摘要：长输管道输送介质中存在各种腐蚀性介质，导致引起管道内锈蚀，进而产生穿孔和泄漏事故，造成生产停止、环境污染等问题。一种适用性广、防腐保护周期长、便于施工的管道内防腐施工技术开发与应用已经显得至关重要。
关键词：内涂塑；静电；热敷喷涂；自动修补车；
1.引言
在长输管道运行过程中，因输送介质中存在各种腐蚀性介质，导致引起管道内锈蚀，进而产生穿孔和泄漏事故，造成生产停止、环境污染等问题。此外还使钢管内壁表面粗糙，运营费用增加等等，由此损失要数以亿元来计。
海南省洋浦港油品码头及配套储运设施工程码头上部设施主体工程地处海南省洋浦经济开发区神头港区。本工程消防长输管道中的工作介质是海水，业主方提出要求内防腐年限至少15年。
面对输送各类腐蚀性介质的管道，国内通常设计的方法有：设计有较强防腐性能的合金钢材（如316L不锈钢等）或管内喷漆。前者造价高昂并对焊口焊接有更高的要求；后者防腐年限短，通常只能保护3-7年。因此一种适用性广、防腐保护周期长、便于施工的管道内防腐施工技术开发与应用已经显得至关重要。
2.工程概括
由本公司总承包的海南省洋浦港油品码头及配套储运设施工程项目，位于洋浦经济开发区神头港区，建设30万吨级原油泊位和5万吨级成品油泊位各1个、原油储罐120万立方米、成品油储罐12万立方米，陆域占地800.25亩，年设计通过能力2400万吨。码头吞吐量为2160万t/a，其中原油2000万t/a，成品油160万t/a。
2.1 研究现状
目前，在沿海地带，油品码头罐区及其他化工项目消防基本依靠海水，且此类项目对消防安全要求严格，而海水消防管线往往因所处环境原因，常常达不到规定的防腐年限，导致消防安全无法保证。
海水消防管线内防腐施工技术是此类工程施工的技术难点，目前国内需要更加成熟的施工经验。
为满足本项目海水消防管线内防腐达到设计和业主要求的至少15年要求，进行多次优化试验，最终将“管内涂塑静电热敷喷涂法”引进本项目，并形成了管内涂塑静电热敷喷涂施工技术。由于技术先进、操作性强、防腐保护年限长，故有明显的社会效益和经济效益，同时使海水消防管线内防腐成功达到业主和设计要求值。
2.2 研究意义
海水消防管线施工直接关系到整个项目消防安全，通过研究管道内涂塑静电热敷喷涂施工技术，快速、优质、安全的完成施工任务，为工程圆满竣工施工赢得时间，并提高工程质量，满足设计、业主的要求，具有十分重要的意义。
3.施工工艺及原理
3.1 管道内涂塑静电热敷喷涂施工原理
采用环氧树脂粉末，其形成原理是：环氧树脂粉末属于热固性，其中的成膜物既树脂和材料大多数是由高分子有机化合物组成。多位导电的电介质，大多数是极性物质，电阻率较低，而钢管是导电体，于是在喷枪与工件之间形成一个高压电晕放电电场，当粉末粒子由喷枪口喷出经过放电区时，便结集了大量的电子，成为带负电的微粒，在静电吸引的作用下，被吸附到带正电荷的工件上去；当粉末附着到一定厚度时，则会发生“同性相斥”的作用，不能再吸附粉末，从而使各部分的粉末厚度均匀，在钢管工件上形成不了符合国家标准的涂膜厚度，通过预加热和温度调节，增加钢管的热吸附能力，提高涂层厚度并且达到使用要求。
3.2 施工工艺流程
施工准备→管内喷射除锈→涂塑粉末选择及供应→加热→ 敷塑→固化→过程检测及型式检验→涂塑层修复（如有缺陷）。
3.3 施工工艺操作要点
3.3.1 管内喷射除锈
（1）钢管内表面进行喷射除锈,采用多边形钢丸。除锈作业时钢管内壁及钢丸必须干燥，气量充足、干燥无油污，通常根据每把喷砂枪的用气量来配备空压机大小，压力控制在0.6～0.7MPa间 ，调节好钢丸流量。除锈等级应达到现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-1988 中规定的S2.5级，锚纹深度在30~10Oum内。
