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        3PE防腐鋼管,水泥砂漿內襯防腐鋼管,環氧煤瀝青防腐鋼管,IPN8710無毒環氧樹脂防腐鋼管,內襯水泥防腐鋼管,預制直埋聚氨酯保溫,防腐管道, 國圻管道裝備制造有限公司

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        防腐知識
        3pe防腐鋼管經驗總結  
         
         20世紀80年代初,德國曼內斯曼公司推出了該公司研究所與巴斯夫化學工業公司共同研制的3層結構聚烯烴防腐涂層(MAPEC結構),該防腐層集中了熔結環氧粉末(FBE)和擠壓聚烯烴涂層的性能優勢,克服了兩種涂層單獨使用時性能上的不足。它首先在歐洲廣泛應用,深受用戶好評,是使用最多的管線涂層體系。在北美,有關學者指出,熔結環氧涂層在近期內將會繼續占有主導地位,但是會逐漸與改進的擠壓聚烯烴涂層體系和多層涂層體系(環氧粉末一擠壓聚烯烴體系)分享管線防腐市場。
            中國石油天然氣集團公司于1994年夏決定引進3PE防腐鋼管涂敷作業線和涂敷技術,用于即將開工的陜京輸氣管道和庫鄯輸油管道的外防腐涂層。同年12月,由中石油基建局、管道局、四川石油設計院、西北管道指揮部專家聯合組團赴美國、意大利、士耳其等國考察3PE防腐鋼管涂敷作業線。1995年5月,由遼河油建一公司負責招標從加拿大根勞公司引進了我國第一條3PE防腐鋼管涂敷作業線,1996年初投入正常生產。1996年意大利索克薩姆公司與哈爾濱塑料六廠合資建設的朔州防腐鋼管廠經改造于5月投入正常生產。西北管道指揮部與港商合資從荷蘭引進的3PE防腐鋼管涂敷作業線,于1996年在寶雞亞東防腐鋼管公司建成投產,至此,3PE防腐管道在中國得到關注和應用。從澀寧蘭管道建設開始,通過招標,加之3PE防腐材料全部國產化,3PE防腐的預制價格大幅下降,從此開始了國內3PE防腐管道廣泛應用的時代,迄今已有20000km埋地鋼管外防腐采用3PE涂層。
            目前國內已有數十條3PE涂敷作業線,具有加工+25~ 2800mm鋼管3PE涂層的能力,加工方式既有纏繞式,也有圓模包覆式。纏繞式分上纏繞和下纏繞;圓模包覆式中,負壓包覆已在一些作業線上使用,較好地解決了焊縫兩側空洞問題。
            隨著3PE防腐鋼管涂層在國內大規模的推廣使用,與之配套的補口材料也迅速發展。從采用3PE防腐鋼管初期的陜京管道、庫鄯管道進口國外輻射交聯聚乙烯熱收縮帶,發展到西氣東輸工程和陜京二線工程以國產輻射交聯3層結構、輻射交聯熱收縮套帶為主,國外進口為輔的局面。以四川西普公司為代表的熱收縮材料生產商采用反應型熱熔膠的3層結構補口帶,除熱性能不如3PE防腐鋼管外,其它性能已接近3PE防腐鋼管。國內著名廠家生產的熱收縮帶已經解決了固定片滑移問題,一經粘上,熱收縮帶完全可以與熱收縮套一樣周向均勻烘烤,不用擔心固定片下發生頭尾滑移,徹底解決了用熱收縮套發生的被盜割、內層熱熔膠被污染的問題。
         
        2 標準制定和可靠性研究
        2.1 標準制定
            中油工程技術研究院在引進3PE防腐鋼管涂敷技術初期,于1995年4月參照DIN30670一l99l和NFA49-710(1988年3月版)編制了中國第一個3PE涂敷施工驗收規范Q/BT003-1995,用于陜京管道、庫鄯管道建設。同年升級為行業標準SY/T40l3-l995,經過幾年工程建設的經驗總結與實踐,2001年改版為SY/T04l3-2002,并于2002年8月1日起實施。
            標準制定之初,根據中國的實際情況,聚乙烯原料以高密度聚乙烯為主,維卡軟化點定為不小于110℃ ;外防腐層的厚度按以低、中密度聚乙烯為主的德國標準DIN30670—1991來確定。極大地提高了3PE防腐鋼管防腐層的抗沖擊強度,保證了陜京管道和庫鄯管道的施工質量,SY/T04l3-2002又將3PE防腐層的剝離強度、抗沖擊的指標大幅度提高,并明確規定了聚乙烯專用料中的碳黑含量,保證了3PE防腐鋼管防腐層的機械強度和耐候性能,并加大了補口剝離強度抽測頻次,為保證管道外防腐涂層的質量做出了貢獻。
