姚文賓，丁 濤，崔曉明，朱天祥

中國(guó)石油天然氣管道第二工程有限公司，江蘇徐州 221008

沙特生產(chǎn)的原油含硫量在2%左右。過(guò)高的硫含量會(huì)加快介質(zhì)對(duì)壓力管道的腐蝕，縮短管道及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。因此，沙特阿美設(shè)計(jì)文件規(guī)定，沙特拉斯坦努拉管道工程項(xiàng)目的大部分場(chǎng)站閥室旁通及跨接工藝管道均需進(jìn)行FBE內(nèi)防腐。沙特拉斯坦努拉管道工程項(xiàng)目除了預(yù)制的工藝管件送至專業(yè)防腐廠做內(nèi)防腐以外，現(xiàn)場(chǎng)焊接的環(huán)焊縫均需在現(xiàn)場(chǎng)做內(nèi)防腐，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊縫數(shù)量約532道，管徑最小2in（1in=25.4mm），最大46 in。本文根據(jù)沙特阿美內(nèi)防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)質(zhì)量安全要求，結(jié)合本項(xiàng)目工程實(shí)際，介紹了沙特阿美采用的現(xiàn)場(chǎng)FBE內(nèi)防腐技術(shù)。

1 現(xiàn)場(chǎng)采用的內(nèi)防腐設(shè)備

（1）空壓機(jī)。根據(jù)噴砂設(shè)備和多功能噴涂機(jī)所需氣量，選擇了康普艾C110-9空壓機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)主動(dòng)力單元，空壓機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 空壓機(jī)主要參數(shù)

（2）空氣二次冷卻器。為了避免壓縮空氣在儲(chǔ)氣罐、氣管等位置產(chǎn)生積水，影響噴砂質(zhì)量及防止壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣溫度過(guò)高，在空壓機(jī)和儲(chǔ)氣罐之間增加空氣二次冷卻器?？諝舛卫鋮s器能祛除壓縮空氣中85%以上的水分并降低壓縮空氣溫度至少9℃。二次冷卻器的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表2。

（3）其他設(shè)備。內(nèi)防腐噴砂補(bǔ)口設(shè)備除了包括空壓機(jī)、空氣二次冷卻器以外，還包括發(fā)電機(jī)、無(wú)氣噴涂機(jī)、儲(chǔ)氣罐、噴砂罐、噴砂爬行器、噴涂爬行器、CO監(jiān)視呼吸機(jī)、頭盔式呼吸空氣過(guò)濾器等配套設(shè)備。FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場(chǎng)施工所用的其他設(shè)備見(jiàn)表3及圖1。

表2 二次冷卻器規(guī)格型號(hào)

表3 內(nèi)防腐現(xiàn)場(chǎng)施工所用其他設(shè)備

圖1 內(nèi)防腐設(shè)備車

2 防腐、補(bǔ)傷材料

（1）材料選擇及要求。根據(jù)沙特阿美SAESH-002鋼制管道內(nèi)防腐規(guī)范要求，工藝管道現(xiàn)場(chǎng)FBE內(nèi)防腐環(huán)焊縫均使用符合阿美APCS（Aramco Protective Coating System，阿美涂層防護(hù)體系）認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的APCS-120液體環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行防腐補(bǔ)傷。噴砂用研磨料的氯化物、硫酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于50 ppm（1 ppm=10-6），碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于研磨料質(zhì)量的1.0%[1-2]。采用的內(nèi)防腐原材料規(guī)格見(jiàn)表4。

表4 內(nèi)防腐材料

（2）材料儲(chǔ)存。SP-9888液體環(huán)氧防腐漆料應(yīng)儲(chǔ)存在35℃以下的空調(diào)房間內(nèi)，保質(zhì)期24個(gè)月[3-4]。噴砂磨研材料應(yīng)儲(chǔ)存在干燥、清潔的環(huán)境中。

3 作業(yè)環(huán)境要求

在以下環(huán)境條件下不允許進(jìn)行內(nèi)防腐現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口作業(yè)：其一，沙塵、大雨、大風(fēng)等惡劣天氣。其二，濕度大于85%。其三，環(huán)境露點(diǎn)小于管體溫度3℃。其四，管體溫度小于15℃或大于100℃時(shí)。當(dāng)管體溫度低于15℃時(shí)，對(duì)環(huán)焊縫防腐區(qū)域進(jìn)行加熱后可進(jìn)行內(nèi)防腐施工（但只能使用電磁感應(yīng)加熱，不允許火焰加熱）[5]。

