摘要：文章主要围绕焊接钢管焊道防腐层的减薄进行叙述，对钢管焊接技术进行了简单地介绍，然后指出了防腐层减薄的主要原因，最后提出了应对策略，希望能够阻止防腐层的减薄现象。
关键词：焊接钢管；焊道防腐层；原因；措施
1.前言
经过焊接工作之后的钢管焊道也会受到各种因素的影响，最终导致防腐层不断减薄，这样就会加大焊道的被腐蚀进程，十分不利于焊道的应用和保护，所以相关人员需要针对问题提出解决措施。
2.目前的钢管焊接技术
2.1高频直缝焊管工艺技术
高频直缝焊管的改造、进步速度很快，从最初的辊式成型进行改进变成后期的排辊成型，一直到如今的柔性成型、直缘成型以及等刚性机架的揉入先进的科学技术模型，现如今所使用的成型已经日益趋于完善，可以说在某种程度上初步实现了智能化成型；而焊管技术流程中的焊接和热处理电源的技术，也从一开始的电子管式变成如今的全固态式，在原有的基础上很大程度的增加了燃料燃烧的功率，而且现象还引入了数字化、智能化等自动控制的操作理念；大大缓解发生灰斑缺陷的概率，使得焊缝性能已经很接近母材，经过完善一贯制的管理模式，将高频焊管的质量控制向上延伸到上游的原料设计与生产工艺，提高产品性能与品质水平，此技术海底管道和高钢级油井管等关键关节上获得广泛使用[1]。
2.2钛合金与钢管的焊接技术
钛合金与钢铁的焊接过程主要取决于两次材料的差异和二者在冶金学理论上的相容能力，当前钛合金与钢管焊接的主要技术难题，首先钛合金与钢管在焊接中会发生很大的内应力，同时很难清除。主要影响因素是钛合金与钢管的线膨胀过程差异比较明显，在焊接冷却过程的变形程度差异引起的，第二是钛和钢铁这两种金属的互溶度较低，通常在焊接过程中常常形成性质硬脆的金属间化合物，通常是铁化钛。此物质形成的原理主要是焊接时钛与铁之间发生扩散，一定时间铁在钛中出现过饱和的情况，从而生成铁化钛[2]。
2.3钢管腐蚀坑的焊接补强
管线钢管在输送油气等物质的过程中，通常会由于腐蚀性介质和跨越区域的土壤酸碱潮湿度等因素形成管壁减薄，导致管线强度下降，厚度在允许范围以下，再者，土壤层的位移和人为破坏等造成的机械损伤也会形成管线的局部破坏，因此导致管线不能良好的运行而发生巨大的损失，所以，管线的维修成为国内外石油运输企业关注的热点之一。油气管线常常长达几百甚至上千公里，在长距离的管线上实施即时维护很困难，但是排查到泄漏再进行补救常常会造成很大的经济损失与环境破坏，而且在操作过程中也存在很大的危险性，所以，从被动地堵漏向主动地预防加固的发展过程是管线维护的趋势。在线焊接维护操作中一般运用套管维护焊接与带压力钻孔安装的单管焊接，另外，对腐蚀坑中点项腐蚀与面项腐蚀等缺陷使用直接堆焊和补疤焊接工艺也是比较常见的管线维修补强方法[3]。
3.钢管焊道防腐层减薄的原因
首先，由前处理引发的缺陷。在环氧粉末和钢管表面间由钢管表面污物形成了一层隔离物膜，使得没能在加热钢管界面和熔融环氧粉末间形成有效的粘接，造成了整体防腐层翘边的问题；其次，因加热条件所引起的翘边。由于钢管的加热温度未达到环氧粉末熔融所规定的温度标准，使得部分附着在钢管表面的环氧粉末，甚至是全部的环氧粉末都没能熔融，以致于化学键合与熔态浸润无法在钢管的基体表面完成。除此之外，在粉末颗粒度过大、不均及喷粉过厚的情况下钢管的加热温度即便是满足了规定，也会因为成型至冷却的时间间隔较短，造成粉末不能有效的熔融的问题；再次，因原料间的粘接造成的分层。层间的融合较差造成了分层，在材料的熔体强度过低且对焊道厚度的要求过高的情况下，需要降低聚乙烯的挤出温度，层间融合会因温度未达标而不能完全融合。由于大口径的钢管的蓄热量较大，在缠绕包覆之后很难冷却，因此只有在钢管线速度比较低的情况下才能完成加工，只有这样才能解决包覆层由于温度过高无法在短时里冷却下来的问题。为满足这一条件，在防腐层上后续传动轮会赶压出轮胎印，因此大口径钢管常会出现这一问题[4]。
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4.防止防腐层减薄的主要策略
