杭建偉,王宏偉,高思強(qiáng),許行行,劉大俊,付艾

(海洋石油工程(青島)有限公司,山東 青島 266520)

玻璃鋼管道具有較強(qiáng)的耐腐蝕性,同時還具有良好的絕緣和防海洋生物性能,其內(nèi)壁光滑、輸送能耗低、安裝維護(hù)費(fèi)用低、無陰極保護(hù)、使用壽命長、綜合經(jīng)濟(jì)效益好、對輸送介質(zhì)無二次污染,被廣泛應(yīng)用于海洋石油平臺的海水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、冷卻水等系統(tǒng)的介質(zhì)輸送[1]。

某在建FPSO項目在壓載水系統(tǒng)(BA)、消防系統(tǒng)(FW)、海水冷卻系統(tǒng)(WS)、生活污水系統(tǒng)(WG)、開排系統(tǒng)(DO)中應(yīng)用了玻璃鋼管線。此項目采用輻基斯(青島)復(fù)合材料管道有限公司生產(chǎn)的Bondstrand7000M。項目涉及的玻璃鋼管線主要采用承插粘接和法蘭連接進(jìn)行管線的預(yù)制及安裝,本文依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場粘接程序和作業(yè)指導(dǎo)書要求,結(jié)合實(shí)際工作,對玻璃鋼管承插粘接的工藝和檢驗(yàn)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的歸納總結(jié)。

1 粘接前檢驗(yàn)

在開展粘接前,檢驗(yàn)員應(yīng)檢查所有參與粘接過程的機(jī)具,確保所有機(jī)具性能完好,在使用壽命內(nèi),并確保所有量具有證書,經(jīng)計量檢測部門檢定校準(zhǔn),在計量檢定有效期內(nèi)。嚴(yán)禁使用有故障或過期的機(jī)械儀器,嚴(yán)禁使用未經(jīng)校驗(yàn)校準(zhǔn)或過期的量具。玻璃鋼管道粘接可能涉及的機(jī)具和量具包括車床、打磨機(jī)、角磨機(jī)、鎖緊器、拉緊器、加熱毯、派尺、卷尺、溫度計、濕度計等。

此外,對管道外觀的完整性檢驗(yàn)也是必不可少的,檢查合格后才允許粘接。外觀完整性檢驗(yàn)包括材料外觀缺陷、管道或管件尺寸、外壁導(dǎo)電漆和管道導(dǎo)電繩的完整性、材料證書和標(biāo)簽或爐批號的完整性和材料跟蹤記錄的完整性。在開展粘接工作之前,檢驗(yàn)員應(yīng)確認(rèn)現(xiàn)場使用的圖紙為最新版本,并且是具有設(shè)計方簽名和業(yè)主批準(zhǔn)的有效圖紙。項目要求從事玻璃鋼管粘接的人員需經(jīng)過培訓(xùn)并取得由服務(wù)商頒發(fā)的資格證書。粘接前檢驗(yàn)員需檢查工人的粘接資質(zhì),禁止無資質(zhì)人員進(jìn)行粘接工作。

玻璃鋼管線粘接過程中,環(huán)境條件會影響接頭的粘接質(zhì)量,因此在進(jìn)行粘接之前質(zhì)檢員還需要對環(huán)境條件進(jìn)行檢驗(yàn)。具體檢驗(yàn)要求如下:1)確保作業(yè)環(huán)境的光線充足,以免影響粘接和檢驗(yàn)。2)確保環(huán)境溫度大于4 ℃且無風(fēng)。膠粘劑固化過程中,若有風(fēng)或環(huán)境溫度低于4 ℃時,需要用鋁箔封閉管道末端,并用加熱帶包裹接頭[2],以防熱量擴(kuò)散。3)保證環(huán)境處于低濕度。粘接現(xiàn)場相對濕度大于75%時,則必須對粘接面先預(yù)熱2～3 min使之完全干燥,而后再涂上膠。4)保持周圍環(huán)境無塵,無水。建議粘接過程在較為封閉的環(huán)境下完成,盡量避免在粉塵、潮濕或低溫條件下開展粘接作業(yè)?？赏ㄟ^搭建臨時作業(yè)棚或其他保護(hù)手段,防止玻璃鋼管和配件風(fēng)吹、雨淋或溫度驟降,特別在北方地區(qū)的低溫時節(jié)應(yīng)搭建保暖作業(yè)棚,必要時添置加熱設(shè)備[3],以保持適合的環(huán)境溫度,最終確保粘接劑正常固化。