（2）喷射除锈后,用清洁、干燥的压缩空气吹扫钢管内表面,将钢管内表面残留的钢丸砂粒和灰尘清除千净。表面灰尘度应达到现行国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的评定试验 第3部分:涂覆涂料前钢材表面的灰尘评定(压敏粘带法)》GB/T18570.9规定的2级。
（3）喷射除锈后的钢管应按现行国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的评定试验 第9部分:水溶性盐的现场电导率测定法》GB/T18570.9或规其他适宜的方法检测钢管表面的盐分含量,钢管表面的盐分不应超过20mg/m2。钢管表面预处理后8h内应进行涂敷，当出现返锈或表面污染时，必须重新进行表面预处理。
3.3.2 涂塑粉末选择
根据管内介质的腐蚀性强弱及防腐使用年限，选择合适标准粉末。以海南国投孚宝30万/5万吨油品码头项目海水消防管道为例，执行《钢制管道熔结环氧粉末内涂塑技术标准》SY/T0442-97，选择熔结环氧粉末，内涂层厚度≥350μm, 达到加强级防腐要求。熔结环氧粉末质量指标应满足表1要求。
熔结环氧粉末质量指标表 表1
3.3.3 管内加热及敷塑
（1）本技术管内敷塑工艺采用热固性塑膜，采用远红外电加热炉对钢管进行均匀加热，预热温度110~180℃，结合钢管旋转静电热喷工艺上粉。其优点是附着力强，附着力可达50N/mm2且均匀一致，不易起泡，防蚀能力强，使用寿命较长。
（2）涂敷前钢管表面的加热温度应用测温仪逐根检测, 炉内加热钢管空间各测点的温差，应不大于±5℃并记录。
3.3.4 固化
（1）钢管的保温和冷却应满足环氧粉末涂料的固化要求。常规产品是在180-220度的温度范围内保持15分钟时间固化。
（2）固化后的防腐层采用空气自然冷却方法。
3.3.5 过程检测及型式检验
（1）过程检测
1）涂塑层外观检验：在光线充足的条件下，逐根进行目测检查，外观要求平整、色泽均匀,无气泡、无开裂及缩孔等缺陷。
2）管口涂层厚度检验:使用磁性测厚仪,逐根在据管口150mm范围内测量沿圆周方向均匀分布的4个点的厚度，厚度符合《钢制管道熔结环氧粉末内涂塑技术标准》SY/T0442-97要求。
3）管内涂层厚度检验：采用具有报警指示的电阻法检漏仪对内涂层进行逐根全线漏电检查，检漏电压为50~100V。加强级防腐层平均每平方米漏点数量不超过0.6个时，允许补涂；当漏点数超过规定时,按标准进行重涂。
（2）型式检验
1）每生产200根内涂层管，涂敷试验管段或抽取一根内涂层管进行一次钢管内涂层质量的型式检验。进行内涂层质量的型式检验时，将管段或钢管剖开，先检查内涂层的外观、厚度和漏点情况，其质量应符合表3.3.2要求。
2）然后将管段和钢管加工成试件，按以下规定进行抗冲击强度、附着力、抗弯曲和阴极剥离试验，并刮取粉末涂层样本进行热分析（DSC）。
(a）附着力试验：试件尺寸应为100mm（周向）×100mm（轴向）。对直径小于76mm的涂层钢管，试件的周向尺寸为钢管的半个圆周。每组3个试件，结果以1～3级为合格。若不合格，从该批内涂层管中再任意抽取两根重新检验；若其中1根仍不合格，则该批内涂层管为不合格。
(b）抗冲击强度试验：试件尺寸应为100mm（周向）×200mm（轴向）。对直径小于76mm的涂层钢管，试件的周向尺寸为钢管的半个圆周。每组3个试件结果以内涂层无针孔为合格。若不合格，从该批内涂层管中再任意抽取两根重新检验；若其中1根仍不合格，则该批内涂层管为不合格。
(c）抗弯曲试验：试件尺寸应为25mm（周向）×200mm（轴向）。对直径小于76mm的涂层钢管，试件的周向尺寸为钢管的半个圆周。每组3个试件，结果以内涂层无裂纹为合格。若不合格，从该批内涂层管中再任意抽取两根重新检验；若其中1根仍不合格，则该批内涂层管为不合格。