4 現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)防腐工藝流程

現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)防腐工藝流程見(jiàn)圖2。

5 現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)防腐施工工藝措施

5.1 PPT試驗(yàn)（Pre-Production Test）

（1）試件測(cè)試項(xiàng)目及要求。在正式內(nèi)防腐施工前，需進(jìn)行施工前測(cè)試，以檢驗(yàn)和查證設(shè)備是否能滿足規(guī)范要求。試件按照本項(xiàng)目正式頒發(fā)的WPS（Welding Procedure Specification，焊接工藝規(guī)程）焊接，試件測(cè)試類型見(jiàn)表5。

表5 試件測(cè)試類型

（2）PPT試件制作要求。根據(jù)需要內(nèi)防腐的管道管徑大小，焊接相應(yīng)試件。環(huán)焊縫每側(cè)管件長(zhǎng)度至少400 mm，每種管徑按照相應(yīng)WPS各焊接一個(gè)試驗(yàn)管圈，只根焊和熱焊焊接即可。PPT試件尺寸示意見(jiàn)圖3。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)防腐工藝流程

圖3 PPT試件尺寸示意

5.2 防腐區(qū)域外觀檢查及噴砂除銹

內(nèi)焊道表面應(yīng)無(wú)飛濺、焊瘤或尖銳粗糙的凸起，防腐區(qū)域應(yīng)清潔、無(wú)油污，灰塵等級(jí)應(yīng)小于等于ISO 8502-3 Class 2[6]。

為達(dá)到更好的除銹效果，應(yīng)在焊接前使用噴砂機(jī)對(duì)管件內(nèi)部環(huán)焊縫兩側(cè)進(jìn)行預(yù)噴砂處理（見(jiàn)圖4）。預(yù)噴砂前應(yīng)在管件內(nèi)側(cè)安裝臨時(shí)盲板（見(jiàn)圖5）進(jìn)行封堵，保證已完成內(nèi)防腐的區(qū)域防腐層免受損傷。自制臨時(shí)盲板外圈應(yīng)有膠皮，以免損傷已完成的FBE內(nèi)防腐層。

圖4 預(yù)噴砂區(qū)域示意

圖5 自制臨時(shí)盲板

內(nèi)防腐施工前需要對(duì)環(huán)焊縫位置進(jìn)行二次噴砂除銹，以祛除在預(yù)噴砂至內(nèi)防腐施工期間產(chǎn)生的浮銹。噴砂完成后，使用不小于100 psi的干燥、無(wú)油、清潔的壓縮空氣將廢棄的磨料、灰塵等雜物清理干凈。二次噴砂與內(nèi)防腐時(shí)間間隔最長(zhǎng)不能超過(guò)4 h，除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到Sa 3，錨紋深度應(yīng)達(dá)到50～125 μm[7]，金屬表面殘余氯化物和鹽含量不能超過(guò)20 mg/m2。

5.3 現(xiàn)場(chǎng)FBE內(nèi)防腐

管徑在2～16 in之間的環(huán)焊縫，現(xiàn)場(chǎng)只能對(duì)法蘭焊口進(jìn)行內(nèi)防腐，使用滾刷進(jìn)行補(bǔ)口作業(yè)。管徑大于等于16 in，小于36 in的環(huán)焊縫，應(yīng)使用內(nèi)防腐專用爬行器（見(jiàn)圖6）進(jìn)行防腐、檢測(cè)作業(yè)。內(nèi)防腐專用爬行器是一種專用于管道內(nèi)防腐施工的器具，具備噴砂、噴漆、干膜測(cè)厚及電火花檢漏等功能，并配備有攝像頭輔助施工。本項(xiàng)目所使用爬行器爬行最大距離13 m。對(duì)于小于30 in的彎頭環(huán)焊縫，預(yù)制時(shí)應(yīng)保留焊縫兩端各400 mm的直管段，否則爬行器無(wú)法準(zhǔn)確定位（見(jiàn)圖7）。

