低温环境管道3PE防腐补口技术研究

2 0 08往 第 5期 麓 技 术 5 设 各 P i p e l i n e Te c h n i q u e a n d E q u i p me n t 2 0 0 8 NO 5 低 温环境管道 3 P E防腐补 口技术研究 孙晶， 袁欣然， 岳 莎莎， 何金 昆 ( 中国石油天然气管道科学研究院， 河北廊坊0 6 5 0 0 0 ) 摘要： 为了实现低温环境下管道 3 P E防腐层补口技术的突破 ， 对此进行 了深入研究， 并做 了大量试验和严密论证， 研 发了新型改性聚脲补 口涂料、 低温补 口施工设备及施工工艺。该技术在国家重点工程兰州 一 银川输气管道工程 中进行 了 现场应用演示。结果表明： 补口施工工艺简便可行， 涂层性能可靠。管道补 口技术直接关系到整个管道防腐层质量， 此项 研 究对提高低温环境管道补口施工质量及可靠性具有重要作用， 填补了国内空白。 关键词 ： 低 温环境 ； 改性 聚脲 ； 喷涂补 口； 施工工 艺 中图分类号 ： T E 8 3 2 文献标识 码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 0 8 ) 0 5 0 0 3 9 0 1 Te c h n o l o g y Re s e a r c h o f F i e l d - j o i n t C o a t i n g t h 3 - p l y P E Ant i - c o r r o s s i o n Co a t i ng i n a Lo w Te mpe r a t u r e Env i r o n m e n t S U N J i n g ， YUAN Xi n - r a il ，YUE S h a s h a ，HE J i n - k u n ( P i p e l i n e Re s e a r c h I n s ti t u t e o f C N P C， L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o ma k e a b r e a k t h r o u g h i n t h e t e c h n o l o g y o f fi e l d - j o i n t c o a ti n g w i t h 3 - p l y P E a n t i c o r r o s s i o n c o a t i n g i n a l o w t e mp e r a t u r e e n v i r o n me n t ， d o e s a n i n d e p t h r e s e a r c h o n t h i s p r o b l e m ， b y ma k i n g a l o t o f e x p e r i me n t a t i o n s a n d a r g u me n t a t i o n s I t b r i n g s f o r w ard t h e m o d i fi e d p o l y u r e a c o a t i n g ， t h e fi e l d - j o i n t c o a t i n g e qui p me n t and t h e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o gy i n a l o w t e m p e r a t u r e e n v i r o n m e n t T h i s r e s e arc h h a s b e e n a p p l i e d i n the i mp r t a n t p i p e l i n e p r o j e c t w h i c h r u n s f r o m L a n z h o u t o Y i n c h u a n T h e r e s u l t s h o w s t h a t the t e c h n o l o gy i s e asy t o u s e a n d t h e c a p a b i l i t y o f t h e fi e l d - j o i n t c o a t i n g i s g o o d e n o u gh T h e p i p e l i n e fi e l d - j o i n t c o a t i n g i s d e r e c t l y r e l a t e d t o t h e q u a l i t y o f t h e e n t i r e an t i s e p s i s c o a ti n g T h e t e c h n o l o g y p l a y s a n i mp o r t a n t rol e i n i mpo r o v i n g t h e p i p e l i n e fi e l d - j o i n t c o a t i n g q u ali t y a n d r e l i abi l i t y ， w h i c h fi l l s i n a g a p i n thi s fi e l d o f C h i n a Ke y wo r d s ： l o w t e m p e r a t u r e e n v i ron me n t ； m o d i fi e d p o l y u r e a ； s p r a y w e l d j o i n t c o a ti n g ； c o n s t r u c ti o n t e c h n o l o gy 1 低温环境管道3 P E防腐补口技术 1 1 新型改性聚脲补 口涂料 的研究 1 1 1 低 温补 1： 7 材料的选择 补口材料必须能适应低温(一2 0 ) 野外环境施工要求： 低温涂敷无障碍； 低温下涂层 固化无困难； 低温涂敷形成的涂 层性能符合管道防腐要求。 