劉小利，張曉東，鄧震，郭奇超，劉艷利，周號

（1.中國石油天然氣管道科學(xué)研究院，河北廊坊065000；2.中國石油天然氣管道局防腐工程有限公司，河北廊坊065000）

鋼質(zhì)熱煨彎管的環(huán)氧粉末+聚丙烯膠帶涂層防腐結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

劉小利1，張曉東2，鄧震2，郭奇超1，劉艷利1，周號1

（1.中國石油天然氣管道科學(xué)研究院，河北廊坊065000；2.中國石油天然氣管道局防腐工程有限公司，河北廊坊065000）

陜京二線熱煨彎管外防腐采用的單層熔結(jié)環(huán)氧粉末+丁基橡膠改性瀝青防腐底漆+聚丙烯纖維增強(qiáng)型膠帶的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，具有附著力強(qiáng)、耐化學(xué)介質(zhì)性好、抗沖擊性能高等特點(diǎn)。文章就這種防腐結(jié)構(gòu)的防腐原理、防腐材料、施工技術(shù)和質(zhì)量控制等進(jìn)行簡要介紹。

彎管；環(huán)氧粉末；聚丙烯膠帶；施工技術(shù)

0 引言

在埋地管道的防腐中，熱煨彎管由于其形狀的特殊性，不能在直管防腐作業(yè)線上預(yù)制三層PE，外防腐層的涂敷操作較困難，國外基本采用手工操作。為了適應(yīng)我國地形復(fù)雜、長輸管道建設(shè)任務(wù)巨大、建設(shè)管道需要防腐彎管數(shù)量較多的特點(diǎn)，中國石油天然氣管道科學(xué)研究院研制了大口徑（813～1 219 mm）熱煨彎管雙層環(huán)氧粉末外防腐作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)了熱煨彎管的機(jī)械化雙層環(huán)氧粉末外防腐，并已在澀寧蘭、西氣東輸管道工程中得到應(yīng)用[1]。

陜京二線熱煨彎管防腐采用單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層或100%固體含量剛性聚氨酯防腐層外包聚丙烯膠帶兩種防腐方案。聚氨酯、環(huán)氧涂料具有與鋼管表面粘結(jié)性能優(yōu)異、抗化學(xué)介質(zhì)侵蝕、防腐性能好、陰極剝離半徑小、使用溫度范圍廣、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，但抗沖擊強(qiáng)度較低是這兩種涂層共同的弱點(diǎn)，無法滿足大口徑熱煨彎管的運(yùn)輸性能要求，易產(chǎn)生損傷，故通過外層外包聚丙烯膠帶，以提高彎管防腐層的抗沖擊強(qiáng)度。該種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場測試表明，其抗沖擊強(qiáng)度能達(dá)到15 J左右。

1 單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層外包聚丙烯膠帶復(fù)合結(jié)構(gòu)

1.1 復(fù)合結(jié)構(gòu)的組成

該種防腐復(fù)合結(jié)構(gòu)由單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層外包聚丙烯膠帶組成，形成了優(yōu)良的防腐層和保護(hù)層。

陜京二線輸氣管道工程所采用的熔結(jié)環(huán)氧粉末為3M公司生產(chǎn)的806系列中的806-8G，是一種固體的多組分石油基類樹脂，以單組分形式出現(xiàn)，由環(huán)氧樹脂、固化劑以及助劑、顏料、固化促進(jìn)劑、流平和流動調(diào)節(jié)劑等組成。這種防腐涂層能夠承受地下水和水下管道系統(tǒng)可能遇到的各種環(huán)境條件。

該粉末由中國石油管道公司管道科技研究中心綜合試驗(yàn)室復(fù)檢，其結(jié)果見表1，各項(xiàng)指標(biāo)符合Q/SY JS0026-2003《陜京二線管道工程熱煨彎頭防腐施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求。