4.1及时采用技术进行检测
4.1.1交流电流法
交流电流法在国际上通常被称为皮尔逊检测法。其基本原理是：当用一个信号发射机把特定频率的交流信号通过导线施加在金属管道上时，这种特定频率的交流信号就会沿管道向前传播，并在无穷远处与发射机的地线形成回路。如果管道的外防腐层完好，由于管道电阻的原因，管道中交流信号是沿程均匀衰减的；如果管道的外防腐层有破损或绝缘不好，在外防腐层破损点便会有电流泄漏入土壤中，这样如果沿程测量管道中的电流信号，在破损点附近，就会有一个管中电流的陡降；同时在管道破损点和土壤之间也会形成电压差，且在接近破损点的部位电压差最大，用仪器在埋设管道的地面上可检测到这种电流或电位异常，即可发现管道外防腐层破损点[5]。
4.1.2直流电压法
外防腐层破损检测和管道腐蚀状态评价的另一个前沿研究领域就是直流电压梯度法(DCVG)，其特点是利用现有的阴极保护直流信号或临时向管道施加直流信号，然后在防腐层破损点检测到管对地极化电压的异常，从而确定破损点和破损程度。而采用密间隔电位法(CIPS)全面测量，有助于评估管道整体阴极保护的情况。这两种技术的结合(DCVG+CIPS)代表了这一领域的发展方向，也符合国际防腐蚀工程师协会(NACE)标准RP0502-2002的基本要求。
4.2管道外涂层防腐
我国的管道外防腐层技术需要向高性能、复合化、寿命长和经济性好这几个方面发展。目前国外输气管道外防腐层主要是应用聚乙烯包覆层、环氧粉末、三层PE结构防腐层等材料。我国的天然气管道外防腐层也已经开始应用这些材料，而且，这也已经成为一种趋势。但是，涂层防腐也存在一定缺陷，尤其是管道投产运行后。单用涂层保护是不可行的，因为理想状态的涂层根本实现不了，一旦涂层上有破损或针孔，就会形成大阴极、小阳极的腐蚀电池。由于腐蚀电池的作用，使得腐蚀集中在破损或针孔的局部地方，比不用涂层还危险，大大加速了管道的点蚀速率。经过研究，破损点的面积与破损点接地电阻并非线性关系[6]。
4.3阴极保护防腐
对裸露的金属表面，只用阴极保护技术就可以起到防腐蚀作用，但是耗电巨大，不经济，甚至不可行。但是如果使用涂层，就会极大地减少了管道裸露的面积，使得阴极保护的电流密度降低，大大地扩大了保护范围，使阴极保护防腐方法变得经济和可行。所以国内外标准、规范都规定了涂层与阴极保护相结合才是埋地管道防蚀技术。阴极保护技术就是向被保护的钢质管道通足够的直流电流，使得管道表面产生阴极极化，消除或者减小产生钢质管道腐蚀的各种原电池的电极电位差，把腐蚀电流降为零附近，进而达到阻止腐蚀的目的。
5.结束语
文章将焊道防腐层减薄的原因和解决措施作为叙述的主要内容，希望相关人员能够提高对防腐层的重视，利用防腐措施，保证焊道的正常运行。
参考文献：
[1] 范维忠, 倪洪源. 不锈钢渣油管道焊接裂纹产生的原因及对策[J]. 石油工程建设, 2004, 30(6):44-45.
[2] 吴金勇. 一起屏式过热器爆管事件原因分析及对策[J]. 锅炉技术, 2016, 47(2):73-75.
[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, 27(1):38-40.
[4] 佚名. 一种实现搅拌摩擦焊焊缝零减薄的焊具及焊接方法[J]. 2015.
[5] 余瀚欣, 夏志娟, 韩美娥,等. 圆筒环焊缝产生弯曲焊缝的原因分析及对策[J]. 职业, 2012(27):58-59.
[6] 丁芸孙. 吃透网架规程 科学安全减薄——焊接空心球设计及施工要点[J]. 建设科技, 2004(7):36-37.
论文作者:胡学卫1,刘汉章2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/12
标签：钢管论文; 管道论文; 阴极论文; 涂层论文; 管线论文; 电流论文; 粉末论文; 《防护工程》2018年第36期论文;