        2.2 可靠性研究
            針對采用3PE防腐鋼管涂層在國內發生的爭論,中油工程技術研究院受北京華油天然氣有限公司委托,完成了《陜京輸氣管道外防腐3層結構聚乙烯涂層安全評價研究》。該項研究包括從國外文獻收集到北京華油天然氣有限公司2001~2003年進行的管線外防腐層開挖檢查和不開挖檢查的結果分析,以及陜京管道未用完露天堆放在華北石油鋼管廠2年和6年的3PE防腐鋼管性能檢測,得出如下結論:
            (1)目前國內外對防腐層應用效果評價很好,對其使用中產生缺陷的報道很少。報道的主要缺陷有漏點、剝離、陰極剝離、陰極保護屏蔽、剝離防腐層膜下腐蝕等,而且大部分有關缺陷的報道還停留在理論推測階段,如資料中提到陰極保護屏蔽的問題,到目前還沒有關于防腐層實際運行中出現陰極保護屏蔽的實例報道。經過多年的實踐表明,隨著使用年限的增加,出現缺陷最少的涂層系統是FBE/擠壓聚乙烯3層結構防腐系統。
            (2)通過對歐洲聚乙烯防腐層30年應用史的回顧,雖然理論上剝離防腐層下會發生腐蝕或應力腐蝕開裂,但目前還沒有發生剝離防腐層下出現膜下腐蝕或應力開裂的案例。在德國曼內斯曼研究所,曾經進行了長期的防腐層實驗室試驗,以模擬防腐層實際應用效果。腐蝕試驗環境有土壤、水,試驗主要檢查應力腐蝕開裂問題,其試驗方法是把有缺陷的聚乙烯防腐層鋼管置于腐蝕條件和應力條件下,腐蝕環境為含有NaHCO 的沙土環境,溫度70℃ ,管地電位為一430一一680mV,鋼管表面以不同方式預處理,所有鋼管均帶壓循環。試驗結束,防腐層缺陷周圍或多或少都有剝離,但剝離區未發現腐蝕。表面無氧化皮的鋼管未出現應力開裂;表面有氧化皮的鋼管出現了開裂,裂紋最大深度0.2 mm,可能是由應力腐蝕造成。由此得出結論,徹底的表面處理是防止應力開裂的有效手段。
            (3)陜京管道2003年開挖763 m長管段,3PE防腐鋼管防腐層共有破損點4個。由破損點的缺陷形式可以看出,防腐層的破損均是由硬物劃傷所致。對3PE直管和冷彎管3個探坑檢查,共檢測l7處剝離強度,其中5處剝離強度值低于70 N/cm,最小剝離強度30 N/cm,其余部位最小剝離強度120N/cm,最大剝離強度200 N/cm。產生原因為陜京管道是國內首次采用3PE涂敷技術,涂敷商的涂敷水平有限,對工藝過程的控制能力相對較差,可能導致個別管道的涂敷工藝設置不當造成防腐層粘結力差。防腐層剝離強度低只是個別部位,而且只要防腐層無破損,也不會造成管道腐蝕。
            (4)1999年和2003年對華北石油鋼管廠露天存放的陜京管道剩余防腐管進行了抽測,其防腐層的性能基本沒有下降,尤其是華龍公司采用齊魯聚乙烯生產的防腐鋼管,存放6年后各項指標仍符合現行標準SY/T04l3-2002規定,說明3PE防腐層確實具有優良的耐久性和抗老化性能。綜合調研情況和陜京管道的檢測結果,3PE防腐鋼管防腐層的主要缺陷應是施工過程中的機械損傷。
        3 尚需解決的問題
        3.1 熱煨彎管防腐
            第一批采用3PE防腐鋼管外防腐層的陜京管道和庫鄯管道,熱煨彎管的外防腐涂層分別采用進口TEK—RAP冷纏膠帶和進口3M公司液體環氧外纏中央制塑聚丙烯增強纖維膠帶保護兩種方式,以后的工程有采用熱收縮套蝦米搭接、單層FBE外纏膠帶保護等多種形式的防腐方式,但綜合性能都達不到3PE的防腐水平,造價卻高了許多。
            熱煨彎管究竟采用何種方式防腐,已成為設計、施工、運行管理者急需解決的一個問題,如果這個問題不徹底解決,熱煨彎管將成為3PE防腐鋼管外防腐涂層系統的瓶頸。
        3.2 環氧粉末質量有待提高
            自2001年起,因招標引發的價格戰導致環氧粉末售價偏離正常水平,其直接反映結果是:①3PE防腐鋼管涂敷生產線的上粉率下降到85% 以下;②單層FBE涂層的上粉率下降,涂層漏點多、易受損傷,此問題已出現在國內某重點工程中。對于3PE防腐,目前尚未發現問題,幾年之后是否會出現粘結力不足的問題,還難以預料,但犧牲質量來換取價格優勢是不可取的。
