埋地鋼質(zhì)管道液體聚氨酯補口施工技術(shù)

【摘要】通過對于液體聚氨脂高壓噴涂方式對埋地鋼質(zhì)管道進行防腐補口施工技術(shù)的研究，并經(jīng)工程試驗，得出液體聚氨酯涂料補口技術(shù)具備防腐層質(zhì)量穩(wěn)定、作業(yè)速度快、檢測方便可靠等優(yōu)點，最大限度地消除了因人為因素影響補口防腐層施工質(zhì)量，保證了補口防腐層的一致性和可靠性。聚氨酯涂層和管道PE防腐層的物理性能接近，在PE搭接面有良好的粘接涂層，具有優(yōu)良的物理化學性能，和鋼管表面粘接牢固，能夠長期抵御土壤腐蝕介質(zhì)的侵蝕。

【關(guān)鍵詞】液體聚氨酯涂料；補口；噴涂；涂刷；防腐層固化

引言

管道補口施工中補口材料的性能、補口施工質(zhì)量關(guān)系到全線管道的整體防腐質(zhì)量和長期使用壽命，對于3LPE防腐層的管道而言，聚乙烯熱收縮帶（HSS）仍是當前國內(nèi)外補口材料的主流，但在管道安裝建設(shè)期間和投入運行使用中均發(fā)現(xiàn)一些質(zhì)量問題，另外補口失效部位大修成本高昂，另外熱收縮帶在烘烤過程中對溫度的控制不能保證，特別是在溫度較低的寒冷季節(jié)施工質(zhì)量能以保證，為此在熱收縮帶器具化施工條件具備之前，有必要尋求一種對補口溫度要求相對較低的新型補口工藝來嘗試彌補目前熱收縮帶補口施工中的缺憾。無溶劑聚氨酯液體被認為是和3PE防腐管道匹配性較好的補口涂層之一，在國內(nèi)外一些長輸管道工程中已得到了應用。

1、工藝原理

以聚氨酯為成膜物質(zhì)而配成的聚氨酯防腐涂料具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性、抗?jié)B透性、耐磨性、堅韌性以及強的附著力等特性。液體聚氨酯是一種無溶劑雙組份液體涂料，A組分含多元醇，B組分為異氰酸酯單體或異氰酸酯預聚物。補口用液體聚氨酯涂料按照涂敷作業(yè)方式的不同，分為噴涂型、刷涂型?？刹捎糜勺鳂I(yè)工人手持配有噴槍和加熱裝置的雙組分高壓無氣噴涂機進行噴涂的作業(yè)方式，或采用配有噴涂旋轉(zhuǎn)支架和加熱裝置的雙組分高壓無氣噴涂機進行噴涂的機械自動噴涂補口作業(yè)方式。

2、工藝流程及操作要點

2.1工藝流程

2.2液體聚氨酯涂料性能

涂料性能應滿足表1的要求，制備的涂層的性能應滿足表2的要求。

注：a試件防腐層的厚度為設(shè)計防腐層等級最小厚度±200μm，其中，柔韌性試件的防腐層厚度為600±100μm；b涂層在常溫條件固化應達到7天后方可進行性能測試；c壓痕深度和試件涂層原始厚度的比值。

2.3管口清理及除銹

2.3.1將補口部位裸露鋼管表面和管體防腐層搭接表面的油污、泥土等污物清理干凈，采用紙砂片清除鋼管表面的焊瘤、毛刺等，并將焊縫表面處理平滑。

2.3.2管體防腐層端部如有翹邊、開裂等缺陷時，對缺陷進行清理，直至防腐層粘接完好處。對防腐層端部不規(guī)則部位進行修磨，使得邊沿規(guī)整；管體防腐層端面破面應修磨至低于30°。

2.3.3管口采用噴砂除銹，噴砂除銹用干燥、清潔的磨料，磨料不應被鐵銹、鹽分和其它雜質(zhì)污染，無雜質(zhì)。宜采用電廠或高爐爐渣（主要成份位硅酸鋁或硅酸鐵）、棕剛玉或金剛砂等砂料，砂粒應均勻，粒徑在0.2-2mm之間。

2.3.4噴砂時噴槍與管道表面應保持垂直，以勻速沿管道軸線往復移動，從管頂?shù)焦艿字鸩竭M行。噴砂要連續(xù)進行，管子一側(cè)噴砂除銹完后，立刻到管子另一側(cè)進行噴砂除銹。管口表面處理質(zhì)量應達到Sa2.5級，錨紋深度50～110μm。

2.3.5補口兩邊管體防腐層搭接面應進行噴砂處理，形成均勻粗糙表面，無可見的光滑部位。管體聚烯烴防腐層處理寬度宜超出搭接寬度20mm，表面處理后應無毛刺形成；管體環(huán)氧粉末防腐層表面噴砂處理時應避免損傷防腐層本體。