表1 環(huán)氧粉末各項(xiàng)性能

1.2 單層熔結(jié)環(huán)氧粉末

該種復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)的底層——單層熔結(jié)環(huán)氧粉末的涂敷在彎管防腐作業(yè)線上進(jìn)行，主要施工工藝為鋼管表面噴砂除銹后靜電噴涂環(huán)氧粉末。該涂層具有液體環(huán)氧涂料的一切性能優(yōu)點(diǎn)：與鋼管表面粘結(jié)性優(yōu)異、抗化學(xué)介質(zhì)侵蝕、防腐性能好、陰極剝離半徑小、使用溫度范圍廣、耐磨。此外，這種防腐層在預(yù)制廠預(yù)制，固化時(shí)間短，涂層質(zhì)量較好控制。

1.3 聚丙烯保護(hù)層

陜京二線熱煨彎管外防腐采用的聚丙烯保護(hù)層厚度為1.8 mm，由中央制塑（天津）有限公司提供，由中國石油管道公司管道科技研究中心綜合試驗(yàn)室復(fù)檢，滿足技術(shù)規(guī)格書的要求，其結(jié)果見表2。

表2 聚丙烯保護(hù)層性能

2 單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層外包聚丙烯膠帶復(fù)合結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)

2.1 工藝流程

防腐結(jié)構(gòu)為熱煨彎管單層熔結(jié)環(huán)氧粉末+丁基橡膠改性瀝青防腐底漆+聚丙烯纖維增強(qiáng)型膠帶（搭邊≥52%），其工藝流程如下：

前處理（除油、清洗等）→上線→除銹→除銹后檢測→加熱→粉末噴涂→水冷→在線檢測→下線→外包覆纏帶→出廠檢驗(yàn)→噴標(biāo)識→纏草繩。

主要工序簡要說明如下：

（1） 前處理：逐根對彎管進(jìn)行目測，對外觀和尺寸偏差不符合鋼管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的予以剔除；彎管表面有油污的，使用丙酮等有機(jī)溶劑洗凈；海運(yùn)來的彎頭，經(jīng)測定氯化物含量超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，用高壓淡水沖洗。

（2） 拋丸除銹：彎管在環(huán)型傳輸線上行走進(jìn)入清理室進(jìn)行表面除銹。

（3） 除銹后檢測：先目測，對有疵點(diǎn)的鋼管進(jìn)行修整或剔除，再按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢測頻率使用錨紋測量儀檢測錨紋深度，用照片或等級比較塊對比檢驗(yàn)除銹等級。

（4） 預(yù)熱：采用中頻感應(yīng)加熱的方式將彎管表面加熱至涂料要求的溫度，用測溫儀進(jìn)行連續(xù)測量，以準(zhǔn)確控制彎管表面溫度。

（5） 粉末噴涂：彎管在環(huán)型傳輸線上行走進(jìn)入噴涂室進(jìn)行涂敷。

（6） 水冷卻：在保證涂層充分固化后進(jìn)行。

（7） 在線檢測：待彎管表面溫度降至100℃以下，用火花檢漏儀對全部涂層做漏點(diǎn)檢測，并在漏點(diǎn)部位作出標(biāo)記，下線后修補(bǔ)。

（8） 外包覆聚丙烯纏帶：先涂刷底漆，待底漆表干后、實(shí)干前再纏繞膠粘帶。

（9） 出廠檢驗(yàn)：包括涂層外觀、涂層厚度及漏點(diǎn)的檢驗(yàn)等。

（10） 噴標(biāo)記、纏草繩：按規(guī)定的格式和位置在彎管外表面噴標(biāo)記并纏繞2～3道草繩。

（11） 堆放、裝運(yùn)：按標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容堆放和裝運(yùn)。

