位焊渣, 查看有无受热变形的防腐层,除锈后钢管边面 应呈现基本金属光泽,表面预处理质量应达到 GB/T8923.1-2008中规定的St3级。补口处涂刷 底漆。在涂好底漆的管子上按搭接要求缠绕胶粘 带,胶粘带始端与末端搭接长度应不少于1/4管子 周长,且不少于100mm。内带和外带的搭接缝处
1.5 聚乙烯热收缩材料补口 防腐材料为经过幅射交联的聚乙烯片材,内
敷热熔性胶粘剂,施工时将其套(包覆)在补口处, 均匀加热产生径向收缩,内层胶熔化,使收缩套 (片)紧密地与管体防腐层和补口钢管表面粘接在一 起,达到密封防腐作用。优点是密封性强、粘结 力好、施工较方便、适用性广、无环境污染;缺 点是施工受雨雪、风沙天气影响大,对操作工的 责任、熟练程度有较高要求,与其它补口材料相 比,费用较高。
腐蚀控制是埋地钢质管道安全运行的重要保 证,防腐层是防止和减缓埋地钢质管道腐蚀的重 要手段,在整个管道外防腐施工中,补口是保证 管道防腐完整性的重要工艺,也是整条管道防腐 层质量中的最薄弱环节。钢管防腐是在工厂内严 格的质量保证体系控制下预制生产的,而补口是 在施工中现场预制的,现场补口质量比管体的质 量差,容易造成补口失效。补口材料的质量及其 施工质量是造成补口失效的主要因素,补口材料 的选择应与防腐层的性能相同或略高。因此,正 确使用补口材料并合理施工对整个管道的稳定运 行至关重要。
2 不同补口材料施工工艺要求 补口、补伤处的防腐层结构及所用材料应与
管体防腐层相同,补口工作应在对口焊接后,管 表面温度冷却至常温时进行。
第3期
吴淑贞等 管道防腐补口技术的进展及施工要求
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2.1 石油沥青防腐层的现场补口
涂底漆应符合下列要求:底漆用的沥青应与 面漆用的沥青标号相同,底漆配制时沥青与汽油 的体积比应为:沥青:汽油=1:2~3,并应现用 现配。涂刷底漆应均匀,不得漏涂。
喷涂。必须在水压试验前进行,以免因管内存水 无法加热到喷涂固化温度。补口区域钢管表面在 喷涂前必须进行抛(喷)射除锈,表面质量应达到 GB/T8923.1-2008规定的Sa2.5级。抛(喷)射除锈 后要清除补口处的灰尘和水分,并进行修整,将 焊接飞溅形成的尖点修平,将管端覆盖层补口搭 接处15mm内打毛。在补口施工开始前,应按拟定 的喷涂工艺,在试验管段上进行补口试喷,试验 管段应使用与施工管线相同的钢管。采用感应式 加热器将补口处管体加热到规定温度,补口加热 允许温差为±5℃,然后进行喷涂。要求喷涂厚度 与管体涂层平均厚度相同,并与管体涂层搭边不 小于25mm。 2.5 聚乙烯热缩材料补口
1.6 液态环氧补口 环氧粉末防腐层的应用早于3PE防腐层,实际
上,3PE防腐层是在环氧粉末防腐层的基础上,为 了弥补粉末防腐层机械强度差而发展起来的。环 氧粉末防腐层多采用液态环氧进行现场补口,涂 装过程简单,界面粘接牢固,修补方法容易,检 验结果可靠,材料价格较低,能源消耗较少,流 水作业较快,但是厚度控制较难。在广东LNG干 线工程施工中,采用了三层PE管线双组份液体环 氧涂料现场补口新技术。
腐蚀防护
简单;缺点是粘结力较差,防水性能低,受施工 环境影响较大,强度低。该方法不仅可应用于聚 乙烯胶粘带防腐的补口,还可用于聚乙烯包覆、 融结环氧粉末、三层防腐层的补口。
1.4 环氧粉末补口 适用于管体防腐为环氧粉末的补口,采用静
电喷涂方式,与同种材料防腐的管体熔结好,粘 接力强,但环氧粉末防水性较差(吸水率较高, 达到0.83%),给阴极保护设计带来一定的困难。 优点是与管体防腐为同种材料时熔结好,与钢管 粘结力强;缺点是对现场机具条件要求高,难度 太,费用高,质量不易控制。
1.7 几种新型补口材料 针对上述6种补口材料均存在的质量缺陷,近
年来出现了一些新型的补口材料:
石油与化工设备 2010年第13卷
1.7.1粘弹体防腐涂料
采用“粘弹体防腐层+机械外护层”双层结 构,可供选择的机械外护层包括:胶粘带、热收 缩外护带、纤维复合材料外护带等,依据使用部 位和环境的不同,可选择不同的外护带。优点是 施工现场对表面处理要求低,没有喷砂除锈要达 到Sa2.5级的要求,可直接粘接于3PE/PP/环氧/FBE 等防腐涂层,能彻底密封补口部位,阻断水分侵 入,施工质量容易控制,受施工环境及施工人员 影响较小,轻微机械损伤可自我修复。外护带包 覆在外部提供机械保护。荷兰南北天然气管道工 程全部采用“粘弹体防腐层+热收缩外护带”结构 进行现场补口,中俄原油管道保温段防腐补口选 择了低温环境下施工简单方便的“粘弹体防腐层+ 聚丙烯外护带”结构。 1.7.2喷涂聚脲弹性体[1]
常用补口方式有石油沥青补口、环氧煤沥青 补口、聚乙烯胶粘带补口、粉末环氧补口和PE热 缩材料补口等多种方式。
1 管道防腐补口技术的发展历程 我国国内管道防腐涂层技术的发展经历了几
个阶段:
1950—1970年主要是采用石油沥青防腐涂 层;
自1970年开始,先后研制和应用了环氧煤沥 青涂料、聚乙烯胶粘带、煤焦油瓷漆等管道防腐 材料;
气的钢质管道的外壁防腐蚀,输送介质温度不应 高于110℃。原料为环氧煤沥青漆加玻璃布,薄涂 多层结构,现场冷涂。适用于管体防腐为同种材 料的管段。优点是现场操作简便,不需加热;缺 点是涂层固化时间长,不适合野外作业,环境温 度10℃ 以下难以施工。环氧煤沥青主要用于市政 燃气管道、水管道以及工厂管道等,长输管道一 般只在站场和防腐层大修中采用补口及补伤。
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