2 粘接過程檢驗(yàn)

玻璃鋼管線的粘接工藝主要有五個步驟,各步驟都有對應(yīng)的檢驗(yàn)要點(diǎn),如圖1所示。玻璃鋼管道到貨經(jīng)過驗(yàn)貨合格,由現(xiàn)場工人領(lǐng)料后進(jìn)入車間準(zhǔn)備下料,在下料之后,檢驗(yàn)人員需檢驗(yàn)管道的下料尺寸是否正確。然后現(xiàn)場工人對管口進(jìn)行坡口加工和打磨處理,檢驗(yàn)人員需對坡口尺寸以及粘接面的打磨情況進(jìn)行檢驗(yàn)。開完坡口后,需按要求在粘接面上涂抹粘合劑,此過程需檢驗(yàn)粘合劑的混合情況以及涂膠情況。涂膠完成后,應(yīng)盡快進(jìn)行承插粘接工作,以防膠粘劑因放置時間過長而產(chǎn)生固化,此過程需檢驗(yàn)粘接接頭的尺寸以及接頭外觀是否符合要求。再使用電加熱帶對接頭進(jìn)行加熱,使之固化,此過程需檢驗(yàn)加熱時間以及固化情況,最后對粘接接頭的外觀進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖1 粘接工藝流程及檢驗(yàn)要點(diǎn)

玻璃鋼管道中常見的承插連接方式有兩種,一種是平口承插連接接頭(見圖2),另一種是錐度承插連接接頭(見圖3)[2]。項目中,1～6 in的管線采用平口承插形式連接,8～40 in的管線則采用錐度承插形式連接。

圖2 平口承插連接接頭

圖3 錐度承插連接接頭

管道按圖紙切割下料后,檢驗(yàn)員需要測量管道長度及端面垂直度,1～4 in管道的端面和軸線的垂直度誤差應(yīng)控制在1.5 mm以內(nèi),5～16 in的管道應(yīng)控制在3 mm以內(nèi),18～40 in的管道應(yīng)控制在5 mm以內(nèi)。此外,還需測量管道尺寸,平口承插接頭的尺寸應(yīng)符合表1要求,錐度承插接頭的尺寸應(yīng)符合表2要求[2,4]。

表1 平口承插接頭尺寸要求

表2 錐度承插接頭尺寸要求

接頭涂膠前,檢驗(yàn)員應(yīng)檢驗(yàn)粘接面,粘接面應(yīng)保持清潔,無塵,干燥,粗糙,無水。當(dāng)接頭進(jìn)干配校中完成后,檢查接頭表面是否按要求用白色記號筆清晰地畫出標(biāo)記線和對中線,如圖4所示[2-3]。

圖4 管件干配和位置校準(zhǔn)

當(dāng)公頭完全插入母頭后,首先查看公母頭的對中線是否重合,其次需測量管體表面標(biāo)記線到母頭末端的距離,對于平口承插接頭需檢驗(yàn)此距離是否在(50±3) mm之內(nèi),對于錐度承插接頭需檢驗(yàn)此距離是否在50 mm+6/-12 mm之內(nèi),如圖5、圖6所示。