        3.3 聚乙烯專用料
            聚乙烯專用料的總體質量是好的,目前用戶要求提高硬度(比如西氣東輸工程和陜京二線工程,將壓痕硬度指標分別從不大于0.2 mm和0.3mm提高到不大于0.1 mm和0.2 mm)和減少運輸、施工環節中產生的外傷。從西氣東輸飛行檢查的結果看,一些廠家的聚乙烯揮發物含量沒有很好控制,造成涂敷過程中氣泡較多,當氣泡發生在管端時,就形成小翹邊,此次陜京二線發現的翹邊管就有氣泡因素。
        3.4 嚴格涂敷工藝、把好質量關
            國內各防腐鋼管廠拋丸處理后只注意除銹效果和錨紋深度,對清潔后的鋼管粉塵僅滿足于吹掃,對鋼管表面殘存的微塵既不重視又不檢驗,粉塵附著過多,將嚴重影響環氧粉末對鋼管的長期附著力。引進3PE涂敷技術初期,由于涂敷經驗不足,當年陜京管道翹邊現象嚴重,后經摸索,找出翹邊主要原因是內接頭耗熱量大,導致管端溫度太低而造成的。陜京二線發生的34根翹邊管中,有幾根就是因涂敷廠取消內接頭,兩根管端頭相互錯位,壓輥沒有實現周向全壓實所致;為便于端頭處理,管端包紙無可非議,但陜京二線出現的34根翹邊管中多數為包紙不當造成的缺陷,有的是包紙寬度超過預留頭長度,有的是包紙時化學粘劑滴在管面上,有的是操作工的手汗造成管面局部污染所致。從全長850 km的陜京二線看,3PE防腐鋼管的涂敷質量是好的,但34根防腐鋼管出現翹邊現象也引起了業主的高度重視,兩次組織專家到現場逐根對翹邊防腐鋼管進行鑒別,花去大量人力物力,對此各防腐鋼管廠必須引起高度重視。
        3.5 進一步完善標準
            SY/T0413-2002標準的基本框架來源于德國標準DIN3067-l991,國外標準對原材料的性能基本上不做詳細要求,但對處于轉型期的中國來講,信譽問題還沒有取得根本的好轉,對原材料提出更詳細又便于檢驗的項目顯得十分重要,建議標準中應調整以下幾項指標:
            (1)膠層厚度上下限。按SY/T0413-2002標準中表2.0.2的規定為170—250 p.m,對于圓模包覆作業線,這一厚度值沒有問題;對纏繞作業線,這一厚度范圍就無法保證了。纏繞作業線擠出的是薄膜片材,其厚度若必須大于170 m,則搭邊部分肯定超過250 m。如果要滿足目前行業標準要求,膠層擠出時,片材的厚度不應大于60 m,采用多層搭接才能滿足行標要求,否則膠層厚度就不能保證為170—250 m。因此,膠層厚度的上下限值至少應相差一倍。
            (2)共聚膠的名稱與指標。目前我國3PE防腐管道用膠實際為接枝膠,共聚膠實際上是3PE防腐鋼管防腐第一代膠粘劑,它是聚乙烯與丙烯酸酐接枝的產物,所以應該稱為接枝膠更為恰當;目前行業標準SY/T413-2002中,共聚膠的指標只有4項,不能全面反映膠的工藝性能,至少應增加拉伸強度和斷裂伸長率兩項指標,以確保膠的加工性能。
            (3)聚乙烯熱老化性能指標。SY/T0413-2002中聚乙烯耐熱老化性能需做100天或200天試驗。在生產過程中要抽樣檢查聚乙烯性能時,這項實驗周期太長,無操作性可言,能否采用熱氧化誘導期代替值得研究。如果能改用氧化誘導期代替傳統的熱老化性能測試,將極大地縮短抽樣檢驗的時間。同樣耐環境應力開裂F50改為F1D是否可以縮短檢驗周期也應探索。
        4 結論
            10年來,在我國防腐界科研、設計、涂敷、原料生產單位的共同努力下,實現了3PE防腐鋼管防腐原料、涂敷設備全部國產化。并且涂敷鋼管已出口歐洲、亞洲和非洲一些國家,近年來也開始了3PE防腐鋼管原料的生產。3PE防腐鋼管涂層以其優異的性價比為越來越多的部門接受,不但中石油廣泛采用,中海油、城鎮燃氣管道也在迅速推廣使用,為中國的埋地鋼質管道外防腐技術趕上世界先進水平做出了重要貢獻。但是,還有許多工作要做,需科研、設計、涂敷、原料生產各單位繼續努力,進一步提高3PE防腐鋼管的質量,為埋地鋼質管道長期安全運行提供可靠的保障。
         

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