管道内壁防腐-.doc

管道内壁防腐-.doc 管道内壁防腐新型涂料及喷涂技术 摘 要:输油管道的使用优点日益突出，埋地管道的腐蚀严重影响其使用寿命和所输油品质量，甚至造成泄漏污染环境。文章通过对金属管道的腐蚀机理分析，了解腐蚀发生的原因，结合相关防腐涂料功能，提出有效的防护措施。 一、概 述 随着国民经济的发展，管道输油的优点日益突显出来。输油管道基本上都采用碳素钢无缝钢管、直缝电阻焊钢管和螺旋焊缝钢管。输油管道的敷设一般采用地上架空或埋地两种方式。但无论采用那种方式，当金属管道和四周介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起其表面锈蚀。这种现象是十分普遍的。金属管道遭到腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，影响所输油品的质量，缩短输油管道的使用寿命，严重可能造成泄漏污染环境，甚至不能使用。由于金属腐蚀而引起的损失是很大的，因此，了解腐蚀发生的原因，采取有效的防护措施，有着十分重大的意义。 埋地钢质输油管道在长期的输油运行过程中由于输送介质的影响，会对管道主体造成严重的腐蚀，致使管道存在潜在的运行风险。利用先进的导波检测手段对沿线的重点地穿越、跨越及管线低点阀室情况进行检测，通过对管道的防腐层做全面检测与评价，全面掌握管道的腐蚀状况，对下一步运行提出合理化运行。 二、管道内壁腐蚀 金属管道内壁因输送介质的作用而产生的腐蚀。主要有水腐蚀和介质腐蚀。水腐蚀指输送介质中的游离水，在管壁上生成亲水膜，由此形成原电池条件而产生的电化学腐蚀。介质腐蚀指游离水以外的其他有害杂质(如二氧化碳、硫化氢等)直接与管道金属作用产生的化 1 学腐蚀。 长输管道内壁一般同时存在着上述两种腐蚀过程。特殊是在管道弯头、低洼积水处和气液交界面，由于电化学腐蚀异常强烈，管壁大面积减薄或形成一系列腐蚀深坑。这些深坑是管道易于内腐蚀穿孔的地方。 2 3 三、新型喷涂技术及涂料 A(新型涂料 针对酸性天然气和输卤管道内的严重腐蚀及结垢问题，研究开发出高压无气喷涂新工艺 4 及相适用的涂料，并进行了现场应用试验。结果表明，聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆具有优异 的耐水性、耐强酸碱性、耐硫化物和化工大气腐蚀。 5 6 B(新型喷涂技术 80年代初，国外已淘汰了空气喷涂装置，取而代之的是高压无空气喷涂、静电喷涂、电泳喷涂、静电粉末喷涂，高温离子喷涂等新工艺，其中高压无空气喷涂占80 ,以上。国外石油天然气管道内壁涂料现已广泛采用多元树酯改性重防腐蚀漆。90年代初，任丘、 7 胜利、大庆等油田，先后从美国、日本、加拿大引进管道喷涂自动线，采用烘炉固化和先进的检测自控设备，对管道预制取得了良好的效果。但是现场焊接口的修补施工尚未完全解决，其施工严格复杂，施工周期长，成本高，这些已成为石油天然气管道、油管套管内外防腐蚀工程亟待解决的课题。当务之急要求开发适用各油田的投资小、能耗和成本低，涂装质量好的涂料品种，以及与之配套的涂装工艺。 ? 涂装工艺及其选择 (1)涂装工艺 涂装工艺包括表面处理、喷涂底漆和面漆、以及现场焊接口、台班连接处及其它固定焊口、堵头和烤口等内喷涂修补。本工艺采用先进的遥控内喷砂设备，高压无空气内孔喷涂设备，特别是现场焊接口修补等不易控制点采用内喷涂，保证了焊接口内涂质量。其工艺流程为表面处理(喷砂)?喷涂底漆?喷涂面漆?现场焊口修补。 (2)高压无空气喷涂原理 高压无空气喷涂是将0.6 MPa的压缩空气注入喷气机后利用活塞原理将涂料室压力增至7,8 MPa，涂料在高压下分子结构裂解后重新聚合产生互穿网络交链反应，其间空气和涂料不直接接触。 涂料注入高压喷枪经过滤后，用螺旋式送料器推向喷头，形成球面向管壁喷涂，见图1、图2。(3)表面处理 表面处理是将管内壁上的油脂、铁锈、氧化铁皮等清除干净后，进入喷砂除锈。试验开始采用抛丸，效果不很理想，只能达到Sa0.5级，改用喷绿豆砂后达到Sa2.5级以上。 (4)喷砂 喷砂分为管内喷砂和管外喷砂工艺。