圖5 平口承插組對

圖6 錐度承插組對

在涂膠過程中,檢驗(yàn)員需檢查膠粘劑的選取是否正確、包裝是否完整以及是否在保質(zhì)期內(nèi),進(jìn)行涂膠之前,需用測溫槍測量粘接面的溫度,確保在23～40 ℃,如果表面溫度過低,應(yīng)要求粘接人員先對粘接表面進(jìn)行預(yù)熱,然后再涂膠。膠粘劑混合攪拌好之后應(yīng)立即涂膠,如果涂膠之前膠粘劑出現(xiàn)固化現(xiàn)象,應(yīng)丟棄此膠粘劑然后使用新的,混合好的膠粘劑在不同環(huán)境溫度下的使用時間見表3。接頭涂膠后,如因長時間暴露導(dǎo)致膠粘劑出現(xiàn)固化現(xiàn)象,應(yīng)使用丙酮清洗干凈,而后加熱烘干粘接面,再重新涂膠[3]。

表3 膠粘劑混合后在固化前的使用時間

涂膠完成后,沿直線將公頭插入母頭,期間不得旋轉(zhuǎn)公頭,也不得拔出公頭。如果接頭錯位,應(yīng)立刻拉開接頭,清除粘接面的膠粘劑,重新涂膠并連接。在接頭固化過程中,支撐與管件均嚴(yán)禁碰動直至內(nèi)外徹底固化后方可進(jìn)行下一步工作。

接頭連接后,檢驗(yàn)員還需測量管體表面標(biāo)記線到母頭末端的距離是否符合要求。對于法蘭接頭,檢驗(yàn)員要按照表4要求檢驗(yàn)法蘭的垂直度、旋轉(zhuǎn)角度和對中度是否符合要求。需注意的是法蘭與管道的連接處要由膠粘劑充分填充,不得存在縫隙。

接頭固化過程中,需要使用加熱帶纏繞接頭進(jìn)行加熱固化,檢驗(yàn)員應(yīng)按表5要求檢查現(xiàn)場選取的加熱帶尺寸是否符合要求,以及檢驗(yàn)加熱帶的加熱溫度與加熱時間是否符合要求。在加熱固化過程中,有風(fēng)或環(huán)境溫度低于4 ℃時,檢驗(yàn)員應(yīng)要求現(xiàn)場工人用鋁箔將管道末端封閉,并用加熱帶包裹接頭,以防熱量擴(kuò)散。對于環(huán)氧樹脂型膠粘劑加熱帶的平均溫度應(yīng)控制在100～150 ℃,對于乙烯酯樹脂型膠粘劑的加熱時間應(yīng)控制在50～80 ℃。平口承插連接時,管道與管道連接,管道與法蘭連接的固化時間為30 min,管道與管件的固化時間為45 min。錐度承插連接時,錐度管道接頭和錐度管件接頭的固化時間見表6[3]。

表5 加熱毯尺寸對照表

表6 錐度管道接頭和錐度管件接頭的固化時間

3 接頭外觀檢驗(yàn)

在接頭的加熱固化結(jié)束后,檢驗(yàn)員應(yīng)對粘接口的外部和內(nèi)部進(jìn)行100%的外觀檢驗(yàn)。要求粘接口涂抹均勻并且表面沒有裂紋。外部粘接面的形狀、大小、寬度、深度對于接頭外觀具有美觀價值,但粘接面可大或可小,其形狀、尺寸對粘接質(zhì)量影響不大,并不重要。對于內(nèi)部粘接面,接口處的膠應(yīng)該涂抹均勻,并且其高度不可超過表7中規(guī)定的數(shù)值。

表7 內(nèi)部接頭過度粘接的突起高度表

對于車削尺寸較為理想的公頭,其倒角小,膠粘劑一般可以覆蓋到倒角,其成型示意圖如圖7(a)所示。對于車削過量的公頭,其倒角大,膠粘劑或許不能完全覆蓋倒角,對于此種情況,應(yīng)在露出的倒角處補(bǔ)滿膠粘劑,其成型示意圖如圖7(b)所示[4]。