2.3.6管口表面處理與補口間隔時間不宜超過2h，如表面返銹，應重新除銹。噴砂時應注意防護，不得損傷補口區(qū)以外防腐層。

2.3.7PE搭接面采用火焰極化，提高補口涂料對聚乙烯防腐層的潤濕能力。

2.4管口預熱

液態(tài)聚氨酯防腐在低溫、潮濕的環(huán)境下才需要對管口進行預熱，補口部位的鋼管預熱至露點以上至少3℃。

2.5灰塵吹掃

管口清理和除銹后，應將補口部位鋼管表面和管體防腐層搭接面上的砂粒、塵埃、銹粉等清除干凈，宜采用壓縮空氣吹掃或真空抽吸等方法。補口部位鋼管表面灰塵應滿足清潔度2級及以上要求；管體防腐層搭接面清潔，呈防腐層本體顏色。

2.6液態(tài)聚氨酯噴涂

液態(tài)聚氨酯高壓無氣噴涂機自動噴涂，每次噴涂前用噴涂機噴射溶劑清洗噴槍內(nèi)上次補口施工殘留下已經(jīng)固化的聚氨酯。涂料開桶后，應將含填料的組分攪拌均勻。涂料組分應及時加蓋，尤其應注意異氰酸酯組分的密閉。

2.6.1補口防腐層的涂敷應均勻、連續(xù)，防止流掛、漏涂。

2.6.2采用噴涂方式補口時，應按照生涂料使用說明要求，設(shè)定噴涂機的輸送比例，并對涂料進行預熱、保溫，確保涂料噴涂良好霧化。采用機械自動噴涂時，應將支架上的噴槍正對補口焊縫，按照設(shè)定的涂敷時間和旋轉(zhuǎn)速度進行每一道口的噴涂；采用手持噴涂作業(yè)時，需保持噴嘴和管表面垂直，兩者距離約300mm～400mm。首先應將補口部位整個表面均勻噴涂一遍，不應有漏涂；然后往復移動噴槍，逐步加厚，補口涂敷一次完成；在每道口開始噴涂前，應將混合管路中的溶劑全部噴出，待噴出的涂料不含溶劑時，方可開始涂料的噴涂。每道口噴涂結(jié)束后，或中途停頓，應隨即用溶劑將噴嘴和混合料管路沖洗干凈。

2.6.3采用手工刷涂方式時，應指定專人負責涂料的配制，嚴格按產(chǎn)品使用說明書規(guī)定進行配料、混合，并在適用期內(nèi)使用涂料。涂敷時，應注意趕除氣泡；應采用多道涂敷，并按照產(chǎn)品說書規(guī)定的漆膜干燥程度、涂敷間隔時間進行下一道漆的涂敷；應控制每道漆的厚度，獲得均勻連續(xù)的防腐層。涂敷過程中，應采用濕膜測厚儀對涂層厚度進行監(jiān)控，及時對薄點進行補涂。

2.6.4涂敷完成后，應采取有效措施避免浸水、雨雪、砂土或飛蟲等影響未固化的補口防腐層，并避免觸碰。應依據(jù)鋼管溫度和現(xiàn)場環(huán)境溫度條件，保證補口防腐層的干燥固化時間。

2.6.5補口防腐層固化前，不得下溝回填。

3、質(zhì)量控制

3.1一般規(guī)定

3.1.1補口涂敷施工應進行過程質(zhì)量檢驗及補口防腐層質(zhì)量檢驗，檢驗結(jié)果應記錄。

3.1.2質(zhì)量檢驗所用儀器應經(jīng)計量部門檢定合格，且在檢定有效期內(nèi)。

3.2表面處理質(zhì)量檢驗

3.2.1補口部位鋼管外表面噴砂處理后，應進行以下項目的檢驗。

1）應按照GB/T 8923.1規(guī)定對每道口進行目視檢查，表面除銹質(zhì)量應達到Sa2.5級的要求。

2）應每4h至少檢測1次錨紋深度，宜采用粗糙度測量儀或錨紋深度測試紙進行測量，錨紋深度應達到50μm～110μm。

3）應每4h至少檢測1次鋼管表面灰塵等級，每次至少隨機選擇2點進行檢測，按照GB/T 18570.3規(guī)定的方法進行表面灰塵等級評定，表面灰塵等級應達到2級及以上等級要求。

4）如果施工現(xiàn)場處于鹽堿地帶，防腐管經(jīng)海運或海邊堆放，應按GB/T 18570.9規(guī)定的方法或其它適宜的方法檢測鋼管表面的鹽分含量，每天應檢查1次，氯離子含量不應超過20mg/m2。如鹽分含量檢測結(jié)果超標，應采用淡水對補口部位進行清洗除鹽。

3.2.2管體防腐層搭接面經(jīng)噴砂處理后，應逐道口檢測表面處理情況，采用目視檢測，表面應粗糙，狀態(tài)均勻，無表面光滑的部位，表面清潔，無沙粒、無灰塵，呈現(xiàn)防腐層本體顏色。聚烯烴搭接面處理寬度超出涂敷搭接邊沿20mm以上，表面應無毛刺。

3.3涂敷過程檢驗

3.3.1在補口防腐過程中，應進行以下項目的檢驗：1）環(huán)境溫度、鋼管表面溫度、露點及相對濕度測試，每班開始作業(yè)時應測量1次；2）每道口漆膜外觀檢查，記錄外觀缺陷；3）濕膜厚度監(jiān)測；4）固化程度檢查。

