中國石化天然氣分公司工程技術(shù)部 丁乙

1 補(bǔ)口國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀

補(bǔ)口是天然氣管道工程中最重要的工序之一，補(bǔ)口技術(shù)也由最初的瀝青玻璃絲布到熱收縮套(帶)、冷纏膠帶、雙組份環(huán)氧涂料等新型補(bǔ)口工藝和材料方向發(fā)展。國內(nèi)外3PE管道補(bǔ)口材料有PE熱收縮帶、PP熱收縮帶、聚氨酯、無溶劑液態(tài)環(huán)氧、聚乙烯冷纏帶、聚丙烯纏帶、粘彈體材料等，總體情況以熱收縮帶為主?，F(xiàn)有技術(shù)規(guī)范《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(SYT 0413—2002)中規(guī)定采用輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套(帶)，也可采用環(huán)氧樹脂/輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套(帶)三層結(jié)構(gòu)。

3PE管道熱收縮帶施工主要采用手工火焰加熱操作，也有少量管道采用遠(yuǎn)紅外加熱和電感應(yīng)加熱機(jī)具進(jìn)行熱收縮帶補(bǔ)口施工。采用三層結(jié)構(gòu)涂底漆時，按施工方式有濕膜法和干膜法兩種，為節(jié)省補(bǔ)口時間，目前現(xiàn)場以濕膜法使用較多。

另外，在中國石化榆林—濟(jì)南輸氣管道工程中，已展開一定規(guī)模試驗(yàn)，在一個線路標(biāo)段及部分穿越處補(bǔ)口采用100%固含量新型雙組份無溶劑液態(tài)環(huán)氧涂料，底漆與面漆均采用現(xiàn)場混合配比，管材表面采用極化氣體處理，無需加熱，成形后拉、剝試驗(yàn)效果均較好。在國內(nèi)外其它類似工程中，也有采用其它類型新材料與新工藝進(jìn)行補(bǔ)口的小規(guī)模試驗(yàn)案例。

2 主流補(bǔ)口技術(shù)存在的主要問題

熱收縮帶(套)技術(shù)仍是長輸管道補(bǔ)口的主流技術(shù)。2009年以來，我公司在對山東管網(wǎng)進(jìn)行維修改造時，對少量樣本補(bǔ)口點(diǎn)進(jìn)行了外觀檢查及拉力試驗(yàn)。熱收縮帶(套)補(bǔ)口存在不同程度的搭接卷邊、脫離及底漆失效現(xiàn)象，或存在因施工因素導(dǎo)致的碰傷現(xiàn)象，特別是在濕度較大區(qū)域，失效情況更為突出。我們對工程現(xiàn)場補(bǔ)口樣品送檢，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室理化試驗(yàn)中有部分檢驗(yàn)指標(biāo)難以合格。

3 熱收縮套(帶)失效主要原因分析

經(jīng)過分析，我們認(rèn)為，在3PE外防腐主管道采用熱收縮帶(套)補(bǔ)口失效的主要原因應(yīng)與材料、施工工藝、補(bǔ)口標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制四方面因素相關(guān)：

3.1 國內(nèi)現(xiàn)用熱熔膠與PE層長期粘結(jié)效果差

有效粘結(jié)是指剝離破壞發(fā)生于膠層內(nèi)部(即內(nèi)聚破壞)，幾乎所有的粘結(jié)失效均呈現(xiàn)為膠層與 PE層之間的粘附性喪失。目前熱熔膠的粘結(jié)主要依靠對PE表面的拉毛和拉毛時火焰加熱對PE層的激活作用，拉毛增大了粘結(jié)面積，其作用為物理嵌合，而火焰對PE的活化能夠增加熱熔膠與PE的粘結(jié)性，但長期粘結(jié)效果仍不確定，且火焰加熱不均勻性始終存在，局部不粘結(jié)也時有發(fā)生。

3.2 底漆性能欠佳、底漆厚度過薄

在熱收縮帶與管體粘結(jié)不良的部位，底漆可表現(xiàn)出脫落、不完整等問題?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中對無熔劑液態(tài)環(huán)氧底漆的陰極剝離測試項(xiàng)目只要求65℃、48 h的測試內(nèi)容。而48 h的試驗(yàn)時間過短，不足以反映材料的長期粘結(jié)性能。同時，由于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定陰極剝離試片厚度不應(yīng)小于200 μm，而廠家送檢的試片一般都在300 μm以上，但在實(shí)際施工中的底漆厚度卻只有120 μm左右，這導(dǎo)致試片試驗(yàn)結(jié)果好，而材料現(xiàn)場實(shí)際性能差的情況；現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和一般技術(shù)規(guī)格書要求的底漆最小濕膜厚度≥120 μm，此指標(biāo)在實(shí)踐實(shí)用中偏小。

3.3 濕膜安裝工藝的欠缺性

目前采取濕膜安裝較多，即環(huán)氧底漆未固化時安裝熱收縮外帶，導(dǎo)致無法檢測涂層的實(shí)際厚度和防腐性能，且熱收縮帶安裝過程有可能導(dǎo)致底漆損傷或脫落。隨著熱收縮帶從中間往兩邊收縮會使補(bǔ)口區(qū)域底漆中間薄兩側(cè)厚，底漆不能均勻附著在鋼管表面，安裝后底漆是否真正固化不得而知，防腐質(zhì)量無法保證。

