三層PE管道防腐技術(shù)

南京南化建設(shè)有限公司

『摘要』：隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步國家的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料也逐漸被開發(fā)和投入使用，三層PE管道防腐技術(shù)將是未來被廣泛應(yīng)用的新防腐工藝技術(shù)，在施工中應(yīng)大力推廣和技術(shù)的提高。

『關(guān)鍵詞』性能要求、施工程序、質(zhì)量控制

聚乙烯三層結(jié)構(gòu)防護(hù)層又稱三層PE，它的全稱為熔結(jié)環(huán)氧/擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防護(hù)層，結(jié)構(gòu)由以下三層組成：底層為熔結(jié)環(huán)氧；中間層為膠粘劑；面層為擠塑聚乙烯。在三層結(jié)構(gòu)中，環(huán)氧底漆的主要作用是：形成連續(xù)的涂膜，與鋼管表面直接粘結(jié)，具有很好的耐化學(xué)腐蝕性和抗陰極剝離性能。中間層通常為共聚物粘結(jié)劑，其主要成分是聚烯烴，目前廣泛采用的是乙烯基共聚物膠粘劑。共聚物膠粘劑的極性部分官能團(tuán)與環(huán)氧底漆的環(huán)氧基團(tuán)可以反應(yīng)生成氫鍵或化學(xué)鍵，使中間層與底層形成良好的粘結(jié)。聚乙烯面層的主要作用是起機(jī)械保護(hù)與防腐作用，與傳統(tǒng)的二層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層具有同樣的作用。三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層綜合了環(huán)氧涂層和擠壓聚乙烯兩種防腐層的優(yōu)良性質(zhì)，將環(huán)氧涂層的界面特性和耐化學(xué)特性，與擠壓聚乙烯防腐層的機(jī)械保護(hù)特性等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，從而顯著改善了各自的性能。因此作為埋地管線的外防護(hù)層是非常優(yōu)越的。據(jù)有關(guān)資料介紹，三層PE可使埋地管道的壽命達(dá)到50年

原材料要求

防腐層原材料應(yīng)包裝完好，并考慮儲(chǔ)存期防潮。并存放在陰涼、干燥處，嚴(yán)謹(jǐn)受潮；防止日光直射，并隔絕火源，遠(yuǎn)離熱源。包裝上至少包括的信息是：生產(chǎn)廠家、原材料型號、批號、生產(chǎn)日期、有效期、搬運(yùn)、存放等要求。包裝破損或標(biāo)識(shí)不全的產(chǎn)品業(yè)主有權(quán)拒收。對每種牌（型）號的環(huán)氧粉末、膠粘劑和聚乙烯專用料，在使用前均應(yīng)由通過國家計(jì)量認(rèn)證的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按國標(biāo)版標(biāo)準(zhǔn)和招標(biāo)文件中技術(shù)規(guī)格書規(guī)定的相應(yīng)性能項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)，性能達(dá)不到招標(biāo)文件中技術(shù)規(guī)格書要求的不能使用。

性能要求

1、環(huán)氧粉末

環(huán)氧粉末及其涂層的性能指標(biāo)應(yīng)符合表2和表3的規(guī)定。并對每一生產(chǎn)批次（不超過20t）環(huán)氧粉末按表2和表3的規(guī)定進(jìn)行質(zhì)量復(fù)檢。

表2 環(huán)氧粉末的性能指標(biāo)

序號項(xiàng) 目性 能 指 標(biāo)試驗(yàn)方法

1粒徑分布（%）150μm篩上粉末≤3.0

250μm篩上粉末≤0.2GB/T6554

2揮發(fā)份（%）≤0.6GB/T6554

3密度（g/cm3）1.3-1.5GB/T4472

4膠化時(shí)間（200℃）（s）≥12且符合廠家給定值的±20%GB/T6554

5固化時(shí)間（200℃）（min）≤3GB/T23257附錄A

6熱特性（△H）（J/g）

Tg2（℃）≥45

≥95GB/T23257附錄B

表3 環(huán)氧涂層的性能指標(biāo)

序號項(xiàng) 目性 能 指 標(biāo)試驗(yàn)方法

1附著力（級）≤2GB/T23257附錄C

2陰極剝離（65℃，48h） （mm）≤8GB/T23257附錄D

3陰極剝離（65℃，30d） （mm） ≤15GB/T23257附錄D

4抗彎曲（-20℃，2.5°）無裂紋GB/T23257附錄E

注：實(shí)驗(yàn)室噴涂試件的涂層厚度應(yīng)為300-400μm。

2 聚乙烯專用料性能

聚乙烯專用料的性能指標(biāo)應(yīng)符合表5的規(guī)定。并對每一生產(chǎn)批次（不超過500t）聚乙烯專用料進(jìn)行質(zhì)量復(fù)檢。聚乙烯專用料的性能指標(biāo)至少應(yīng)符合表5中第1、2、3、4、5項(xiàng)的規(guī)定，對其它性能指標(biāo)有懷疑時(shí)亦可進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

表5 聚乙烯專用料的性能指標(biāo)

