3PE管道的防腐补口方式

2019-05-27

介绍热收缩带补口和液态环氧补口的施工程序与要求,并对两种补口方式的优缺点进行了分析比较。介绍了解决液态环氧与3PE防腐层粘结问题的具体措施,即改变工厂预制环氧底漆的留头方式,提高液态环氧与3PE防腐层的粘结力。建议用液态环氧替代热收缩带补口,以

    介绍热收缩带补口和液态环氧补口的施工程序与要求,并对两种补口方式的优缺点进行了分析比较。介绍了解决液态环氧与3PE防腐层粘结问题的具体措施,即改变工厂预制环氧底漆的留头方式,提高液态环氧与3PE防腐层的粘结力。建议用液态环氧替代热收缩带补口,以提高3PE管道的补口质量。

3PE管道的防腐

  随着管道行业的不断发展,管道防腐材料也在不断更新,由过去的沥青玻璃丝布到目前的3PE,防腐技术日趋复杂。热收缩带补口在国内3PE管道中大量应用,技术比较成熟。但是在实际工程施工中,由于施工工序、工艺、施工环境和水平的不同,热收缩带补口补口质量存在一些问题,严重影响了管道的使用寿命。为此在国内外长输管道工程中,通过寻求更好的补口方式也是解决补口问题的一个途径

  1 热收缩带补口

 1.1 热收缩带补口程序 

(1)管口清理 
①将焊口及两侧防腐层上的油污、泥土等清理干净;②焊缝及其附近的毛刺、焊渣、焊瘤、飞溅物应打磨干净;③管子端部防腐层有翘边、开裂等缺陷时,应进行修理。

 (2)管口表面处理 
①使用喷砂设备对管口进行清理, 在喷砂的过程中,管口表面的温度应在露点温度以上。天气潮湿时,先将钢管预热到50℃再进行除锈。喷砂除锈后表面至少应达到Sa 2?级(金属表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑),锚纹深度50~70μm。②将焊口两侧的防腐层修成斜坡,并用砂布或钢丝刷将热收缩带的搭接部位打磨粗糙。 

(3)管体预热
①涂敷底漆前,应对裸露的金属表面进行预热。为保证管口整个圆周的均匀加热,应将烤枪调到中火对钢管进行烘烤预热,预热要均匀,保持钢管四周温度一致。

②预热温度达到60~80℃,一般预热时间不低于5min,管径越大预热时间越长。

③用测温仪对钢管四周取样测温,测温时不要直接在裸钢上测量,应在裸钢上涂刷一点底漆,测量的底漆温度为钢管实测温度。 

(4)底漆涂敷 
①在钢管预热时开始调配底漆(一般双组分的配比A:B=4:1或A:B=5:1)。

②底漆应混合均匀,冬季时底漆可以预热后再进行调配。

③用专用刷子涂刷2~3遍,使底漆厚度大于100μm。 

(5)热收缩带的安装 
安装步骤: 
①在底漆涂刷完成后,用热收缩带完全包裹住管口。搭接位于管道一侧10点或2点的位臵,最少搭接50mm。 
②除去热收缩带上的包装物,用小火对热缩带有搭接线的一头胶面进行烘烤使胶面发亮。把热收缩带烘烤好的一头平行与钢管搭接,搭接宽度要均匀,热收缩带要紧密地贴附在钢管上。 
③将热收缩带另一头的胶面用火烤发亮后,按搭接线进行搭接,并用压辊压实后用胶条封在对缝处。 
④用小火对对缝上的胶条烘烤一下后,将固定片居中敷在热收缩带对缝处。用中火对固定片胶面的边缘进行烘烤并用压辊压实。 
⑤固定片安装完后,2~3人先用中火沿管子周向方向移动烘烤热收缩带中间(两烤枪火焰不得碰到一起),再由热收缩带中间向两边慢慢移动烘烤。烘烤过程中,火焰不能停留在一个位臵,否则容易烤糊基材。 
⑥待热收缩带收缩完后,用小火(直径大于457mm的钢管用中火)沿钢管的轴向方向进行均匀补火升温,直到胶粘剂沿热收缩带边缘均匀溢出。将胶条敷在固定片两端,用小火烘烤一下,再用腻子刀铲平即可。安装完的热收缩带不能扰动,直到粘结剂凝固为止。 
需要注意的是:施工时,风力大于2级要安装挡风设施;气温较低时,要加长烘烤时间,并使用保温设备对烘烤完的补口处进行保温。 

(6)外观检查

①补口处应光滑平整、无皱折、鼓泡,钢管防腐层与热收缩带贴合紧密,不留空隙。 
②热收缩带周向应有胶粘剂均匀溢出。热收缩套表面不应有烧焦、碳化现象。 
③收缩后的热收缩带与管体防腐层的搭接宽度应不小于50mm。