3.3.2固化程度檢查應按下述方法進行：1）表干——手指輕觸防腐層不粘手，或雖發(fā)粘、但無漆粘在手指上；2）實干——手指用力推防腐層不移動；3）固化——手指甲用力刻防腐層不留痕跡。

3.4補口防腐層質(zhì)量檢驗

3.4.1外觀檢查：應逐一目測檢查補口防腐層的外觀質(zhì)量，防腐層表面應平整、光滑、無漏涂、無流掛、無劃痕、無氣泡、無色差斑塊等外觀缺陷；補口防腐層和管體防腐層的搭接寬度不小于60mm，補口防腐層邊緣無縫隙，無翹邊。

3.4.2厚度檢測：補口防腐層實干后，應采用無損測厚儀逐一對厚度進行檢測。檢測時，沿管道圓周，在補口防腐層上測均勻分布的4點，其中至少1點位于焊縫上。4個點厚度平均值應大于等于設(shè)計厚度，最薄點讀數(shù)值應不低于設(shè)計厚度規(guī)定值的80%。

3.4.3硬度檢測：補口防腐層固化后，應采用邵氏硬度計對補口逐一檢測，每個補口防腐層應至少測量1點，宜在管體防腐層搭接部位選擇測點，檢測宜在防腐層溫度處于15℃～25℃時進行。補口防腐層硬度應不低于（邵氏D）70，且符合產(chǎn)品說明書的規(guī)定。如硬度檢測不合格，該補口防腐層應判廢。

3.4.4漏點檢測

1）防腐層固化后，應采用電火花檢漏儀逐一對補口防腐層進行漏點全面檢查，以無漏點為合格；檢漏電壓為8kV/mm，按照厚度等級或設(shè)計厚度進行計算。在連續(xù)檢測時，檢漏電壓應每4h校正1次。檢查時，探頭應接觸防腐層表面，探頭移動速度約為0.2m/s。

2）下溝前應根據(jù)補口防腐層等級，采用電火花檢漏儀對全部液體聚氨酯補口防腐層檢查一遍，發(fā)現(xiàn)漏點應隨即修補合格。

3.4.5附著力檢測

1）防腐層固化后應按照附錄A拉拔法進行附著力的測量，抽查頻率為每班1道。每道口分別對補口防腐層和鋼管、補口防腐層和管體防腐層的附著力各測1點。宜在管體溫度不高于30℃時進行測試。

2）補口防腐層對鋼管的附著力應不小于10MPa，對聚烯烴管體防腐層附著力應不小于3.0MPa，對環(huán)氧類管體防腐層的附著力應不小于4.0MPa。如不合格，應加倍抽檢，如仍有不合格時，應對這個班內(nèi)涂敷的補口防腐層逐一進行附著力檢查。

3.4.6修補、復涂及重涂

1）修補。補口防腐層損傷、漏點以及附著力檢測破壞點均應進行修補，可用壁紙刀來清理損傷和缺陷，將創(chuàng)面修切規(guī)整，并將其周圍25mm范圍內(nèi)的防腐層表面打磨粗糙，然后用刷涂型液體聚氨酯涂料補涂，修補涂料應充滿創(chuàng)面，并覆蓋25mm寬的搭接區(qū)。補涂的防腐層實干后應再次進行漏點檢查并達到合格。

2）復涂。對厚度不合格的補口防腐層，應在規(guī)定涂敷間隔時間內(nèi)補涂加厚至合格。如防腐層已經(jīng)固化，或超過涂敷間隔時間規(guī)定，應將防腐層表面打磨粗糙后補涂。固化后的補涂防腐層應進行厚度、漏點和層間粘接性的檢測。

3）重涂。附著力、硬度檢測不合格的補口防腐層應返工。返工時，應先將補口防腐層全部清除，然后按要求重新涂敷，并按要求檢驗合格。

3.5注意事項

3.5.1機械化補口作業(yè)：1）旋轉(zhuǎn)噴涂機構(gòu)轉(zhuǎn)速均勻；2）涂料比例泵配比準確；3）噴嘴霧化均勻。

3.5.2手持噴涂補口作業(yè)：1）噴涂作業(yè)手法一致；2）涂料比例泵配比準確；3）噴嘴霧化均勻。

3.5.3低溫時節(jié)施工注意事項：1）鋼管均勻加熱；2）涂料溫度控制。

結(jié)束語

利用該施工技術(shù)對大口徑鋼制埋地管道防腐，加快了施工進度，節(jié)約了成本。與熱收縮套補口技術(shù)相比，全自動機械噴涂液體聚氨酯涂料補口施工技術(shù)具有質(zhì)量穩(wěn)定、作業(yè)速度快、檢測方便可靠等優(yōu)點，最大限度地降低了人為因素對補口防腐層作業(yè)過程的影響，保證補口防腐層的可靠性。該項技術(shù)的應用填補了管道建設(shè)行業(yè)施工技術(shù)領(lǐng)域的空白。