环氧玻璃钢防护层施工规程

概述管道敷设的过程中经常遇到穿越地段，如公路穿越、山体穿越及河流穿越等等，而这些地段往往是多砂石岩层地带，地质条件非常恶劣，穿越管道特殊性造成管道维修成本和难度加大，因此对管道防腐产品要求很高。目前管道防腐主体材料是挤压聚乙烯三层结构（3PE）。管道建设过程中时有需要穿越山体、河流、道路等障碍物，国内外大量的穿越工程实例表明，一般地段的穿越对防腐层的破坏相对较少，但是遇到多砂石岩层地段，由于PE硬度不够，经常出现管体3PE防腐层划伤露钢，补口材料翘边、划破甚至脱落的现象，无法很好地满足防腐要求，严重危害管道的建设和使用安全。管道定向钻穿越过程中如何保护防腐层一直以来都是管道施工建设领域的一个难题，也是当前急需解决的一个主要问题。新型环氧玻璃钢的研制成功很好地解决了这个问题，下面介绍新型环氧玻璃钢材料的性能特点以及在定向钻穿越工程中的应用。环氧玻璃钢的研发环氧玻璃钢材料是为了解决穿越工程中出现的3PE防腐层划伤，补口材料翘边、刮破甚至脱落问题而具有针对性地开发的一种防护产品。环氧玻璃钢是由改性环氧树脂胶黏剂和玻璃纤维增强材料通过二者之间的界面复合而形成的低压成型材料，集合了环氧树脂胶黏剂和玻璃纤维的优点，强度高，电绝缘性好，硬度高，耐划耐磨［1］，抗冲击性能强，成型简单，耐化学介质腐蚀［2］，环氧玻璃钢与PE的粘接力好，不会出现脱落，既能抵抗管道在穿越过程外部的摩擦冲击，又能保护里层防腐层。2．1环氧玻璃钢复合材料制备所用原料环氧玻璃钢所用原料有环氧树脂、增强用玻璃纤维、固化剂、增韧剂、稀释剂及填料。环氧树脂：主要起粘结固化的作用，具有很高的粘结性能、较低的固化收缩性、优良的韧性（已固化环氧树脂的韧性比已固化酚醛树脂的韧性约大7倍）、良好的耐蚀性能（在已固化的环氧树脂结构中，含有稳定的苯环、醚键及脂肪羟基，因而具有良好的耐酸、碱侵蚀性能）、良好的工艺性能（环氧树脂可与多种树脂互溶，易溶于乙醇、丙酮、甲苯等溶剂中，易在常温下固化成型）、优良的物理机械性能。环氧树脂是含环氧基团的许多种树脂的泛称，采用双酚A型环氧树脂E-51，其环氧值在0.48〜0.54。玻璃纤维：在复合材料中起增加强度的作用，制备环氧玻璃钢采用无碱玻璃纤维布，无碱玻璃纤维的耐水性比有碱玻璃纤维优良。固化剂：不同种类的环氧树脂固化剂对环氧树脂与玻璃纤维复合材料的性能影响较大。选用的固化剂为芳香胺类低毒环保型环氧树脂固化剂，该固化剂掺量低，在低温及潮湿环境下可以和环氧树脂发生反应，交联为网状结构使环氧树脂充分固化。增韧剂：使固化后的材料具有一定的韧性。填料：耐磨填料的加入可以降低树脂收缩性，降低固化时的放热效应和热膨胀系数，提高粘结性并改善机械性能。2．2性能指标环氧玻璃钢材料由环氧树脂和玻璃纤维布组成，其性能指标应符合中圈石油集团股份有限公司企业标准Q/SY1477—2012《定向钻穿越外涂层技术规范》

