HCC纖維增強復合內襯防腐層施工質量影響因素分析

雷曉青，毛升好，高　武，唐　勇，蓋曉鵬

中國石油長慶油田分公司技術監測中心（陜西西安710018）

HCC纖維增強復合內襯防腐層施工質量影響因素分析

雷曉青，毛升好，高武，唐勇，蓋曉鵬

中國石油長慶油田分公司技術監測中心（陜西西安710018）

介紹了HCC纖維增強復合內襯防腐材料主要施工工序及常見質量問題，從“人、機、料、法、環”5個方面，對影響防腐施工質量的管理、機具設備、防腐材料、工藝方法、施工環境等因素加以分析。同時進一步優化施工工藝、完善標準規范和檢測儀器設備、樹立建設各方齊抓共管的質量意識等。結果表明，對這些因素進行有效地預防，有利于進一步提高油田集輸管道HCC纖維增強復合內襯防腐層的施工質量。

HCC內襯；集輸管道；防腐內襯材料；施工質量

隨著HCC纖維增強復合內襯防腐層在長慶油田集輸管道工程中的應用，一定程度上解決了鋼制管道內腐蝕的問題，但從使用效果看，還存在涂層脫落、涂覆缺失、厚度不均勻、表面不平整等問題。為了進一步提高HCC纖維增強復合內襯防腐層施工質量，從“人、機、料、法、環”5個方面加以分析，為施工單位從事生產建設、監理單位從事監督管理提供參考。

1　HCC纖維增強復合防腐材料介紹

HCC纖維增強復合防腐內襯材料是一種以環氧樹脂為基體、玻璃纖維為增強體、其他功能性組分為輔助材料的復合材料。環氧樹脂固化后分子形成穩定的網狀立體結構，使材料具有優異的防腐性能和良好的附著力。玻璃纖維彌補了傳統防腐材料力學性能差的缺陷，保證固化后防腐層有足夠的力學強度。采用CP樹脂作為改性助劑，調整了原料的黏度，控制了固化時間，達到良好的固化效果［1］。

2　主要施工工序

2.1新建集輸管線

1）管道整體檢查。沿管道安裝的敷設路徑檢查管道的起伏狀態，精確測量管道的長度，確定管道內防腐的首端與末端［1］。

2）噴砂除銹。利用空氣壓縮機，采用0.8～1MPa的壓力將石英砂從管線一端送入，砂粒在壓縮空氣驅動下呈高速無規則運動，在管道內壁產生高頻撞擊、摩擦，經過一定時間，使管材內表面達到Sa2.5級要求［2］。

3）內擠涂。根據管道內徑選擇涂覆器，將涂覆器置入管道內；根據內防腐層厚度和管道內表面面積大小計算原料用量，將內襯原料與固化劑按比例充分攪拌后，使用齒輪泵將混合內襯原料注入管道內。檢查氣管、閥門等狀態，確認無誤后開始加壓擠涂。每層之間的擠涂間隔時間不少于4h。每層涂敷的厚度為300～350μm，根據設計厚度計算涂敷次數［1］。

2.2在用集輸管道

在用集輸管道在新建集輸管道內防腐基礎上，還需增加以下工序。

1）水管道除垢。由于水管道投用后管內壁會存在水垢等物質，需采用管道除垢器清除管內水垢。管道除垢器使用時必須配備水泵，利用水的流速推動除垢器前進，以清除管壁附著水垢。在除完水垢以后，利用壓縮空氣和吸水材料排出管道內剩余水分［1］。

2）油管道熱洗。由于油管道投用后，管壁上會存在油垢、結蠟和腐蝕產物等，這種情況下需要對管道進行熱洗。熱洗是利用高溫水溶化管道內壁的油蠟、油泥等物質，并隨水流清除出管道［2］。

3）壓力試驗。舊管道壓力試驗時，逐級升壓至設計壓力的70%，并保壓4h，如管道壓降正常，則可進行管道內防腐的施工；如壓降異常則找出異常原因，處理后再進行管道內防腐的施工。

3　常見質量問題

3.1涂層脫落

HCC纖維增強復合防腐內襯材料以環氧樹脂為主要組分，環氧樹脂的固化受溫度和時間的影響比較大。一般情況下，固化溫度要求高于5℃，且固化時間要求達到7天。若溫度低于5℃，固化時間少于7天，則材料的附著力不足，會導致涂層脫落。另外，HCC纖維增強復合防腐內襯材料的斷裂延伸率相比鋼材較低，管道在運行過程中，當管道產生的變形與涂層材料的變形不同時，也會導致涂層脫落［3］。