3.4 表面噴砂除銹質(zhì)量難以保證

對于補(bǔ)口位置的表面處理，施工單位因成本等原因，一般選用普通河砂作為磨料。河砂或含有可溶鹽，表面處理后可溶鹽會殘留在管體表面。當(dāng)鋼管表面存在有可溶性鹽時，由于環(huán)氧底漆的內(nèi)外滲透壓不同，水汽將透過環(huán)氧底漆滲入到鋼材表面，與可溶性鹽結(jié)合造成鋼表面腐蝕而剝離防腐層；且河砂硬度小，在高壓下與管體撞擊后，河砂粉末嵌入到表面錨紋中，難以清除，這將削弱底漆與管體的附著力，使得底漆不能與鋼表面直接接觸，造成涂料的附著力降低，影響底漆的使用壽命。且管口表面噴砂除銹等級要達(dá)到Sa2.5或St3，均需要與標(biāo)準(zhǔn)試紙進(jìn)行對照，主觀性過強(qiáng)，質(zhì)量難以控制。

3.5 手工加熱的施工方式較為不便

由于熱收縮帶均是現(xiàn)場安裝，不能像干線防腐涂層一樣在工廠預(yù)制，其性能很大程度上受現(xiàn)場作業(yè)條件和操作人作業(yè)質(zhì)量的限制。現(xiàn)場手工烘烤方式無法保證收縮帶在最佳溫度下收縮成型。溫度過低導(dǎo)致熱熔膠不能很好地熔融粘結(jié)，溫度過高則會出現(xiàn)烤焦現(xiàn)象。特別是對于大口徑管道在山區(qū)施工，加熱設(shè)施不易攜帶，管體加熱溫度不均、不充分的情況常有發(fā)生，補(bǔ)口質(zhì)量不易控制。

3.6 標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范存在不明確指標(biāo)

國內(nèi)現(xiàn)有3PE補(bǔ)口標(biāo)準(zhǔn)未對表面處理中的錨紋深度、磨料及壓縮空氣質(zhì)量等提出具體指標(biāo)，現(xiàn)場表面處理質(zhì)量控制缺乏控制指標(biāo)；在底漆要求方面，對底漆的涂覆范圍也未作明確要求；對環(huán)氧底漆的陰極剝離實(shí)驗(yàn)時間要求過短，不足以反映材料的長期粘結(jié)性能。另外，在質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中，一般采取按一定比例抽查的質(zhì)量檢查方式，這就不可避免的存在質(zhì)量控制盲區(qū)。

4 基本建議

(1)采用熱收縮帶(套)補(bǔ)口質(zhì)量應(yīng)得到進(jìn)一步嚴(yán)格控制。必須針對補(bǔ)口失效原因進(jìn)行逐條預(yù)防；加強(qiáng)旁站監(jiān)理，可針對每一道補(bǔ)口工序填寫更為詳細(xì)有效的質(zhì)量控制表，同時可利用數(shù)字管道補(bǔ)口工序數(shù)據(jù)錄入與校核控制，加強(qiáng)補(bǔ)口質(zhì)量過程管理；

(2)進(jìn)一步深入研究設(shè)計及施工驗(yàn)收規(guī)范，重新審視標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)參數(shù)。主要是針對《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(SY/T 04l3—2O02)、《涂裝前鋼材表面預(yù)處理規(guī)范》(SY/T 0407)等的研究。如對濕膜改干膜工藝的研究、底漆厚度(從≥120 μm提高到≥200 μm)的研究、噴砂用磨料及表面處理用磨料的選用研究、壓縮空氣、表面清潔度、錨紋深度等參數(shù)研究、加熱方式的研究等等；

(3)大膽開展新型補(bǔ)口工藝、新材料現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)與評價。重視對雙組分無溶劑液體環(huán)氧涂料(配套極化處理氣體)、粘彈體防腐膠帶及無溶劑環(huán)氧＋熱收縮帶等補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的研究?？稍诟黝愴?xiàng)目中逐步加大現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)的力度。

(4)管道運(yùn)營公司應(yīng)對在役管道補(bǔ)口效果應(yīng)進(jìn)行定期抽檢。針對不同壓力等級、不同管徑、不同補(bǔ)口型式、不同使用年限的管線進(jìn)行補(bǔ)口效率抽樣測試。在確保安全的情況下，選取樣本，采用外觀檢測、力學(xué)測試、化學(xué)性能試驗(yàn)等手段，取得在役管網(wǎng)補(bǔ)口效果第一手參數(shù)，便于進(jìn)一步研究。同時應(yīng)逐步形成補(bǔ)口效果長效監(jiān)測機(jī)制。

(5)應(yīng)開展與行業(yè)內(nèi)外的廣泛交流，跟蹤國內(nèi)外先進(jìn)材料與工藝，增強(qiáng)與材料、工藝等科研院所的科技合作。