圖7 可接受的接頭形式

檢驗(yàn)接頭外部的粘接口時,對于粘接面形狀為凹面的接頭,可接受的外觀示意圖如圖8(a)所示。對于粘接面形狀為凸面的接頭,可接受的外觀示意圖如圖8(b)所示[4]。對于外部粘接面只要膠粘劑覆蓋到公頭的倒角即可,粘接面呈現(xiàn)凸面或者凹面對接頭連接質(zhì)量影響不大,但出于美觀考慮,粘接面應(yīng)圓滑過度,無膠瘤出現(xiàn)。

圖8 可接受的外部粘接口

檢驗(yàn)接頭內(nèi)部的粘接口時,對于粘接面形狀為凹面的接頭,可接受的形狀示意圖如圖9(a)所示。對于粘接面形狀為凸面的接頭,可接受的形狀示意圖如圖9(b)所示。內(nèi)部粘接面的膠粘劑應(yīng)覆蓋到母頭的倒角,粘接面呈現(xiàn)凸面或者凹面對接頭連接質(zhì)量影響不大,但凸面的突起高度不宜過高,過高的突起會限制管內(nèi)流體的流動。內(nèi)部接頭過度粘接的突起高度的要求如表7所示,突起示意圖如圖10所示[4]。

圖9 可接受的內(nèi)部粘接口

圖10 內(nèi)部接頭過度粘接的突起高度

當(dāng)內(nèi)部接頭涂膠量過多時,需檢驗(yàn)?zāi)z粘劑在內(nèi)壁上是否均勻分布且無裂紋,膠粘劑的凸起高度不得超過表7的值,示意圖如圖11(a)所示。如果過量的膠粘劑在管內(nèi)部的分布是隨機(jī)的,只要其突起高度不超過表7的值,也是可以接受的,其示意圖如圖11(b)所示。如果過量的膠粘劑在管內(nèi)部的分布是均勻但不連續(xù)的,只要不超過表7的值,也是可以接受的,其示意圖如圖11(c)所示。過量擠出的膠粘劑如果呈現(xiàn)出類似于鐘乳石的外形是不可接受的,對于這種粘接口檢驗(yàn)員應(yīng)要求現(xiàn)場工人將鐘乳石狀的突起打磨平滑,否則后續(xù)經(jīng)過流體沖刷,很可能會導(dǎo)致突起脫落從而造成管線或閥門的堵塞,其示意圖如圖11(d)所示[4]。

圖11 內(nèi)部接頭過度粘接示意圖

對于法蘭粘接接頭,接口擠出的膠不可遮蓋螺栓孔,也不得影響墊片的安裝,如果螺栓孔被膠遮擋,檢驗(yàn)員應(yīng)要求現(xiàn)場工人對粘接接頭進(jìn)行打磨,示意圖如圖12所示。

圖12 法蘭粘接接頭

4 結(jié)論

玻璃鋼管線在海洋石油工程領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。玻璃鋼管線的粘接是一個精細(xì)且復(fù)雜的過程,需要嚴(yán)格按照相關(guān)文件的要求進(jìn)行。為了保證粘接質(zhì)量,粘接前的檢驗(yàn)、過程檢驗(yàn)和外觀檢驗(yàn)都是必不可少的。在粘接開始前,工機(jī)具的檢驗(yàn)、管道和管件的外觀完整性檢驗(yàn)、粘接環(huán)境的檢驗(yàn)、粘接工人資質(zhì)的檢查是保證玻璃鋼管道粘接工作順利進(jìn)行和質(zhì)量合格的前提。粘接過程檢驗(yàn)是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié),外觀檢驗(yàn)是保證粘接口質(zhì)量的重要關(guān)口。本文對玻璃鋼管道的承插粘接工藝及檢驗(yàn)要點(diǎn)進(jìn)行了分析說明,為工程從業(yè)人員提供了良好實(shí)踐,為后續(xù)類似項目提供了工程借鑒。