的要求，其中玻璃纤维布应满足表1的要求，环氧树脂应满足表2的要求，环氧玻璃钢涂层性能应满足表3的要求。叢i破璃纤维布技术指标] 项目指擁试验方法单位面积质斑“gTm'32OC-300「；B/T9914.>—2001含朮率（质卅分数“號530GB7T9914.1—2(X)1磁金図氧化物含械（质魅分数"％ 1小8GIVT1549—2(X)8叫燃®Stitt质笊分載”碌^0.20CB/r9914.2—2供)1织物密度/（根，询经向】叶1C；B/T76K9.2—2(W)i纬向K)事1备海执h标砸为JWT™-2（）02t无碑璇璃纤维佛表2环軋魅脂技术描搐顶目描标试脸方法环W曲体含fit（质ftt分数“喘^95GIVT1725—20()7巒度/（旷蚀1」）1.40«!53GB/T"50—2007黏度/5与7）5(XXI-10000GB/T1723—1993续表2项目指标h试验方法1周化ftfK/tg5“}LM-^1.05GB/T6750—20()7mPaa)300*3000GH/T"23 1酣3涂层襯胶时iXl/minC1K/T12007.7—2(X)8干燥时间州衷干(；B/T1778-1989实干=£8抗i驾曲无製纹'无漏点SY/T0115—2005附录E抗冲击力=8SY/T0315—2005附录F冊氏DKJS/HDr鼻帥(；IVT241L—2(X)8备注[执行标淮为Q/SY2科一2012〈运向钻穿越管道外涂心技术规范齐側试淋度为彩覽

表3环氧玻瑚钢涂层技术指标项目摘标试验方法巴柯尔觎歴^30(；EJ/T3K54—2f)O5砂箱试验「他次）辿缘无翅边Q/SYU77—2012附录B耐划ffi(50kg)/^n电500SY/T4H7—2fK)7finite肝')SY/T0315—2(1)5附隶I抗「弯曲无裂蹴SY/T0315—2W5附融K对PE粘结强度八1円鼻「5Q/SY1477—21)12附录4备注!执行标准为Q/SY1477-外涂毘技术规范孰测试蛊度沟加1空追向钻穿越背道230环氧玻璃钢的施工工艺环氧玻璃钢采用现场单管涂敷，管道焊接后再进行补口的作业程序，从而完成穿越管道环氧玻璃钢外护层的整体包覆。环氧玻璃钢施工工艺按照施工环境条件有二布五油、三布六油及四布七油三种工艺。二布五油即为环氧树脂（表干）+环氧树脂+玻璃布+环氧树脂+玻璃布+环氧树脂（表干）+环氧树脂。3．1环氧玻璃钢单管涂敷施工采用环氧玻璃钢涂敷缠绕施工设备，在专用作业平台上一次完成单管涂敷，施工工艺流程见图1。理人両楸糙出址川——沼徙牝空亘拉毛或锁砂rr毛M；左闻繰仝址理—H'吸主器呪或斥幣空％畋扌-1JPE丧血1&化处問! ■ hi犬跆烘紡涤艇站工阳社閒需"| ・]机械喷谕诫戶]建列離层叢计玻瑞纤绽袂第期境 梏用戦擁据绕机在返2贰C^HtfrQ：*rfelTflU 肌臧临頼或正匸济制涂层良干i徐敷血揑耳飙树脂| !机械|唸涂哑氏E犒轴图1环氧玻璃钢单管涂數工些谎程聚乙烯（PE）防腐层表面粗糙化处理：为了增加环氧树脂对钢管PE层的粘结面积和润湿性，采用安装在作业平台上的行走式交叉电动钢丝轮，一次完成对可旋转钢管表面PE层的拉毛处理；或采用手动喷砂方式，将钢管表面PE层打毛。要求钢管PE层表面无连续光滑表面。PE表面除尘处理：将吸尘器与电动钢丝轮同时安装在行走式小车上，采用先拉毛后吸尘的方式，去除PE表面的灰尘，同时减少对空气的污染。当采用喷砂方式进行打毛处理时，可采用压缩空气对PE表面进行吹扫。要求PE表面无浮尘，可见PE本色。聚乙烯(PE)表面极化处理：为了增加聚乙烯表面的极性，提高环氧树脂的粘结性，将火焰加热器跟随在电动钢丝轮之后，对拉毛除尘后的聚乙烯表面进行火焰极化处理。加热温度控制在60〜80°C，接触式测温仪全程控制，若加热温度过高，聚乙烯炭化，影响防腐质量。