2.2 關(guān)鍵工序

主要關(guān)鍵工序有3個(gè)：機(jī)械化拋丸除銹、機(jī)械化靜電粉末噴涂及聚丙烯膠粘帶外包覆。

2.2.1機(jī)械化拋丸除銹

熱煨彎管拋丸除銹在機(jī)械化拋丸除銹線上進(jìn)行，該除銹線主要包括彎管傳輸線及拋丸除銹裝置兩大部分。

2.2.1.1彎管傳輸線

對于任何涂層的直管防腐作業(yè)線，鋼管的傳輸原理都大同小異，即都是將作業(yè)線上所有傳動輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，通過傳動輪的轉(zhuǎn)動，鋼管在其上就可以以螺旋方式送進(jìn)，通過設(shè)置在傳送線上的其他裝置就可以完成任何涂層的鋼管機(jī)械化防腐作業(yè)。但這種方式不適用于彎管，由于彎管的彎曲性及其兩端直管段的存在，在傳輸彎管時(shí)不可能象直管那樣螺旋送進(jìn)，所以在設(shè)計(jì)彎管傳輸線時(shí)就采取了圓環(huán)型傳輸線的方式，彎管的運(yùn)行是靠沿圓周法向布放、帶有足夠摩擦力的傳動輪旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，彎管的傳動速度靠變頻調(diào)速電機(jī)精確控制。為保證彎管運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性，每組傳動輪沿彎管行進(jìn)方向順序旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在彎管的內(nèi)弧面行進(jìn)的軌跡處設(shè)置立輪，從而實(shí)現(xiàn)了彎管的精確傳輸，使得彎管熔結(jié)環(huán)氧粉末涂敷作業(yè)機(jī)械化變?yōu)榭尚小澒軅鬏斁€大致包括底架及輪架兩部分，底架是整個(gè)彎管傳輸線的基礎(chǔ)，為圓環(huán)型，不同曲率半徑彎管傳輸線擁有不同的底架；輪架是彎管傳輸線的中心部件，不同曲率半徑彎管的傳輸線擁有不同的底架，但卻擁有相同的輪架，相同的輪架按一定的角度要求安裝在不同的底架上就可滿足不同曲率半徑彎管的傳輸要求。

2.2.1.2拋丸除銹裝置

彎管拋丸除銹裝置主要包括清理室、提升機(jī)和分離器。彎管在傳輸線上傳送，在經(jīng)過清理室時(shí)，鋼丸經(jīng)拋頭高速拋離從而對彎管進(jìn)行除銹。鋼丸進(jìn)入收集室經(jīng)螺旋輸送至提升機(jī)，提升到分離器經(jīng)篩選后，再進(jìn)入拋頭循環(huán)使用。由于彎管傳輸經(jīng)過清理室時(shí)本身并不轉(zhuǎn)動，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要求用多個(gè)拋頭沿彎管行進(jìn)方向周向環(huán)繞布放，并且為使拋射出的鋼丸既能夠有效地覆蓋彎管外表面，又不產(chǎn)生干涉，以避免除銹效率的嚴(yán)重下降，所以設(shè)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確計(jì)算。

2.2.2機(jī)械化靜電粉末噴涂

熱煨彎管機(jī)械化靜電粉末噴涂線主要包括彎管傳輸線及彎管粉末噴涂裝置。靜電粉末噴涂線的彎管傳輸線同機(jī)械化拋丸除銹線，彎管粉末噴涂裝置主要包括供粉裝置、氣控系統(tǒng)、噴涂裝置及粉末回收及凈化系統(tǒng)。由于彎管傳輸時(shí)本身并不旋轉(zhuǎn)，為保證涂層厚度和均勻性，就必須使噴槍旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)每組噴槍在不同噴涂區(qū)域內(nèi)往復(fù)疊加，從而完成彎管熔結(jié)環(huán)氧粉末涂敷作業(yè)。粉末回收及凈化系統(tǒng)主要采用二級回收凈化，用旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器。噴涂室內(nèi)抽回的粉末首先在氣流抽吸下進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，在離心力作用下，約95%的粉末被過濾掉。

彎管外防腐涂層采用水淋冷卻，由于圓環(huán)型作業(yè)線的特殊性，涂層冷卻裝置采用了兩部分結(jié)合的方式：在彎管行進(jìn)方向上部采用圓弧型溢流式水淋管對涂層進(jìn)行水淋冷卻，冷卻水在管表面形成一層包裹狀水膜；同時(shí)在彎管行進(jìn)方向底部采用噴射水淋管對彎管及輥輪進(jìn)行水冷。冷卻水通過底架下面的水槽收集進(jìn)行循環(huán)使用。