3.2涂覆缺失

由于部分管道起伏落差較大，在下坡段擠涂過程中，擠涂器的行進速度過快，導致管道上壁不能充滿原料，會出現涂覆缺失。另外，當管道內焊瘤較高時，也會導致焊瘤處無防腐層［3］。

3.3厚度不均勻

HCC纖維增強復合防腐內襯材料單層涂覆厚度小于300μm時不會出現自由流動現象，但是，當擠涂器直徑尺寸選擇偏小時，單層涂覆的厚度過厚，涂層會出現自由流動現象，導致管道上壁涂層較薄，管道下壁涂層較厚，會出現涂層涂敷厚度不均勻的現象［3］。

3.4表面不平整

內擠涂施工是通過壓縮空氣推動，當擠涂器到達施工管道的出口位置時，壓縮空氣會出現大量泄漏，大量空氣流動會導致管道末端涂層出現波紋狀。

4　施工質量影響因素分析

4.1人的因素

人的因素是決定施工質量的主要因素，如果質量管理松懈、管理人員不熟悉質量技術要求，施工作業者不清楚關鍵控制環節、責任心缺失，都會嚴重影響施工質量。

1）建設單位承擔著施工質量的管理、指導、檢查等職能。開工前，建設單位應組織好設計交底工作，要明確施工應采用的標準規范，質量應達到的指標要求以及應采取的質量檢查方法。另外，管道內防腐完成后，一定要達到防腐層的固化時間，才能組織生產投運，否則會造成因防腐層的固化時間不足而引起脫落。

2）監理單位要組織相關人員熟悉管道內防腐層的設計要求和采用的標準規范，在施工過程中，要予以檢查和指導，對關鍵工序進行質量監控。施工完成后，要按照質量技術要求對內防腐層進行檢查驗收，如質量不合格應要求返工重做。

3）施工單位要增強質量意識，樹立“質量是企業的生命”的理念，嚴格質量管理。開工前，要熟悉有關設計或其他技術要求，根據管道的實際情況制定切實可行的施工方案和質量檢查計劃，做好技術交底工作。施工中嚴格控制關鍵工序質量，并隨時進行質量檢查。完工后，收集完善有關檢查記錄和交工資料，配合做好檢查驗收工作。

4.2施工設備與檢測機具的因素

1）涂料輸送泵。原料輸送泵通過擠涂器把原料輸送至施工管道內。輸送泵的輸送壓力不足或不穩定時，原料就不能均勻地涂覆于管道內壁，對施工質量會產生一定的影響［1］。

2）壓力動風機（空壓機）。空壓機是內噴砂除銹和內擠涂施工的重要設備，需要有足夠的輸出壓力和風量。噴射除銹時，壓力為0.6～0.8MPa，風量為20m3/min，如輸出壓力及風量不足時，石英砂不能在管道內高速運動，就無法有效清除管道內壁的銹跡。內擠涂施工時，也是由空壓機的壓力推動擠涂器行進的，如果輸送壓力不足或不穩定時，擠涂器就不能勻速前進，原料也就不能均勻地涂覆于管道內壁［1］。

3）檢測工具。檢測工具是施工過程和施工完成后質量檢驗的必要手段。檢測工具可以檢測每道工序的質量合格與否，及時調整施工人員對后續工作的施工。施工完成后，利用檢查工具檢查防腐層的附著力、厚度、漏點等指標是否滿足標準要求。如利用噴砂除銹對比卡，能有效檢查噴砂除銹的質量，利用濕膜厚度儀可以檢查每層涂覆厚度，及時調整下一層厚度。

目前的檢驗方法和手段只能在管端完成，而管道內部的除銹質量及厚度、漏點檢測則無法進行。鑒于此，應該盡快研發具有實用性的小口徑管道內檢測設備，從而保證整體管道內防腐層施工質量。

4.3涂料的影響

優良的原材料質量是管道能否被有效保護的前提，施工之前必須對原材料質量進行檢驗。原材料的性能應參照SY/T 0457-2010《鋼質管道液體環氧涂料內防腐層技術標準》要求，將原料送達有資質的單位，對黏度、干燥時間、固體含量、拉伸強度、斷裂延伸率等有關性能進行復檢，合格后才能使用。在使用過程中要嚴格按照原料說明書中的要求進行，并攪拌均勻，否則會影響最終涂層質量［4］。

4.4施工工藝的影響

1）標準、規范的建立。標準、規范是設計、施工的依據，是指導性文件。目前，國家和相關部門還未頒布相應的管道內防腐標準規范，但基于油田管道內腐蝕的情況，出臺相應的行業標準是當務之急。應組織相關人員對整個施工過程進行充分論證，制定科學、合理的施工質量驗收標準，對施工工藝和質量驗收加以規范。