 (7)剥离强度测试 
补口处的剥离强度测试,应在补口完成24 h后进行,检测时管体温度宜为10℃~35℃,如现场温度过低,可将防腐层加热至检测温度后进行检测。在补口处,对钢管的剥离强度应不小于50N/ cm;对于热缩材料和原钢管聚乙烯防腐层的搭接处,对聚乙烯的剥离强度也不应小于50N/ cm;对三层结构补口,剥离面的底漆应完整附着在钢管表面。 
每100个补口至少抽测一个口,如不合格,应加倍抽测。若加倍抽测仍有一个不合格,则该段管线的补口应全部返修。剥离强度试验后应将该补口清除干净,重新制作新的补口。

 1.2 热收缩带补口优缺点 
热收缩带补口方式简便易行,具有一定的机械强度,能够抵抗下沟过程中的磕碰及刮伤,但也存在以下明显的缺陷。 
(1) 热收缩带安装质量受人为操作影响大,每一个环节都必须严格控制质量,一个环节的薄弱将导致补口质量不合格。 
(2)热收缩带与管体防腐层粘结能力差,受日照或土壤应力作用,容易起皱、开裂。 
(3)焊缝处很难做到无气泡、无空鼓,如果水分进入热收缩带下面,则会沿焊缝扩散。由于热收缩带的绝缘作用,阴极保护电流无法到达腐蚀表面,不能阻止腐蚀。

 2液体环氧涂料补口 
环氧粉末防腐层的应用早于3PE防腐层,3PE防腐层是在环氧粉末防腐层的基础上,为了弥补环氧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涂料进行现场补口。在北美地区,早已使用液态环氧进行3PE管道的补口,而我国目前只有深圳BP大鹏公司在部分液化天气管道上进行了补口应用

2.1液体环氧涂料补口要求 
(1)管口表面经喷砂处理后,应达到SSPC SP10、NACE 2 或Sa2.5级,锚纹深度50~100μm。 
(2)使用双组分无气喷涂机(喷涂级)或硬质鬃毛刷(刷涂级)进行涂敷。 
(3)当环境温度低于10℃或环境温度低于露点温度3℃时,需对管口进行预热,温度应保持在60℃以下。当环境相对湿度高于80%时,不得施工。 
(4)根据产品的防腐性能和管道直径不同,建议涂层的厚度为0.7~1mm。

 (5)通风状况、温度、湿度、涂膜厚度及金属表面温度等因素均对漆膜干燥时间有一定影响(表1)。 

2.3液态环氧补口的优缺点 
(1)常温固化,固化速度快。 
(2)与基材粘接强度、韧性和抗冲击强度优异,耐溶剂和耐化学介质性能良好。 
(3)一次刷涂或喷涂膜厚可达1mm,可以一次性达到设计膜厚度(可有效避免因多道涂装施工而导致的涂层分层问题,同时大大提高了施工效率)。
(4)施工过程中无任何有害成分挥发,施工安全。 
(5)成膜质量高,涂层极少存在针孔,涂层密实,屏蔽性高。

 (6)液态环氧补口最大的优点是不会产生阴极屏蔽,由于涂层与阴极保护的相容性,即便在施工过程中由于磕碰会造成补口涂层破损,破损点也不会发生腐蚀。 
3 液态环氧与3PE防腐层的粘结问题 
检验表明,液态环氧和PE之间是机械粘结,而非化学粘结。可以通过改变工厂预制环氧底漆留头方式来解决液态环氧与PE之间的粘结力问题。具体措施:首先,增加3PE防腐层环氧底漆的厚度,使之达到200μm以上;其次,在防腐层端部留出2~3cm 的环氧底漆(该部分底漆上面没有PE 层);第三,在管口喷砂除锈时,采用适当的保护措施,保留该部分环氧底漆。将该部分环氧底漆用砂纸打毛,然后将液态环氧涂刷在该部分环氧底漆上。这样,由于液态环氧是与环氧底漆直接粘结,提高了粘结强度。

 4 结束语 
(1)建议采用液态环氧补口替代目前通用的热收缩带补口方式,这样不仅能减轻工人的劳动强度,同时也可提高补口质量,节约补口成本,保证了补口的长期防腐性能。 
(2)采用热收缩带补口的西气东输管道工程和苏丹某管道工程都在运营几年后就发生了管道腐蚀,表明采用热收缩带补口难以保证补口质量,应尽早选用安全高效的补口方式,消除未来管道工程的腐蚀隐患。 
(3)国外一些工程实践证明,液态环氧补口可以解决3 PE防腐管道采用热收缩带补口所存在的管道安全隐患。随着我国长输管道的快速发展,为节约成本和增加管道的运行寿命,应在国内管道工程中推广液态环氧补口。