三层PE管道防腐补口方式的讨论

三层PE管道防腐补口方式的讨论

冯洪臣

1.   概述

随着管道事业的蓬勃发展,管道防腐材料也不断更新,由过去的沥青剥离布到现在3PE,技术越来越复杂,材料也越来越高级。尽管从理论上讲,3PE防腐层应该具有更好的防腐性能,但由于补口存在的问题,腐蚀还是不断发生。本文比较了收缩带现场补口及液态环氧现场补口方式,分析了各自的优缺点,提出了用液态环氧替代热收缩带(套)补口的观点。

2.   收缩带防腐补口材料性能指标要求

No.

性能

检测条件

单位

要求

检测方法

1

拉伸强度

23°C

MPa

18.5 min.

ASTM D 638

2

极限伸长率

23°C

%

600 min.

ASTM D 638

3

抗电介质性

1000 V

KV

30 min.

ASTM D 149

4

体电阻率

23°C

Ohm-cm

1015 min.

ASTM D 257

5

吸水性

23°C 24 hrs

% by wt

0.05 max.

ASTM D 570

 

3.   收缩带补口程序

1)   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

*  焊缝及其附近的毛刺、焊渣、焊瘤、飞溅物应打磨干净。

*  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

*  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 2½等级,猫纹深度50-70 微米,

3)   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的均匀加热。

*  完成预热后,管口表面湿膜厚度应达到100微米厚度。

4)   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。搭接位于管道一侧102点的位置,朝下安装,最少搭接50 mm

*  使用烤把进行加热收缩,应该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。

5)   外观检查

*  补口处应光滑平整、无皱折、鼓泡、钢管防腐层与热收缩套贴合紧密,不留空隙。

*  热收缩套环向缝均有粘胶充满并溢出。热收缩套表面不应有烧焦、碳化现象。

*  收缩后热收缩套和管体防腐涂层最少有50mm的搭接部分。

6)   剥离强度:

 

温度

单位

剥离强度

参照标准

与管道表面

23°C

N/mm

3.5 min.

DIN EN
12068,
附录C

60°C

N/mm

0.5 min.

与管体防腐层

23°C

N/mm

3.5 min.

60°C

N/mm

0.5 min.

 

4.   收缩带补口方式优缺点分析

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。但也存在明显的缺陷,具体来讲:

1)   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)   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,如果水分进入收缩带下面,水分会沿焊缝进入内部。由于收缩带的绝缘作用,阴极保护电流无法到达腐蚀表面,不能阻止腐蚀。

4)   国内外管道都发生过管道投产几年内,补口处就发生严重腐蚀的案例。

5.   液态环氧补口方法

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。将液态环氧用于3PE管道的补口在北美地区早已开始,在我国则是刚刚起步,到目前为止,只有深圳BP的大鹏公司在部分液化天气管道上进行了应用。

6.   液态环氧材料性能要求

产品技术参数

混合后的材料 @25

 

比重

1.41 g/ml

粘度

糊状粘稠液体

颜色

同树脂组份

质量混合比例

10022

凝胶化时间 200@25

28 min (ASTM D 1640)

表干时间 @25

1h (ASTM D 1640)

实干时间 @25

3h (ASTM D 1640)

建议最低厚度

不低于0.7 mm

膜硬度(Shore
D

75±5

冲击强度(参照CSA/Z245.20-M98) @-30

7焦尔(1016钢管上)

附着力(水煮72小时)

1

阴极剥离(SY/T0315-2005)
@65,48h

4.0mm

阴极剥离(SY/T0315-2005)
@75,30d

9.0mm

一次成膜厚度

1.5毫米

耐水性([email protected])ASTM D870-2002

涂层无变化

耐盐雾实验

4000h

耐磨性(L/mm)(SY/T0315-2005

3

粘结强度(ASTM D4541-2

14MPa(与基材)

弯曲性能(SY/T0315-2005)
@25

3o无裂纹

适应温度

-30℃到80

闪点

200

耐化学性(90@室温)

稀盐酸(ph
2.5~3.0

涂层无明显变化

50%氢氧化钠

3%NaCl水溶液(PH=2.5

10% NaCl水溶液

海水

耐有机溶剂性(90@室温)

汽油

涂层无明显变化

柴油

 

7.   液态环氧补口程序

1)   表面处理:被涂覆体表面经喷沙处理后,达到SSPC SP10NACE 2Sa2.5的要求。锚纹深度
50-100微米

2)   施工工具及施工条件:使用双组分无气喷涂机(喷涂级)或硬质鬃毛刷(刷涂级)。

3)   施工环境温度:当环境温度低于10℃或环境温度不在露点温度3℃以上时,需将被涂覆体加热,但温度必须保持在60℃以下。当环境相对湿度高于80%时,停止施工。

4)   建议施工厚度:考虑到产品的防腐性能以及弯管防腐的重要性, 根据管道的直径大小不同,建议该产品的涂层厚度为0.7-1mm

5)   干燥时间:通风状况、温度、湿度、涂膜厚度及金属表面温度等因素均对干燥时间有一定影响,下列数据是建立在典型膜厚的基础上:

底材温度

10

25

40

表干

4.0h

1.0h

0.6h

实干

6.0h

3.0h

1.0h

 

8.   液态环氧补口优缺点分析

1)   常温固化,并且固化速度快(1小时表干,3小时实干,可有效提高施工效率);

2)   同基材具有优异的粘接强度,采用ASTM D 4541-2的测试结果>14MPa);

3)   优异的韧性和抗冲击强度;

4)   良好的耐溶剂和耐化学介质性能;

5)   一次刷涂或喷涂可达到1mm膜厚度,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,同时也大大提高了施工效率);

6)   施工过程中无任何挥发成分挥发,施工安全;

7)   成膜质量高,由于无任何挥发成分挥发,涂层极少产生针孔,涂层密实,屏蔽性高。

8)   液态环氧补口最大的优点是不会产生阴极屏蔽,即便在施工过程中,由于磕碰会造成补口涂层的破损,由于其和阴极保护的相容性,不会在破损点发生腐蚀。

9.   如何解决液态环氧与工厂3PE的粘结问题

实践证明,液态环氧和PE之间没有化学粘结,只有机械粘结,因此,人们对其粘结力存在疑问。该问题可以通过改变工厂环氧底漆留头方式来解决:

1)   首先,增加3PE防腐层环氧底漆的厚度,使之达到200微米以上,

2)   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,

3)   最后,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,

4)   将液态环氧涂刷在该部分环氧底漆上(该部分环氧底漆用砂纸打毛),这样,由于液态环氧是和环氧粉末直接粘结,提高了粘结强度。

10.  结论

1)   建议采用液态环氧补口替代目前通用的收缩带补口方式,这样不仅减轻了工人的劳动强度,同时提高了补口质量,节约补口成本,保证了防腐补口的长期防腐性能。

2)   采用收缩带补口的西气东输管道工程,苏丹的油田到港口的管道工程都在运营几年后就发生了腐蚀,这些经验都证明,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。

 

 

 

2007年12月25日于印度

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