在现有能够低温快速固化、 无溶剂涂料 的基础上， 筛选出 一 种适用于低温环境条件下的管道补 口材料。近 1 0年 ， 新开 发的聚脲涂料的防腐性能和耐低温性能十分突出。 1 1 2 聚脲涂料特点及优势 ( 1 ) 优异的防腐性能。聚脲涂层具有优异的物理、 化学、 力 学性能， 抗腐蚀、 耐老化， 使用寿命可长达 3 0年以上。 ( 2 ) 卓越的施工性能。涂层快速固化 ， 施工对环境温度、 湿 度的影响不敏感。涂料反应速度极快， 5 4 0 S即可胶凝 ， 可实 施连续不问断涂敷 ， 一 次喷涂 达 到所要 求厚 度 ， 即使 在任 何 曲 面、 斜面、 垂直面上涂敷也不会产生流挂。这不但方便 了施工 组织、 管理， 缩短了工期， 而且可避免涂敷等待期涂层受到外来 物污染， 有利于保证涂层质量。 ( 3 ) 良好的环保性能。聚脲涂料为双组分， 其固体份含量 1 0 0 ， 无溶剂、 无污染。管道 、 容器内壁涂聚脲涂层， 其固化后 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 22 9 收修改稿 日期 ： 2 0 0 8 0 40 5 对所承运介质无任何污染。符合健康、 安全、 环保要求。 ( 4 ) 聚脲涂料具有良好的耐低温性能。 1 1 3改性 聚脲 补 口涂料的研 究 对国内几家聚脲材料进行 了低温实验室 一 2 0环境下的 喷涂试验 ， 并对其涂层按照管道防腐性能指标要求进行检测。 现有的聚脲涂料还不能够完全满足低温补 口要求。存在以下 问题 ： 耐阴极剥离性能较差， 尚不能满足 S Y T 0 4 1 3规定的 6 5 、 4 8 h下8 mm要求； 涂层耐低温性 ， 在 一 2 0冷冻7 2 h ， 在 3 P E上的聚脲涂层出现微裂； 涂料内聚力差 ， 在低温环境下附 着力很难达到理想的强度。 通过与聚脲生产厂家进行了深入分析和研究 ， 确定了聚脲 改性方案。通过调整聚脲涂料配方、 配比， 添加改性助剂和填 料研发改性聚脲补口涂料。 改性 聚脲 补 口材料在 一2 O喷涂流 畅， 涂层在低温 固化时 间缩短 ， 涂层 的防腐性 能全部通 过指标要求 。 1 2 改性聚脲喷涂补口原理 通过低温专用设备喷涂双组分瞬间成型的改性聚脲弹性 体涂层， 在附着力、 冲击强度 、 抗弯曲等方面具有优良的物理性 能 ， 还具有耐化学腐蚀、 耐老化等优异的化学性能。其作为管 道防腐补F I 涂层， 对金属有着优良的附着力和防腐性能， 与两 侧 3 P E防腐层搭接部位通过极化处理工艺， 形成连续的补口涂 层 ， 具有着优 良的附着力和防腐性能。 ( 下转第5 9页) 3 结束语 表 1 表明： A S T M F 1 1 2 0管道用 圆形金属波纹膨胀节标准 要求基本与E J MA相当， 相对 E J MA而言明示了材料、 焊接及焊 缝检验、 水压试验等的具体要求且较灵活； A S T M F 1 1 2 0管道用 圆形金属波纹膨胀节标准要求相对 G B T 1 2 7 7 7宽泛而灵活。 参考文献 ： f 1 E J M A 8 E D -2 0 0 5 美国膨胀节制造商协会标准 2 G B T 1 2 7 7 7 - 1 9 9 9 金属波纹管膨胀节通用技术条件 3 A S ME B 1 6 5 2 o o 3 管道法兰 和法兰接 头 41 AS M E B 1 6 2 5 2 o o 3 对焊端 口 f 5 1 AN S I B 3 1 1 2 0 o 4动力管道规范 f 6 AS ME V I I I d i v 1 2 0 o 4 压力容器建造规则 f 7 1 AS M E I x 2 o o 4焊接和钎 焊评定 标准 ( 上接第3 9页) 1 3 改性聚脲低温喷涂补口工艺 1 3 1 工 艺流 程 涂料补口施工工艺流程见图 1 。 管体 补口 管口表面处理IL+ 喷涂 补口 防腐 区段 改性 + 涂层 聚腮 检验 层端 表面 表面处理 I 部检 处理 查 图 1 涂料补口施工工艺流程 1 3 2主要 工 艺说 明 1 3 2 1 管 口表面预处理 将管面上的油污清理干净。再对补 口区裸露钢管表面进 行喷砂除锈， 除锈等级达到 S a 2 5级， 锚纹深度宜达到 5 O一7 5 Ix m 除锈后应采取保护措施 ， 确保喷涂补 口涂料时 ， 处理过的 表面应无湿气、 无返锈。 1 3 2 2 搭接表面处理 应对两管端防腐层不小于 1 0 0 m m( 轴向) 长度范围内的表 面应进行均匀喷砂处理 ， 并进行表面高压空气吹扫。再将极化 处理电极置于待处理的 3 P E表面上， 开启 电源， 沿周向匀速移 动极化处理一遍 。应避免 留有死 角。 1 3 2 3 低 温改性聚脲喷涂 采用专用设备进行改性聚脲低温喷涂 ， 并保证压缩空气的 压力满足喷涂设备的使用要求， 使 A、 B两组分充分混合反应 ， 快速喷涂成型。正或喷涂前应该试喷， 喷涂的涂层能修流畅， 在短时间内表干， 且输料管压力及气源压力能保持在正常的范 围， 可以进行正式喷涂。 1 3 2 4 补 口涂层检查 低温喷涂补口结束后 ， 进行涂层外观、 厚度 、 电火花检测， 如不合格需进行补涂或复涂， 直到合格为止。 1 4 改性聚脲低温涂层性能指标 表 1为补 口涂层性能表。 表 1 补口涂层性能 2 主要喷涂补口设备 该部分设备包括聚乙烯表面极化处理机、 环保循环喷砂 机、 低温喷涂改性聚脲专用设备等， 可以独立完成野外 3 P E管 道防腐喷涂补口作业施工。 3现场应用情况 2 0 0 7年 1月末 ， 新 型低温补 口工艺在 国家 重点工程 兰州 一