3pe防腐鋼管廠家綜合技術(shù)解析
目前，國(guó)內(nèi)己經(jīng)建成并投產(chǎn)了近40條3PE管道防腐層涂敷作業(yè)線。近幾年建設(shè)的國(guó)家重點(diǎn)管道工程建設(shè)項(xiàng)目大多采用了3PE防腐層，如“西氣東輸”、澀寧蘭、蘭成渝等，累計(jì)使用量己超過(guò)6000km.正在建設(shè)中的陜京二線和“西氣東輸”支線等項(xiàng)目也都采用了3PE防腐層，可見(jiàn)，3PE防腐層的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)己經(jīng)形成趨勢(shì)。
1995年編制完成的國(guó)內(nèi)管道3PE防腐層行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T4013-95是以德國(guó)DIN30670為基礎(chǔ)，并是一致的，但焊縫部位的防腐層厚度參照法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為不低于管體防腐層厚度的90%.在幾年的實(shí)際規(guī)定的最小厚鯁依據(jù)主要是北ilish上。這些些管道的防腐涂敷都?行了了國(guó)內(nèi)的石油bookmark1準(zhǔn)資料，除加拿大標(biāo)準(zhǔn)外（加拿大標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定較小），其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如：法國(guó)NAF、日本JIS、美國(guó)NACE以及大部分著名企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均沿用德國(guó)DIN30670標(biāo)準(zhǔn)確定的厚度要求。DIN30670己持續(xù)使用了20多年，幾次修訂，對(duì)防腐層最小厚度要求一直未變，說(shuō)明DIN30670對(duì)最小厚度的要求是合適的，只是在實(shí)施過(guò)程中根據(jù)工程的具體情況略有調(diào)整。表1列出了加拿大某公司提供的應(yīng)用實(shí)例。
3PE防腐層應(yīng)用實(shí)例管道膠粘劑聚乙烯/總厚度/玻利維亞一巴西（帽0810）意大利（0460）墨西哥（￠508）由表1看出，目前多數(shù)工程沿用德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN30670防腐層最小厚度規(guī)定，并在實(shí)際應(yīng)用中針對(duì)工程的具體情況對(duì)環(huán)氧粉末的厚度作了相應(yīng)的調(diào)整，主要是進(jìn)一步提高防腐層的抗陰極剝離性能。
21規(guī)定的防腐層厚度較低。環(huán)氧粉末最低為50Wm，膠粘劑最低為50Wm，聚乙烯根據(jù)高、中、低密度分別作了規(guī)定，其中低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯防腐層的最小厚度規(guī)定與DIN30670的規(guī)定一致，中密度聚乙烯和高密度聚乙烯防腐層最小厚度的規(guī)定比DIN30670低。但經(jīng)過(guò)調(diào)研得知，加拿大標(biāo)準(zhǔn)主要是依據(jù)北美二層PE防腐層的適用經(jīng)驗(yàn)編制的，其規(guī)定的防腐層最小厚度在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中并沒(méi)完全采用，而是根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)加了環(huán)氧粉末和聚乙烯層厚度。
3PE防腐層應(yīng)用實(shí)例管道膠粘劑聚乙烯/總厚度/：加拿大亞HLSKY石油公司（3457）委內(nèi)瑞拉（￠508）澳大利亞（叫06）表2的數(shù)據(jù)說(shuō)明，這些案例雖有減薄的趨勢(shì)，但也沒(méi)完全減至加拿大標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度，而且上述案例也并非完全出于經(jīng)濟(jì)上的考慮。由于加拿大國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2PE的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在北美的運(yùn)輸、使用環(huán)境下可能適用，在其他環(huán)境不一定適用，而是要根據(jù)實(shí)際情況，確定防腐層厚度。由此看來(lái)，將該標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定用于國(guó)內(nèi)管道建設(shè)還沒(méi)有充分的依據(jù)。
國(guó)外3PE防腐層最小厚度確定的依據(jù)德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN30670規(guī)定的最小厚度值最早的報(bào)道見(jiàn)于1975年第1屆國(guó)際管道內(nèi)外保護(hù)會(huì)議，由德國(guó)著名的MANNESMANN公司根據(jù)10a的涂敷經(jīng)驗(yàn)和大量的試驗(yàn)結(jié)果得出的。他們認(rèn)為：僅僅從防腐的角度考慮，1mm的聚乙烯厚度就足夠了，但不能滿足實(shí)際施工過(guò)程中的抗機(jī)械損傷需求，必須加防腐層的厚度來(lái)加機(jī)械保護(hù)性能，加安全系數(shù)。