底层环氧树脂涂敷：钢管聚乙烯表面进行极化处理后，立即进行底层环氧树脂的涂敷。将环氧树脂从12点位置(即管道顶部位置)淋下，采用排刷或辊轮进行涂敷，要求涂敷均匀，无漏涂，厚度约为200pm，涂敷过程中采用湿膜测厚仪进行控制。玻璃纤维交叉浸涂缠绕：底层环氧树脂涂层表干后，进行玻璃纤维的浸涂缠绕。具体为将环氧树脂搅拌均匀，采用比例泵将A、B组分打入浸渍槽。行走式玻璃纤维缠绕装置使玻璃纤维通过浸渍槽浸润环氧树脂，然后交叉螺旋缠绕在钢管表面，缠绕过程由电脑控制自动完成，行走小车往复2次完成双层玻璃纤维的缠绕，玻璃纤维缠绕见图2。要求缠绕搭接均匀，无皱褶，无鼓泡；管端预留l50mm不缠绕。环氧树脂涂敷：玻璃布包覆完成后，采用机械或手工涂刷的方式进行环氧树脂涂覆，要求涂敷均匀，厚度约为200pm。面层环氧树脂涂敷：上一步的涂层表干后，在其表面涂敷一层环氧树脂，以提高环氧玻璃钢的耐划伤性能。要求涂敷均匀，厚度约为200pm。3．2环氧玻璃钢补口施工环氧玻璃钢单管涂敷完成后，待管道焊接、探伤及穿越专用热收缩带补l：3完成后，再进行补口部位的环氧玻璃钢施工，施工工艺流程见图3。管体环氧玻璃钢搭接部位粗糙化处理：采用钢丝刷将管体环氧玻璃钢搭接部位打磨成粗糙面，以提高搭接部位的粘结强度。补口部位表面清洁处理：先用压缩空气对补口部位表面进行吹扫，要求补口部位热收缩带及管体PE搭接区表面无浮尘。补口部位表面极化处理：为了增加聚乙烯表面的极性，提高环氧涂料的粘结性，采用火焰加热器对补1：3部位管体PE搭接区表面进行火焰极化处理。要求加热温度控制在60〜80°C，接触式测温仪全程控制。底层环氧树脂涂敷：补口部位表面极化处理后，立即进行底层环氧树脂的涂敷。将环氧树脂从12点位置淋下，采用排刷或辊轮进行涂敷，要求涂敷均匀，无漏涂，并与管体环氧玻璃钢涂层相连接，涂层厚度约为200pm，涂敷过程中采用湿膜测厚仪进行控制。环氧玻璃钢包覆：底层环氧树脂涂层表干后，进行玻璃纤维布的包覆，玻璃纤维包覆前不需浸泡。具体施工顺序为：在表干的底层环氧树脂涂层上再涂刷l层环氧树脂，采用环向缠绕方式缠绕玻璃布，边缠绕边滚刷，搭接200mm，要求玻璃纤维布安装过程中搭接平整、无皱褶、无鼓泡、无露白，按照设计工艺，重复此步骤，每层环向搭接处应错开，与管体环氧玻璃钢搭接宽度2l00mm。面层环氧树脂涂敷：环氧树脂涂层表干后，在其表面涂敷一层环氧树脂，以提高环氧玻璃钢的耐划伤性能。要求涂敷均匀，厚度约为200pm。环氧玻璃钢在穿越工程中的应用实例工程地点位于河北省唐山市唐海。管道外径为1016mm，施工时间为2012年7月。此地段属于多岩石沙砾地带，前期勘查表明，穿越地段为岩石层，地质条件比较恶劣。以往同等地质条件状况下穿越经验表明，如果3PE防腐层不加外保护，管道防腐层很容易被划伤刮破。为保证管道使用安全，避免管道补口处防腐层被划伤、脱落，该天然气管道穿越工程的管道补口处采用专门针对管道穿越而开发

的环氧玻璃钢产品。图4中显示的是补口处完全固化成型后的环氧玻璃钢，图5为拉拔强度及硬度检测。现场检测表明，43°C下，环氧玻璃钢对PE拉拔强度为7.5MPa，巴氏硬度为41。唐山天然气管道穿越工程经过10h,—次性成功穿越。穿越后，环氧玻璃钢保护层结构完好无损。通过检测，防腐层绝缘电阻率为1.7X105・m,表明在穿越过程中管道防腐层没有被破坏，也充分体现了环氧玻璃钢硬