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环氧粉末一步法防腐保温管道防腐层补口技术优选

2019-06-27 05:04:43

埋地钢质原油集输管道防腐保温结构包括沥青玻璃布防腐一聚氨醋泡沫保温一沥青玻璃布防水、聚乙烯胶带防腐一聚氨醋泡沫保温一聚乙烯胶带防水、环氧粉末防腐-一步法保温防水、沥青玻璃布防腐-一步法保温防水、聚乙烯胶带防腐-一步法保温防水、聚乙烯胶带防腐一聚氨醋泡沫保温一沥青玻璃布防水、沥青玻璃布防腐一聚氨醋泡沫保温一聚乙烯胶带防水等多种方式,甚至还可采用环氧煤沥青、聚丙烯胶带防腐,采用岩棉、硅酸盐等材料作为保温层,结构形式多种多样。结构不同,制作工艺不同,因此防腐、保温、防水性能各异。

上述防腐保温结构在原油集输管道上虽然还有应用,但人们普遍认可的是环氧粉末防腐-一步法保温防水的方式(即涂覆环氧粉末防腐层的管线在保温管预制厂生产线上同时进行聚氨醋发泡保温和包覆聚乙烯夹克防水),其无论是制作工艺,还是防腐保温性能,都是其他防腐保温结构无法比拟的,目前环氧粉末防腐-一步法保温防水方式已成为油田D159~426mm原油集输管道的防腐保温结构。无论哪种防腐保温结构,管道的现场补口都是防腐保温质量控制的难点,也是质量控制的关键。

防腐补口技术优选

环氧粉末防腐-一步法保温防水结构的补口方式通常是热收缩带防腐一浇注聚氨醋泡沫保温一热收缩套(或带)防水。这种补口方式中浇注聚氨醋发泡保温、热收缩套(带)防水效果较理想,但用热收缩带作为防腐层补口却存在一些问题,影响补口质量,成为管道防腐保温质量的薄弱环节。华北油田对热收缩带、聚乙烯胶带、无溶剂液体环氧涂层三种可用于环氧粉末防腐管防腐补口的材料进行了研究对比,认为无溶剂液体环氧涂层防腐补口具有较明显的优点。

1热收缩带防腐补口

热收缩带(或套)作为聚乙烯夹克防腐管、3PE防腐管的补口技术已应用多年,主要优点是耐冲击性能较好,但它作为环氧粉末防腐-一步法保温防水结构的防腐补口却存在着一些缺点。

1)耐温性能相对较低。原油集输管道通常采用加温输送的方式,个别管段油温可能会接近70℃,而热收缩带的胶层在该温度下已基本失去粘接力,防腐性能会变差。这是由热收缩带胶层本身的性能决定的,其胶层属于热熔胶,需具备高温流淌的特性,否则影响热收缩带制作过程中的成型及后续使用过程中的工艺性能。

2)与管体防腐层相容性较差。热收缩带的胶层主要由丁基橡胶、EVA类主材添加增豁剂、保湿剂、抗氧剂、着色剂等复配而成,与管体环氧粉末防腐层只是物理粘接。

3)补口施工质量不易保证。热收缩带补口操作主要是人工烘烤,各部位很难烘烤一致。在进行热收缩带(套)补口质量调研时发现管线顶部、底部及两侧部位剥离强度完全不一样,有的部位粘接较好,有的部位较差,甚至没有粘接力;即使是相同的部位,不同的人员操作也同样存在粘接力的差异。另外,还容易出现加热不够或温度过高,造成热熔胶未熔透或产生聚乙烯焦化的现象。

4)补修处质量较差。按照有关标准要求,热收缩带补口后需要进行性能检测,检测项目包括外观、漏点和粘接力。外观、漏点为逐根检测项,粘接力为每100道口抽测1道。外观、漏点检测为非破坏性检测,规定为逐根检测,而粘接力测试为破坏性检测,需要破坏补口防腐层,所以规定一定数量后抽测1根。粘接力是热收缩带补口防腐的重要性能指标,没有逐根检测对补口性能不能进行有效、可靠的把控,难以确认每道口补口质量如何。另外,对于抽测后剥开部位的修补,目前也没有可靠的方法,修补处会成为整道口的薄弱环节,抽测得越多,不可靠处越多。

(5)成本较高。热收缩带防腐补口成本较高,对于D273mm环氧粉末防腐-一步法保温防水管线而言,仅防腐补口用热收缩带每口就需100元左右的费用。

2无溶剂液体环氧涂层防腐补口

众所周知,环氧涂层具有很好的防腐蚀性能,但直接与土壤接触时,由于耐冲击性能较差,目前除双层环氧涂层外已很少使用。若采用无溶剂液体环氧涂层防腐、现浇聚氨酷泡沫保温、热收缩带(套)防水的补口方式,无溶剂液体环氧防腐层受保温层和防水层的保护不直接与土壤接触,可发挥优异的防腐蚀性能。