圖6 內(nèi)防腐專用爬行器示意

圖7 噴涂爬行器施工示意

對(duì)于管徑大于36 in的，可人工進(jìn)行噴砂防腐作業(yè)（見(jiàn)圖8），允許工作人員進(jìn)入管內(nèi)最大距離24 m，但需要事先進(jìn)行密閉空間安全培訓(xùn)，并取得PMT（項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)，類似業(yè)主代表）的同意。

圖8 人員進(jìn)入管內(nèi)噴涂施工示意

SP-9888液體環(huán)氧樹脂防腐材料分為Part A（基礎(chǔ)料） 和Part B（固化劑） 兩部分，兩者按照3:1的比例均勻混合，混合時(shí)間約為15～20 min?；旌虾玫钠崃嫌勺孕兜踯嚿显O(shè)備間內(nèi)的高壓柱塞泵泵入管路，再由爬行器的噴頭旋轉(zhuǎn)噴出，覆蓋環(huán)焊縫及兩側(cè)未防腐區(qū)域。由于與空氣隔絕，漆料干燥、干凈，漆面均勻、無(wú)顆粒感，漆面整體感強(qiáng)，噴涂效率高，合格率高（見(jiàn)圖9）。內(nèi)防腐噴漆完成后，應(yīng)對(duì)兩側(cè)管口進(jìn)行封堵，防止異物進(jìn)入管內(nèi)導(dǎo)致防腐失敗。

圖9 環(huán)焊縫內(nèi)防腐效果示意

5.4 質(zhì)量檢驗(yàn)

施工所用閥門、壓力表、接觸式溫度儀、鹽度儀、測(cè)膜測(cè)厚儀等儀器儀表應(yīng)定期校驗(yàn)并貼有校驗(yàn)標(biāo)簽。噴涂完成后，應(yīng)在管口內(nèi)部用記號(hào)筆標(biāo)記環(huán)焊縫號(hào)和內(nèi)防腐日期以備檢驗(yàn)。

根據(jù)環(huán)境溫度不同，F(xiàn)BE固化時(shí)間也不相同。內(nèi)防腐完成后一般需要等待5 h以上，待FBE完全固化后才可進(jìn)行內(nèi)防腐質(zhì)量檢測(cè)。根據(jù)本項(xiàng)目所處地區(qū)，旱季一般當(dāng)天可進(jìn)行檢測(cè)，雨季則第二天進(jìn)行檢測(cè)。

（1）外觀檢測(cè)和視頻錄制。每道環(huán)焊縫內(nèi)防腐完畢后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，漆面應(yīng)無(wú)任何可視缺陷。檢查同時(shí)要進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻錄制，視頻資料應(yīng)與外觀檢查記錄一起提交PMT業(yè)主存檔。

（2） 干膜厚度檢測(cè)（DFT）。使用干膜測(cè)厚儀進(jìn)行干膜厚度檢測(cè)，干膜厚度值應(yīng)達(dá)到500～1 000 μm，分別在防腐區(qū)域12、3、6、9點(diǎn)鐘位置檢測(cè)，不少于8個(gè)讀數(shù)。

（3） 電火花檢測(cè)（Holiday test）。所有現(xiàn)場(chǎng)焊接環(huán)焊縫均應(yīng)進(jìn)行電火花檢測(cè)，電火花檢漏儀移動(dòng)速度不能超過(guò)300 mm/s。環(huán)焊縫防腐區(qū)域若超過(guò)3個(gè)漏點(diǎn)，應(yīng)重新噴砂和防腐。檢漏電壓為2 200±50 V（DC）。防腐區(qū)域管口溫度超過(guò)80℃時(shí)，不允許進(jìn)行電火花檢漏。

5.5 返修

返修用材料和環(huán)焊縫防腐材料相同，焊道內(nèi)防腐區(qū)域若超過(guò)3個(gè)漏點(diǎn)不允許進(jìn)行返修。返修部位防腐層干膜厚度不應(yīng)超過(guò)60 mils（1 500 μm）。返修后應(yīng)對(duì)補(bǔ)傷位置用膠紙進(jìn)行覆蓋保護(hù)，防止異物進(jìn)入。