2）管道長度測量。施工過程中管道的精確測量是確定施工原料用量的關鍵。測量人員必須沿管道的鋪設路徑嚴格進行測量，如出現偏差，將導致用料用量不足，或者末端余料過多，造成局部漏涂或材料浪費。

3）除垢。在用管道經過使用之后，管道內壁會產生積垢。如果除垢施工不徹底，噴砂除銹無法完全清除管線內的余垢，HCC纖維增強復合防腐內襯材料就不能與鋼材表面形成良好的粘接界面，管線投用后會產生內襯層脫落，嚴重影響施工質量，最終可能導致管道堵塞。

4）熱洗溫度。在用輸油管道的熱洗必需嚴格按照要求進行，要求熱洗的管道末端溫度達到60℃，并保持30min，從而保證管道內的油泥、油蠟被徹底清除。否則管道內的油污在噴砂除銹時會粘附砂粒，并隨水分的散失在管壁上形成硬質粘附物，嚴重影響除銹質量。

5）前后涂覆器。涂覆器直徑選擇過大，會導致單層涂覆層較薄，涂層厚度不足。涂覆器直徑選擇過小，會導致單層涂覆層較厚，嚴重時會導致管道上、下壁涂層厚度不均勻。

6）固化時間。HCC纖維增強復合防腐內襯材料以環氧樹脂為基體，前期表干時間較短，要達到最好的使用性能必須要有足夠的后固化時間，一般情況下施工完成7天后，后固化完成。若投用過早，所輸送介質對涂層的固化有一定影響，有可能導致涂層脫落。

4.5環境的影響

1）管道工況。內防腐施工的管道，要求管內徑一致，沒有支管，沒有組焊錯邊。若管道的內徑不一致，大管徑處會造成原料淤積，小管徑處會出現防腐層過薄或沒有。若有支管，擠涂過程中原料會進入支管，導致支管堵塞。管道焊接錯邊，在施工時會損傷擠涂器，使原料泄漏或擠涂器卡堵，造成施工質量事故。

2）地形環境。管道內防腐施工時，設備的輸出壓力是有限的，如果管道過長，管道的起伏、落差較大，設備的輸出壓力不足以推動原料在管道內行進，內防腐則無法完成。

3）氣候環境。HCC纖維增強復合防腐內襯施工，要求溫度在5～40℃，環境濕度不大于80%。溫度過低，涂料固化時間長，影響施工工期；溫度過高涂料固化速度過快，在擠涂過程中原料固化，堵塞管道。濕度過大時，空氣中的水分會凝結到管道內壁或涂覆層表面，影響涂層的附著力和涂層質量［5］。

5　結束語

HCC纖維增強復合防腐內襯施工質量影響因素較多，要保證其施工質量，需進一步優化施工工藝，完善標準規范和檢測儀器設備，樹立建設各方齊抓共管的質量意識，這樣才能從根本上保證HCC纖維增強復合防腐內襯施工質量。

［1］閆貴堂，曲濤，陳磊.HCC纖維增強復合防腐內襯技術［J］.油氣田地面工程，2013，32（4）：109-110.

［2］王建雷，耿鉑.集輸管道的內壁腐蝕與控制［J］.石油化工腐蝕與控制，2008，25（5）：42-44.

［3］王力.管道防腐內擠涂施工［J］.石油工程建設，1989，15（3）：45-46.

［4］大慶油田建設集團工程設計研究院.鋼制管道液體環氧涂料內防腐層技術標準：SY/T 0457-2010［S］.北京：石油工業出版社，2010.

［5］俞蓉蓉，蔡志章.地下金屬管道的腐蝕與防護［M］.北京：石油工業出版社，1998.

The anticorrosion material，main construction procedure and common quality problems of HCC fiber reinforced composite lin?ing are introduced，the factors affecting anti-corrosion construction quality，such as the management，the machinery and equipment，the anti-corrosion materials，technology，construction environment，etc.，are analyzed in detail，the construction technology is optimized，the standards and instruments for inspection are perfected，and the quality awareness of the staff and workers are improved.It is shown that the effective control of the factors is conducive to further improve the construction quality of the HCC fiber reinforced composite lining for oilfield gathering and transportation pipeline.

HCC lining；gathering and transportation pipeline；anticorrosive lining material；construction quality

雷曉青（1966-），男，工程師，現主要從事工程質量監督工作。

本文編輯：王梅2016-06-25