管外喷砂均采用直管喷枪，管内采用旋转抛物喷枪。生产实践证明，管内表面处理采用旋转抛物喷砂工艺，改进了现在四川石油管理局内各矿区采用的直管枪喷砂工艺，管内各部位喷砂质量均达到Sa2.5级以上，内壁显现出金属本体肉眼不见锈点。绿豆砂粒直径为0.5,2.5 mm，砂粒很干燥，以免加砂时需经常筛网过滤除去粉尘和粗颗粒。砂粒用后收集起来，避免散落。喷砂设备包括空压机、砂罐、喷枪。 (5)喷涂底漆 聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆的甲乙组分不能与水接触，以免起泡，用后 8 必须盖紧。甲组分:乙组分,3,4?1。使用时用多少配制多少，以免固化报废。底漆喷涂三道，每道之间相隔时间，表干即可。施工温度不低于0 ?，气温低时适当延长表干时间。内管壁用专用高压无空气喷枪。外壁式平面用高压无空气枪喷涂，可采用湿碰湿方式不断喷涂加厚，应注意以不能流挂为限。对输气和卤水管道内壁采用上述内喷枪，未出现流挂，流平性，遮盖力和附着力好。预制管道固化后测得膜厚为90 μm。设备有空压机、高压无空气喷涂机、内管喷枪。涂装完毕，用覆盖层测厚仪和覆盖层针孔检测仪分别作检验，并对覆盖层的附着力、柔韧性、强度、硬度、耐腐蚀性作检验。其中高压无空气内孔喷涂工艺中喷嘴、移动速度、涂料粘度之间的选取以及喷涂漆膜厚度控制是关键。 (6)喷涂面漆 面漆采用聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆，它也属于双组分漆，甲乙组分不能与水接触，以免起泡，固化报废，用后必须盖紧。甲组分?乙组分,3,4?1(重量)。使用时随时用随时配制，其操作工艺、设备同底漆。最后一遍漆固化(实干)后用测厚仪测定漆膜，漆膜总厚度不小于210 μm。 (7)现场焊口修补 现场焊口内喷漆修补漆与面漆相同，且其配比也完全相同。其漆膜性能均达到产品质量。该漆有阻燃作用，焊接中从未出现漆燃烧漫延现象。焊口切开检查，底漆完好无损，面漆略有起泡和烧结，仅占30,，焊口宽度约3,4cm。内修补后膜厚为210 μm。 现场焊口修补首先将管道内表面清洁后，喷枪伸入管内到达修补口位置作补涂。可借助丝扣连接的钢管任意伸缩，喷涂器前的伸缩架使喷涂器固定在适中的位置。对于固定的补涂，一般采用法兰连接加工约300mm长的短节，短节中部开19.05 mm的孔。短节焊好后，将喷涂器伸入此孔作补涂，补涂完毕用丝扣外堵头堵死。高压无空气喷涂和焊接口内喷修补均达到工艺设计要求，与传统的拖涂(搅涂)技术经济比较见表1。 表1 高压无空气喷涂与传统拖涂工艺的技术经济比较 一条φ159×7的内涂管道每公里费用25万元左右，表面处理占全部费用的30,，原材料和喷砂费用约占表面处理的65,左右。 采用旋转抛物喷砂较矿区原采用直接喷砂时间短，砂利用率高，最关键的是涂敷质量得到保证，直喷管道中部约占整个管长1,4的部分达不到要求，有漏喷现象。内喷涂较拖涂质量更高，速度快，膜厚均匀。焊接口内喷涂修补后，不会产生漏涂。矿区原有工艺要求焊接处冷却到60 ?以下才能修补。采用聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆后，在250,300 ?下就可喷涂修补。该温度条件下固化时间缩短，膜厚不断叠增，完全可达到6道漆的膜厚。而原有工艺根本不可能达到，特别当焊口出现焊疤及线路弯头时在死角处产生漏涂。内喷涂由于采用全方位的旋转式喷涂，可克服上述难题。 在1995年5月至1997年4月对7.7km的φ159×7、5.8km的φ108×6两条气田水输送管道进行内喷涂，结果表明管道预制涂装质量优良，较拖涂工艺管道内壁更加光滑、均匀。其 2覆盖层厚度大于200μm。据初步测算，采用内喷涂工艺工程造价为154.78元,m，一条φ108×5的内涂管道每公里在3.4万元左右，内喷涂工艺较拖涂费用减少约1,3，管道使用寿命由原来1,2年延长至5年以上。 高压无空气喷涂工艺与之相配套的涂料，明显优于矿区现有涂装工艺和涂料，是今后石油天然气管道内防腐，以及油管、套管内外壁防腐蚀处理的发展方向。 9