2.2.3聚丙烯膠粘帶外包覆

對檢驗(yàn)合格的單層環(huán)氧粉末防腐管，在涂層固化后外纏聚丙烯纖維增強(qiáng)型膠粘帶保護(hù)層，纏繞結(jié)構(gòu)為一層丁基橡膠改性瀝青防腐底漆，一層1.8 mm厚聚丙烯纖維增強(qiáng)型膠帶（搭邊≥52%），首末兩端處20～30 mm為單層。

2.2.3.1施工要求

（1） 采用與聚丙烯膠粘帶配套的底漆，不能以其他底漆來替換。底漆應(yīng)涂刷均勻，不得有漏涂、凝塊和流掛等缺陷。待底漆實(shí)干后，再纏繞膠粘帶。在使用底漆時(shí)，要注意安全，防止飛濺，同時(shí)要遠(yuǎn)離火源，防止著火。

（2） 應(yīng)采用膠粘帶手動纏繞機(jī)或電動纏繞機(jī)纏繞，纏繞前調(diào)整好膠粘帶搭接寬度及張力，纏繞時(shí)應(yīng)繃緊膠粘帶，保證其具有足夠的張力，各圈間搭接寬度應(yīng)符合規(guī)定，不得扭曲皺折，始、末端應(yīng)壓貼使其不翹邊。膠粘帶表面應(yīng)平整、無永久性氣泡、皺折和破損。

（3） 對焊縫處的防腐應(yīng)先施涂底漆，應(yīng)用50 mm寬的專用膠帶窄條覆蓋在焊縫上，并以手壓實(shí)，防止焊縫兩側(cè)出現(xiàn)空洞，然后再纏繞聚丙烯膠粘帶進(jìn)行纏繞包覆。

2.2.3.2質(zhì)量檢驗(yàn)

（1） 纏繞保護(hù)層后的防腐管應(yīng)進(jìn)行外觀、剝離強(qiáng)度、抗沖擊性和漏點(diǎn)檢查。

（2） 應(yīng)逐根進(jìn)行外觀檢查，外觀應(yīng)平整，搭接均勻，無永久性氣泡、皺折和破損。

（3） 采用電火花檢漏儀對防腐層進(jìn)行100%面積的檢漏，檢漏電壓為15 kV，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時(shí)修補(bǔ)。

（4） 剝離強(qiáng)度應(yīng)按SY/T 0414-2007《鋼質(zhì)管道聚乙烯膠粘帶防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求在試驗(yàn)管段上進(jìn)行。

（5） 抗沖擊性應(yīng)按SY/T 0315-1997《鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行。防腐層抗沖擊功≥12 J（檢驗(yàn)電壓15 kV）。

［1］孫麗華.鋼質(zhì)熱煨彎頭雙層環(huán)氧粉末涂層［J］.油氣儲運(yùn)，2005（11）：50-52.

［2］周劍琴，何睿.熱煨彎管3PE防腐技術(shù)［J］.石油工程建設(shè)，2007，33（6）：40-42.

Abstract：With the rapid development of long-distance oil and gas pipeline construction,more attention has been paid to coating quality of bends.The external coating of hot-bending bend applied in Second Shan-Jing Pipeline is composed of single FBE and butyl-based modified bitumen prime plus polypropylene fiberreinforced tape.This kind of structure possesses good adhesion,excellent resistance to chemical attack and strong impact resistance.This paper presents a simple introduction to the coating structure in terms of principle,process and quality control.

Key words:bend;epoxy powder;polypropylene fiber-reinforced tape;construction technique

（61）Construction Technique of Anticorrosion Structure with Epoxy Powder plus Polypropylene Adhesive Tape for Hot-bending Steel Bend

LIU Xiao-li（CNPC Pipeline Research Institute,Langfang 065000,China）,ZHANG Xiao-dong,DENG Zheng,et al.

TE988.2

B

1001－2206（2011）01－0061－03

劉小利（1979-），男，陜西榆林人，工程師，2002年畢業(yè)于北京化工大學(xué)化工設(shè)備與機(jī)械專業(yè)，現(xiàn)從事管道防腐施工機(jī)械科研工作。

2010-05-18