為保證防腐層長(zhǎng)期穩(wěn)定性，所設(shè)計(jì)的防腐層應(yīng)具有的最低性能為機(jī)械性能、防腐性能、耐化學(xué)性能和良好的施工性能。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這些性能都是很重要的。因?yàn)椋栏瘜映艘哂袃?yōu)異的防腐性能外，還必須具有優(yōu)良的機(jī)械性能。只有具有優(yōu)良的機(jī)械性能，才能保證防腐層在吊裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、下溝回填及運(yùn)行過(guò)程中抵抗外力損傷，保持涂層連續(xù)、完整，也才能保證防腐層維持良好防腐性能。為此，研究人員采用不同管徑的防腐管，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)來(lái)模擬涂層在吊裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、下溝回填及運(yùn)行過(guò)程中的外力損傷情況，進(jìn)而評(píng)價(jià)防腐層的機(jī)械性能。主要包括：（1）用DN100~ 200mm的防腐管做試驗(yàn)管。在不同溫度下，將50kg粉碎的石子（35/55mm）從不同高度落下，測(cè)量防腐層損傷面積，模擬管道下溝回填過(guò)程中涂層受到的沖擊損傷狀況。（2）載荷試驗(yàn)：用DN810mm及DN1 420mm的防腐管做試驗(yàn)管，進(jìn)行地面軸向拖拉、滾動(dòng)，從1m高處摔下，鋼軌上拖拉等外力破壞試驗(yàn)，測(cè)量損傷面積，模擬涂層在堆放、運(yùn)輸和使用過(guò)程中受到的機(jī)械破壞情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：防腐層的抗沖擊強(qiáng)度隨防腐層厚度加而呈線性大；防腐層抗外力損傷能力是防腐層最小厚度的函數(shù)。經(jīng)過(guò)各項(xiàng)載荷試驗(yàn)可得出結(jié)論：防腐層最小厚度在1.7mm以下不足以抵抗機(jī)械載荷破壞；對(duì)DN810mm鋼管，防腐層最小厚度超過(guò)3mm時(shí)，對(duì)正常的運(yùn)輸和安裝過(guò)程是適宜的，這與DIN30670規(guī)定的防腐層最小厚度一致。
3國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況調(diào)研分析從1995年開(kāi)始，根據(jù)陜京管道和庫(kù)鄯管道建設(shè)的實(shí)際需要，從國(guó)外引進(jìn)建成了幾條3PE防層涂敷作業(yè)線，到2003年底全國(guó)己累計(jì)應(yīng)用3PE防腐管6天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T4013?95（修訂后為SY/T0413?2002）或相關(guān)重點(diǎn)工程項(xiàng)目企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
在幾年的實(shí)際應(yīng)用和管道運(yùn)行中，國(guó)內(nèi)采用3PE防腐層的陜京管道、庫(kù)鄯管道等工程至今沒(méi)有出現(xiàn)由于防腐層的原因產(chǎn)生的事故，在施工過(guò)程中，在吊裝、運(yùn)輸過(guò)程中有些局部碰傷，經(jīng)修補(bǔ)后埋地使用。在陜京管道施工中剩余的少量3PE防腐管，經(jīng)過(guò)從防腐廠運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，再?gòu)默F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)回青縣儲(chǔ)存。幾年后，對(duì)該批防腐管進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明防腐層內(nèi)在質(zhì)量仍然較好，雖然外觀上存在輕微損傷，但是其剝離強(qiáng)度、陰極剝離等內(nèi)在質(zhì)量依然超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求。某管道施工后曾遇到山洪爆發(fā)，致使管道出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，但在鋼管斷裂部位，聚乙烯防腐層依然附著在鋼管上，可見(jiàn)3PE防腐層的優(yōu)良性能。