(d）阴极剥离试验：试件尺寸应为100mm（周向）×100mm（轴向）的方块。对直径小于76mm的涂层钢管，试件的周向尺寸为钢管的半个圆周。每组2个试件，试验孔的直径为3mm，按《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T 4013-95中附录A规定的方法进行65°、48h的阴极剥离试验，以1个试件上试验孔边缘的剥离距离不大于12mm为合格，若剥离距离大于12mm但不大于18mm时，采用另一试件进行重复试验。若一次试验的剥离距离大于18mm或两次试验的剥离距离都大于12mm，则该批内涂层管为不合格。
(e）热分析（DSC）：用清洁的刀子或锉从防腐管取下足够的内层管小片，采用差热扫描量热仪(DSC)进行热分析，内涂层的固化百分率以不低于95％为合格。
型式试验指标见表2。
型式试验指标及检验依据 表2
3.3.6 内涂层的修补
内塑层修补采用双组份液体环氧涂料，本技术采用管内自动修补车进行修补，主要结构由行走、定位、供料、旋喷和控制等五个部分组成。工作时以220V交流电作动力源，其结构合理，操作简便，自动定位，可从显示屏上观测到每个焊口。施工分三个部分，分别为管道内表面除锈、除锈等级检测、管道内表面喷涂修补。修补流程具体要求如下：
（1）管道内表面除锈
遥控行驶内视修补机行驶至涂层缺陷处，启动内视修补机上自带的旋转式钢刷，进行焊口内表除锈，除锈级别不小于St3级。修补车进入管道检查示意见图1。
图1 修补机进入管道检查图
（2）除锈等级检测
通过修补机上自带的摄像头，配合接通的LED显示屏，观察内壁除锈情况是否达标。管内壁除锈效果观察示意见图2。
图2 管内壁除锈效果观察图
（3）管道内表面喷涂修补
采用喷涂修补小车将双组份液体环氧涂料喷涂到修补处，要求旋转喷头旋转速度≥20000r/min，低于该值雾化不好。此修补小车优点是雾化均匀，涂膜厚度一致，一次成膜厚度能达到30μm～500μm，满足使用要求。
4.应用情况
管道内涂塑静电热敷喷涂施工技术便于实施、有利推广，在海南省洋浦港油品码头及配套储运设施工程码头上部设施主体工程应用后，获得业主、监理、设计单位的一致的赞同和认可，并要求其他具有相同施工范围的施工单位在本项目相应标段全面应用。课题整体达到国内同行业领先的水平，具有独到的施工技术，为之后的同类工程施工提供可靠的业绩和技术支持。
参考文献：
[1]张红兵、刘志林、郑云萍、崔斌，管道内涂层涂敷技术及其应用[J]腐蚀科学与防护技术 2003,02
[2]JimBunn、郑光明、李世显、黄英淑、国内外钢质管道内涂层的新技术[J]国外油田工程，1996,05
[3]张红兵、刘志林。管道内涂层涂敷工艺技术[J]，石油规划设计 2002,03
[4]刘常青、扬秀，管道内防腐涂料和工艺[J]，国外油田工程,1990,04
[5]崔涛、宋旭强、钱成文、刘广文，管道内涂层涂敷技术[J].油气储运,2000,12
[6]何英勇、杨鼎文，管道内喷涂防腐技术的应用[J]，油气储运1999,04
[7]乔军平，钢质管道内外环氧粉末喷涂一次成型新工艺[J]，油气储运，2009,07
[8]胡永安，关于重防腐环氧粉末涂料施工工艺的探讨[J]，科技资讯 2011。
[9]王义伟、杜小平、莫荣、刘万宝。一种新型平面离心静电喷涂设备的研制[J]，腐蚀与防护,2000,05
论文作者:魏鹏飞1,李浩2,吴生房3,罗郴4
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：涂层论文; 钢管论文; 管道论文; 粉末论文; 表面论文; 除锈论文; 厚度论文; 《基层建设》2019年第19期论文;