6 內(nèi)防腐施工安全要求

第一，施工前須對(duì)工作場(chǎng)所進(jìn)行CO、H2S等有害氣體的檢測(cè)。施工場(chǎng)所應(yīng)通風(fēng)，特別是當(dāng)進(jìn)入大管徑管道內(nèi)進(jìn)行人工作業(yè)時(shí)，應(yīng)使用強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備。第二，當(dāng)進(jìn)行人工噴砂、噴漆作業(yè)時(shí)，應(yīng)持續(xù)使用CO監(jiān)視呼吸機(jī)和頭盔式空氣過(guò)濾器，要穿戴好勞動(dòng)保護(hù)用品，衣袖、褲腳、領(lǐng)口要扎緊，要戴口罩、護(hù)目鏡、耳塞。第三，所有壓力氣管、儲(chǔ)氣罐等均應(yīng)通過(guò)水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不應(yīng)小于1.73 MPa[2-8]。第四，高壓氣管接頭兩側(cè)應(yīng)有安全繩鎖定。所有噴砂、防腐及發(fā)電設(shè)備應(yīng)充分接地。

7 現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)防腐施工注意事項(xiàng)

（1）內(nèi)焊道余高不應(yīng)超過(guò)1.5 mm，焊道表面應(yīng)平滑過(guò)渡，不得有內(nèi)咬邊、毛刺、焊瘤及尖銳粗糙的凸起，否則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)防腐失效。

（2） FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口最大寬度為200mm，由灼傷、焊接等原因?qū)е碌默F(xiàn)場(chǎng)防腐區(qū)域超寬需割口重焊。

（3） 焊道兩側(cè)各1～2 in寬范圍內(nèi)的內(nèi)螺旋焊縫需打磨成斜坡?tīng)畈A滑過(guò)渡。打磨內(nèi)螺旋焊縫時(shí)，不能損傷其他部位的母材及內(nèi)防腐層。

（4）對(duì)FBE內(nèi)防腐管件使用火焰切割時(shí)，先量好切割位置，在內(nèi)部防腐層進(jìn)行標(biāo)記，切口兩側(cè)1～2 in寬內(nèi)的內(nèi)防腐層（25.4～50 mm） 需在切割前用角磨機(jī)清除掉，避免切割火焰和焊接飛濺將FBE內(nèi)防腐層燙傷、引燃，造成更大面積損傷，內(nèi)防腐管兩側(cè)均需進(jìn)行臨時(shí)封堵，且切割后管件應(yīng)記錄好圖號(hào)及管號(hào)。

（5）所有現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊縫焊接前均需進(jìn)行預(yù)噴砂，預(yù)噴砂需要通過(guò)阿美質(zhì)量信息管理系統(tǒng)（QIMS）報(bào)送RFI（質(zhì)量檢測(cè)申請(qǐng)）。噴砂和焊接時(shí)間間隔不應(yīng)超過(guò)24 h。

（6）火焰切割和預(yù)噴砂前，應(yīng)使用鋁箔防火膠帶，將臨時(shí)盲板四周密封，防止切割時(shí)防護(hù)板傾倒，避免切割火焰及飛濺損傷內(nèi)防腐層和封堵板膠皮。鋁箔紙防火膠帶寬度至少100 mm，鋁箔紙可粘多層和多條，切割過(guò)程中，若臨時(shí)盲板傾倒，應(yīng)立即停止切割，重新封堵防護(hù)后再繼續(xù)作業(yè)。

（7）對(duì)于管徑36 in以下的已內(nèi)防腐的長(zhǎng)管的切割，由于人無(wú)法進(jìn)入管內(nèi)，切割點(diǎn)兩側(cè)不好封堵，應(yīng)選擇冷切割方式（角磨機(jī)或冷切割機(jī)）進(jìn)行。

8 結(jié)束語(yǔ)

截至目前，在FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口施工中，本項(xiàng)目的166道環(huán)焊縫僅有2道補(bǔ)口不合格，一次合格率達(dá)到了98.79%，施工進(jìn)度達(dá)到5道/d。該技術(shù)的成功運(yùn)用，提高了施工效率，降低了施工成本，對(duì)今后在阿美的其他類似工藝管道的FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口施工有一定的指導(dǎo)意義。