无溶剂液体环氧涂层防腐补口的主要优点:

(1)补口防腐层与管体防腐层一致。管体防腐层材料为环氧粉末,补口防腐层采用无溶剂液体环氧涂层,两者均为环氧树脂材料,只是外观和加工工艺不同,涂层性能基本相同,相容性好,可形成一个整体。

(2)主要性能容易控制。补口处喷砂除锈合格后,可采用刷涂、喷涂等方式涂覆无溶剂液体环氧涂料,涂覆道数可据实际情况确定,直至达到300μm或400μm(加强级)厚度以上。防腐涂层现场施工的性能检测主要有涂层厚度和涂层漏点两项,简便易行。如果需要抽测补口防腐涂层的附着力,涂层也易于修复,且修复后能与原涂层形成一体,不影响原涂层性能。

(3)与管线主体防腐层耐温性能一致。无溶剂液体环氧涂料与管线主体防腐层用环氧粉末都属环氧类涂料,两者耐温性能基本相同,可耐80℃高温,防腐性能受原油加热温度的影响较小。

(4)成本相对较低。无溶剂液体环氧涂料每吨市场价相对较高,但每道口用量很少,加强级防腐涂层厚度≥400μm即可,所以每道口防腐成本比热收缩带低。以D273mm管线为例,每道口用量约0.16kg,折合人民币8元左右,而采用热收缩带补口涂层,则需要100元左右。

无溶剂液体环氧涂层防腐补口的主要缺点:

(1)采用人工刷涂或喷涂,涂层厚度的均匀性很难保证,需要进行多点位的测厚、补涂。

(2)现场施工受雨雪天气影响较大。

1.3聚乙烯胶带防腐补口

聚乙烯胶带防腐补口的主要优点:

(1)现场施工比较方便。可直接采用人工缠绕、辊压成型,一般不需要加热烘烤。

(2)成本相对较低。按加强级聚乙烯胶带防腐计算,胶带厚度为1.0mm,以D273mm管线为例,用量约0.3kg,加上底漆的费用,每道口不超过10元。

聚乙烯胶带防腐补口的主要缺点:

(1)耐温性能相对较低。聚乙烯胶带主要有两种生产工艺:一是聚乙烯膜层与胶层共挤出热复合而成;二是胶层挤涂在经过极化处理的聚乙烯膜上辊压而成。聚乙烯胶带的胶层与热收缩带类似,也属于热熔胶,只是胶中含有保湿组分,使其具备了不干胶的性质。

(2)现场施工质量不易保证。由于现场补口作业空间所限,胶带缠绕用力的均匀性很难保持一致,胶带的粘接性能也就不均匀。另外,缠绕过程容易形成皱褶、空鼓等缺陷。

(3)与管体防腐层相容性较差。聚乙烯胶带的胶层与热收缩带的胶层类似,配方组分基本相同,只是组分的用量存在差异,因此与管体环氧粉末防腐层的相容性也较差。

(4)粘结强度较差,防水性能低,受施工环境影响较大,耐冲击、抗拉伸强度较低。

2无溶剂液体环氧涂层防腐补口的应用

华北油田在马一任管线建设过程中采用无溶剂液体环氧涂层作为环氧粉末防腐-一步法保温防水结构管道的防腐层补口,与热收缩带相比,施工工艺、补口质量、补口成本等都具有一定的优点。

无溶剂液体环氧涂层防腐补口施工工艺:管体除锈处理一除锈质量检测一涂刷无溶剂液体环氧涂料一湿膜,干膜测厚一检漏一补涂。

质量控制包括:

(1)外观控制。补口涂层外观应平整、光滑,无流挂、裂纹、起包、气孔等现象。

(2)厚度控制。按加强级防腐标准,涂层厚度不低于400μm。用磁性测厚仪逐根多点检测,对厚度不符合要求的进行补涂。

(3)漏点控制。用电火花检漏仪逐根检测,检漏电压不低于2kV(5V/μm)。发现漏点,对漏点部位进行补涂。

(4)附着力检测。在试片检测合格的基础上进行附着力检测,具体参照行业标准。

结论

(1)通过对三种常用补口防腐层的耐温性能、施工工艺、质量控制、补口费用与管体防腐层相容性等方面的研究分析,得出无溶剂液体环氧涂层作为环氧粉末防腐-一步法保温防水结构管道的防腐层补口具有比较明显的优点。

(2)经现场应用可知,除极端天气外,无溶剂液体环氧涂层补口技术能够满足现场施工的要求,使用效果较好。