在某輸氣管道施工中，3PE防腐層全部采用了加強(qiáng)級(jí)，涂敷質(zhì)量?jī)?yōu)良。在初期的運(yùn)輸過(guò)程中，由于包裝保護(hù)不當(dāng)，加上火車(chē)車(chē)箱超高裝運(yùn)，致使少量防腐管擦傷嚴(yán)重，有的在軸向存在近1m長(zhǎng)的擦痕。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中還出現(xiàn)了局部的劃痕損傷，現(xiàn)場(chǎng)管理和施工人員認(rèn)為，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防腐層厚度是適宜的，如果降低厚度，將會(huì)加現(xiàn)場(chǎng)損傷程度，影響管道施工總體質(zhì)量。
由于沒(méi)有低厚度3PE防腐管道的對(duì)比，調(diào)查了國(guó)內(nèi)2PE防腐管的應(yīng)用實(shí)例。1996年施工的海南某輸氣工程管道的防腐采用了2PE包覆，鋼管為0324mm.施工后剩余的268根防腐管庫(kù)存在海南東方市，其中有的是預(yù)制后未出廠，有的是出廠后又從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)回的。對(duì)這批包覆管的防腐層厚度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：防腐層厚度大多數(shù)低于2.0mm，最小的為1.39mm，低于標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)該批防腐管逐根進(jìn)行外觀檢測(cè)，外觀完好的僅占39.5%；有幾處局部損傷且電火花檢漏有漏點(diǎn)的，占40. 7%；聚乙烯層嚴(yán)重?fù)p傷、難以修補(bǔ)使用的占19.8%.這些防腐管在出廠時(shí)是經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)無(wú)漏點(diǎn)的，上述漏點(diǎn)應(yīng)是吊裝、運(yùn)輸和堆放過(guò)程中產(chǎn)生的。這說(shuō)明了該批防腐管的防腐層抗機(jī)械損傷性能低，主要是由于防腐層厚度太低，不足以抵抗外力沖擊、穿透、摩擦等破壞，嚴(yán)重影響了防腐管的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量。
從上述破損實(shí)例及國(guó)內(nèi)幾年來(lái)長(zhǎng)輸管線施工中的防腐層損傷情況看，由于我國(guó)長(zhǎng)輸管道施工及運(yùn)行的工況條件較復(fù)雜，且防腐管運(yùn)距長(zhǎng)，公路、鐵路運(yùn)輸條件較差，在沒(méi)有充分的理論依據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的條件歐洲多年的實(shí)踐也證明：加聚乙烯厚度（>分）的費(fèi)用是必要的，它可以大大減少以后的投資，如：減少吊運(yùn)過(guò)程的保護(hù)帶等；減少修補(bǔ)費(fèi)用，并避免由于現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)引起的性能降低；減少陰保站費(fèi)用和陰極保護(hù)維護(hù)費(fèi)，提高陰極保護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。
焊縫部位防腐層厚度試驗(yàn)分析-95行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，參照法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊縫部位的防腐層厚度宜不低于管體部位要求值的90%，但實(shí)際上難以滿足要求，通常主要依靠提高管體防腐層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)。為合理確定焊縫部位的防腐層厚度，結(jié)合幾個(gè)防腐廠的防腐管涂敷，對(duì)管體部位和焊縫部位的防腐層厚度進(jìn)行了對(duì)比檢測(cè)分析，并進(jìn)行了減薄防腐層厚度條件下的比對(duì)分析。厚度對(duì)比主要檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3.表3管體和焊縫部位防腐層厚度檢測(cè)結(jié)果序號(hào)廠家鋼管規(guī)格管體厚度焊縫厚度焊縫處比率/%備注減薄從表3中的檢測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算出管體和焊縫處防腐層厚度的差異：焊縫部位為管體部位的63%~81%，平均為71%.這主要受擠出工藝參數(shù)的影響，如管徑、鋼管壁厚、焊縫高度和成型情況、纏繞輥壓程度等。上述數(shù)據(jù)中，*508mm鋼管主要是由于焊縫成型不良而使焊縫部位防腐層厚度偏低。除減薄防腐層厚度的測(cè)量值外，其他均是在正常生產(chǎn)條件下進(jìn)行的測(cè)量記錄；對(duì)于減薄試驗(yàn)，主要是調(diào)整了生產(chǎn)線的聚乙烯擠出量。
對(duì)減薄的3PE防腐層的陰極剝離、剝離強(qiáng)度、抗彎曲試驗(yàn)結(jié)果表明：這些使用性能都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不受減薄聚乙烯厚度的影響，只是抗沖擊的最大能量受到影響，單位厚度的抗沖擊值沒(méi)有影響。
