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试论螺旋焊管3PE防腐层厚度的分析及控制

作者: 发布时间:2019-12-23 19:22:38 阅读: 61 次

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试论螺旋焊管3PE防腐层厚度的分析及控制

 

摘要:现如今,社会经济快速发展对能源需求显著增加,使得油气输送更加频繁,推动油气产业经济发展。但同时,油气输送对管道质量要求也随之提升。受到诸多因素的影响,管道在应用过程中较易出现腐蚀现象,影响油气输送质量的同时,还会对周围生态环境产生负面影响。因此,加强对螺旋焊管3PE防腐层处理,增强其防腐涂层腐蚀性、抗水渗透性等非常重要。文章从螺旋焊管构成入手,初步了解其结构,对螺旋焊管3PE防腐层厚度不均表现及影响因素予以分析,并深入探讨防腐层厚度控制措施,以期为油气管道制造提供更多参考。

关键词:螺旋焊管;3PE;防腐层厚度;控制

 

前言:目前,我国油气管道在需求引导下,呈现规模化发展趋势,受到涂料、工艺等多种因素的影响,导致螺旋焊管3PE防腐层会出现涂层厚度不均匀等现象,导致涂层开裂,对管道构成不同程度的腐蚀。因此,针对3PE防腐层厚度设计过程中,要充分考虑相关影响因素,根据不同类型管体要求调整涂层厚度,最终满足管体使用条件。

1、螺旋焊管

螺栓焊管,是对低碳素结构钢、低合金结构钢,按照既定的螺旋线角度卷成管坯,然后将管缝焊接起来制成,它可以用于较窄的带钢生产大直径钢管。对于焊管的制作,要确保水压试验、焊缝抗拉强度等符合规定和要求。图1是3PE防腐涂层基本结构。正因涂层对管道的保护,才促使管道能够满足长时间石油运输需求。

 

1  3PE防腐涂层基本结构

2、螺旋焊管防腐层厚度不均表现与影响因素

2.1防腐层厚度不均表现

一是轴向不均,3PE涂层由环氧粉末层、胶黏剂层等组成,其中环氧粉末层仅有80μm,只是将钢管表面粗糙度覆盖,对整体厚度影响较小。目前,针对大口径管线3PE加工成侧向缠绕,生产时缠绕一层胶黏剂层、数层聚乙烯层,并进行辊压处理。目前,3PE生产线自动化程度较低,且生产线调整要依靠人工进行操作,导致涂层厚度涂抹不够均匀。

二是纵向不均,在生产前需要对生产线平稳性进行调整,在生产时,仍然存在个别钢管径向厚度不均现象。究其根本是钢管自身原因所致,钢管曲度、形变较大。一般情况下,弯曲度过大的钢管,通过传动线涂覆工位时,会产生跳动现象,压辊与钢管接触时紧时松,同时PE挤出的片膜也会因为管子的跳动时,出现厚度不均情况,导致焊缝处表现不够明显。而受到压力的影响,需要对整根管弯曲度进行集中处理,不能够直接上生产线加工。

三是管端翘边。3PE生产时,会出现粉末与表面相分离现象,多发生在管端位置,是由于涂层与管道基体之间的粘结力降低引起,导致管道对涂层粘结力缺失。如受到生产时温度的影响,常常会出现两端低、中间高现象,特别是冬季生产时钢管中间与两端之间的温差更大,当温度过高时,导致高环氧粉末固化过快,在缠绕胶黏剂时,会出现活性基团消耗过度,与粘结剂之间化学键结合不完全,导致粘结力下降,或者出现层间剥离。综上来看,管道防腐层厚度不均的表现较多,如果忽视对厚度的控制,势必会影响到管道使用寿命等。

2.2影响因素

针对当前螺旋焊管实际应用情况来看,影响防腐层厚度的因素集中表现在如下几个方面:

2.2.1熔体指数

根据数据调查和统计,螺旋焊管原料当中的聚乙烯、胶黏剂等熔体指数大小,会对防腐层厚度产生直接影响。同时,在加热温度、压力影响下,熔体指数与聚乙烯、胶黏剂之间相互影响,前者指数越小,那么后者所具有的流动性能越差,最终导致管体厚度不够均匀,严重情况下,还会出现断裂等情况。但值得注意的是,如若熔体指数过高,那么聚乙烯、胶黏剂流动性过强,也会出现防腐层形变情况。因此针对防腐层的控制要根据具体标准,采取合理措施加以管控。

2.2.2前期处理

3PE防腐层厚度控制中,如若焊缝余高处理不当,也会影响防腐效果[1]。因此,在管道实体设计过程中,要参照管体距离螺旋焊缝顶部高度,做好前期处理工作,以免防腐层厚度不均匀情况的出现。

3、螺旋焊管3PE防腐层厚度控制措施

3.1加强焊缝处理

在防腐层控制中,为了满足管体使用需求,设计者要严格按照SY/T0431-2002规定,合理控制管体焊缝外形。如针对西气东输管线的建设,为了避免管体出现开裂现象,在厚度设计时,要将焊缝高度控制在2.5㎜以内,以免出现涂层厚度不够情况。同时,在焊缝外形处理时,焊缝呈现鱼脊形状,在防腐管旋转辊操作时,要控制好受压应力、拉应力,以免受压压力过大导致防腐层出现开裂。同时,还要避免防腐层挤压不实,在焊缝与母材过渡处理时,要做好过渡的平缓,并对该部分进行打砂处理,确保环氧粉末喷涂出现不足现象,达到焊缝外形规整、过渡平缓效果。

3.2重视冷水系统处理

针对管道防腐层的控制,还需要做好水冷却系统处理。详细来说,在水冷却系统处理时,要达到200℃,聚乙烯土层仍然处在熔融状态,避免利用支持辊接触到焊缝位置,缓解焊缝的压力,避免涂层厚度出现碾压减小现象。不仅如此,在3PE防腐层涂抹时,要在冷却系统内增加冷却水量,加快冷却速度,促使其能够控制好涂层表面,增加管道表面冷却效果,以此来避免防腐层涂抹出现不均匀情况。不仅如此,在水冷却系统中,为了提高3PE防腐层处理效果,还要重视钢管内壁通水,增加涂层硬度[2]。但通水冷却后,务必要加大对喷嘴位置、冷却水量的控制力度,以免由冷却水倒流现象的出现,进而影响到厚度。

3.3有效落实涂覆工艺

弯管防腐层涂覆,要控制好外部环境的温湿度,如温度控制好5℃,湿度要在85%以内,不能够在雨雪雾等条件下进行工作。同时,要采用常温固化型业态环氧树脂涂料进行涂覆作业,按照涂覆面积、单位工作效率,确定一次配置好涂料的用量。将涂覆细化为两组份,即主份、固化剂按照说明书进行合理配比,混合时,要将固化剂倒入到主剂之中,利用手工、机械搅拌器予以充分搅拌,如果环境温湿度控制得到,仅需要搅拌3~5min,当材料由稠到稀,颜色均匀时,便可进行涂覆作业。为了便于焊接,弯管管体两端要保留一定预留段,控制在100~150mm,并在此处缠绕一圈保护胶带,不要出现夹纸现象,以免影响涂层质量。

现如今,涂覆作业主要借助喷涂机进行两次、多次喷涂作业,还需要严格控制好涂覆作业,确保涂覆厚度保持均匀。如果一次喷涂厚度无法达到要求,可以采用多次喷涂方法,当上一层涂层表面干燥后,进行后续涂覆[3]。值得注意的是,搅拌好的涂料需要在25~30min内使用完毕,避免随着温度的增加而出现胶质化时间缩短,以此来提高涂覆质量。如果在操作中出现涂层完全固化现象,要采用砂纸、手砂轮等对涂层表面进行打磨,除去粉尘、潮气后再继续作业。涂层完全固化后,达到要求后,才允许搬运、包装与运输。

结论:根据上文所述,3PE防腐具有较强的防腐、机械性能,但其成本偏高,且工艺相对复杂。在具体生产中,常常会遇到质量缺陷与不足,影响管道整体性能的有效发挥。因此加强对管道防腐层厚度的控制至关重要。在具体作业中,要加强焊缝处理,避免焊缝对涂层厚度和硬度产生负面影响。同时,重视冷水系统处理,借助冷水系统对管道涂层进行控制,确保涂层与管道之间能够粘合度,保护好管道,延长管道使用寿命。不仅如此,还要落实好涂覆工艺,严格按照规范和要求,对涂料进行搅拌,控制好外界环境温湿度,确保防腐层厚度能够达到更佳效果,不断提高防腐层控制质量,从而促进管道能够在石油运输中发挥积极作用。

参考文献:

[1]朴磊.螺旋埋弧焊管3PE防腐层厚度控制及分析[J].全面腐蚀控制20173103):41-42.

[2]李健民周小霞吕喜军,等.螺旋埋弧焊管三层PE防腐涂层厚度不均的原因分析与处理方法[J].石油工程建设20103601):35-38+9-10.

[3]毕宗岳.螺旋埋弧焊管3PE防腐涂层厚度不均的原因分析与处理方法[J].腐蚀与防护2006,(01):38-40.