下通能只從經(jīng)濟(jì)角Ma筐防腐層厚薄。在孤最薄弱的環(huán)節(jié)此制定最低防轉(zhuǎn)第n43頁(yè)）bookmark2國(guó)內(nèi)絕大部分長(zhǎng)輸管道均用螺旋焊縫管，在施工運(yùn)輸過(guò)程中，焊縫部位難以保護(hù)，焊縫部位防腐層是趙振榮：原油加熱爐爐管腐蝕與預(yù)防最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值表5對(duì)流爐管壁厚測(cè)試結(jié)果第1列第2列第3列第4列第5列第6列B、D點(diǎn)），其爐管壁厚明顯較厚。同時(shí)對(duì)所有同類點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：在有利于管內(nèi)流體擾動(dòng)的部位，其管壁腐蝕速度確實(shí)高于那些相對(duì)不利于流動(dòng)擾動(dòng)的部位的腐蝕速度。為了進(jìn)一步證明檢測(cè)的可靠性，對(duì)加熱爐爐管內(nèi)外徑進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明：爐管內(nèi)壁沒(méi)有明顯的沖刷、腐蝕減薄跡象，外徑減薄量等于爐管的腐蝕量。
綜上可以推斷：輻射室爐管腐蝕主要發(fā)生于爐管的外側(cè)，而管內(nèi)原油的湍流流動(dòng)使彎頭上側(cè)的熱交換速率明顯高于其他部位，因此造成這些部位的爐管外壁的溫度將低于其他部位，使得這些部位的酸性腐蝕加劇，并且其腐蝕速度大于直管段的腐蝕速度。
（2）對(duì)流室：由表5可知，對(duì)流爐管腐蝕減薄很不均勻，腐蝕比較嚴(yán)重的區(qū)域位于第3排至第9排，尤其是第7排腐蝕最重，爐管經(jīng)過(guò)腐蝕后最小壁厚為2. 6mm，低于標(biāo)準(zhǔn)要求（標(biāo)準(zhǔn)要求：爐管腐蝕余量為3一般情況下，加熱爐對(duì)流室排煙溫度都在300°C以下，所以加熱爐對(duì)流室爐管腐蝕減薄的主要原因是低溫腐蝕。由于對(duì)流管第3排至第9排位于對(duì)流室中部，排煙溫度最低，故此區(qū)域腐蝕比較嚴(yán)重。
6預(yù)防措施為了有效控制加熱爐爐管腐蝕，對(duì)加熱爐爐管進(jìn)行了掛片試驗(yàn)。掛片試驗(yàn)分為：鎳-鉻（NI-CR）合金噴涂料封閉保護(hù)；鋁噴涂層加高溫涂料封閉保護(hù)；無(wú)機(jī)涂層保護(hù)和無(wú)保護(hù)措施的20鍋爐管、20裂化爐管。試驗(yàn)結(jié)果表明：20鍋爐管和20裂化爐管均遭受強(qiáng)烈腐蝕，而20裂化爐管均勻腐蝕的平均腐蝕速率約為0. 22mm/a，點(diǎn)蝕的最大坑深約為0.24mm/a.鎳-鉻涂層、鋁涂層、無(wú)機(jī)涂層都能有效地保護(hù)加熱爐爐管。因此，建議加熱爐爐管采取噴鍍、粘貼新工藝，改進(jìn)加熱爐爐管特別是對(duì)流爐管防腐性能，提高加熱爐爐管抗低溫腐蝕能力。
嚴(yán)格控制加熱爐運(yùn)行參數(shù)，確保加熱爐排煙溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度。因煙氣露點(diǎn)溫度與燃料的含硫量有關(guān)，所以，加熱爐排煙溫度一般不應(yīng)低于下列數(shù)值：燃料中不含硫時(shí)，煙囟不保溫時(shí)為120*C；燃料中含硫量為005%~1%（體積）時(shí)，煙囟不保溫時(shí)為150~ 210*C；煙囟保溫時(shí)為120~由于加熱爐對(duì)流室爐管腐蝕比較嚴(yán)重，所以要強(qiáng)化加熱爐對(duì)流管的檢驗(yàn)，縮短更新周期，加快更新力度。
（上接第40頁(yè)）度應(yīng)關(guān)注焊縫部位防腐層厚度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究可知：實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中焊縫部位防腐層平均厚度約占管體防腐層厚度的70%，因此為保證焊縫部位不低于1.8mm，原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管體厚度較為合適，不宜再減薄。而規(guī)定適當(dāng)?shù)暮缚p與管體防腐層厚度的差異，也相當(dāng)于降低了管體防腐層的厚度要求。
通過(guò)研究分析國(guó)外3PE聚乙烯防腐層最小厚度的確定依據(jù)以及對(duì)國(guó)內(nèi)3PE防腐層的應(yīng)用情況和PE防腐層出現(xiàn)的破損實(shí)例進(jìn)行調(diào)查分析結(jié)果表明：參照DIN30670標(biāo)準(zhǔn)制定的管體3PE防腐層厚度（即原行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T4013-95的規(guī)定）是合理和適當(dāng)?shù)摹Ｍㄟ^(guò)實(shí)際涂敷試驗(yàn)和檢測(cè)分析，認(rèn)為可以適當(dāng)降低焊縫部位防腐層的厚度要求，確定焊縫部位防腐層厚度不得低于管體防腐層厚度規(guī)定值的70%.這些規(guī)定己列入新版行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T0413 3PE防腐層的工程造價(jià)，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