序號項(xiàng)目性能指標(biāo)試驗(yàn)方法

1密度（g/cm3）0.940～0.960GB/T4472

2熔體流動(dòng)速率（190℃，2.16kg）（g/10min）≥0.15GB/T3682

3碳黑含量（%）≥2.0GB/T13021

4含水率（%）≤0.1HG/T2751-1996

5氧化誘導(dǎo)期（min）（220℃）≥30附錄F

6耐熱老化（100℃，2400h 或100℃，4800h）（%）a≤351）GB/T3682

a 耐熱老化指標(biāo)為試驗(yàn)前與試驗(yàn)后的熔體流動(dòng)速率偏差；

常溫型，試驗(yàn)條件：100℃，2400h；高溫型試驗(yàn)條件：100℃，4800h。

三層PE工藝流程

1、對鋼管進(jìn)行清理，在防腐層途敷前，先清除鋼管表面的油脂和污垢等附著物。

2、鋼管外表面噴砂除銹，為了保證相應(yīng)的除銹等級和生產(chǎn)的能力，應(yīng)使用大型噴砂機(jī)械和噴砂設(shè)備，管道表面清潔度應(yīng)達(dá)到Sa2.5級的要求，噴砂后達(dá)不到要求的應(yīng)重新進(jìn)行噴砂除銹或單獨(dú)堆放。

3、鋼管表面微塵處理，采用鋼絲刷及真空抽吸，清除拋丸除銹后鋼管表面的一些微小粉塵，以便于提高涂層的附著力。

4、鋼管無污染中頻感應(yīng)電加熱，將管體加熱至200-230℃，滿足涂敷層溫度的需要。

5、環(huán)氧底漆噴涂，機(jī)械和人工噴涂均可，著粉率高，噴涂均勻，能夠符合設(shè)計(jì)要求的噴涂質(zhì)量。

6、切口，根據(jù)要求，管體兩端要求100mm的預(yù)留段，因而涂敷前須按預(yù)留段寬度貼紙，涂敷后用人工切斷方式切開兩管段間的連續(xù)涂層并剝?nèi)ヮA(yù)留段貼紙及涂層。

7、端頭打磨，切去鋼管兩端預(yù)留段的涂層后，還需將預(yù)留段打磨干凈，便于補(bǔ)口時(shí)與補(bǔ)口帶更好地結(jié)合。端口打磨由磨光機(jī)、內(nèi)磨機(jī)、人工修復(fù)。

三層PE防腐質(zhì)量和控制

1、鋼管驗(yàn)收

業(yè)主提供的裸管在接收時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收，其內(nèi)容包括：管徑、壁厚、管號；廠家出廠合格證；有無缺陷。有疵點(diǎn)的鋼管應(yīng)剔除或予以處理。

2、鋼管預(yù)熱

鋼管表面溫度至少高于露點(diǎn)溫度3℃。

為保證鋼管表面除銹質(zhì)量和環(huán)氧底漆噴涂質(zhì)量，鋼管在環(huán)氧底漆噴涂之前要進(jìn)行表面預(yù)熱，其預(yù)熱溫度40-60℃。

每1小時(shí)檢查鋼管表面的溫度，最高不超過60℃。

3、鋼管表面噴砂除銹

表面噴砂除銹處理后的鋼管應(yīng)逐根進(jìn)行表面清潔度質(zhì)量檢驗(yàn)，質(zhì)檢員應(yīng)按下列要求檢查鋼管質(zhì)量：

表面預(yù)處理后鋼管表面的清潔度應(yīng)達(dá)到GB/T 8923中規(guī)定的 Sa2.5級的要求；

鋼管表面的灰塵度應(yīng)不低于GB/T 18570.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2級。

4、環(huán)氧底漆、膠粘劑及聚乙烯的涂敷

4.1、環(huán)氧底漆涂敷控制

環(huán)氧底漆采用管道加熱后進(jìn)行涂刷，底漆涂刷應(yīng)全部覆蓋管道表面。

隨時(shí)檢測環(huán)氧底漆涂刷質(zhì)量，外觀應(yīng)平整，色澤均勻，無氣泡、無開裂縮孔。

膠粘劑涂敷前應(yīng)每小時(shí)目測一次環(huán)氧底漆涂刷的是否穩(wěn)定。

4.2、膠粘劑涂敷控制

膠粘劑涂敷應(yīng)在環(huán)氧底漆膠化過程中進(jìn)行。

隨時(shí)檢查膠粘劑涂敷質(zhì)量，外觀應(yīng)無氣孔、無氣泡。

用紅外線測溫儀檢測鋼管表面溫度。

檢查涂層的搭接狀況，搭接長度10-15mm。

4.3、聚乙烯帶涂敷控制

聚乙烯帶必須在規(guī)定的時(shí)間限度內(nèi)涂敷在膠粘劑層上，也必須滿足聚乙烯帶性能規(guī)定的時(shí)間和溫度。層與層之間的搭接寬度為50mm。

必須確保搭接部分的聚乙烯帶及焊縫兩側(cè)的聚乙烯帶完全輥壓密實(shí)，避免防腐層產(chǎn)生氣泡。

涂敷層外觀應(yīng)平整光滑，色澤均勻，無暗泡、氣泡、麻點(diǎn)、皺褶和裂紋。

檢查聚乙烯表面是否壓實(shí)，密切注意焊道位置的處理情況，嚴(yán)防氣泡產(chǎn)生。

防腐層總厚度要符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范的規(guī)定，焊縫部位防腐層厚度不小于規(guī)定值的70%。

5、涂敷層冷卻控制

涂層外觀無水激點(diǎn)。

保持涂層內(nèi)外冷卻平衡，嚴(yán)防裂痕。

冷卻后涂層溫度不大于60℃。

防腐質(zhì)量檢驗(yàn)

1、鋼管表面灰塵度檢查按GB/T18570.3規(guī)定的方法進(jìn)行表面灰塵度評定，表面灰塵度不應(yīng)低于2級。

2、必須對涂敷過程中的鋼管加熱溫度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，鋼管的加熱溫度等工藝參數(shù)必須符合規(guī)定的參數(shù)。

3、防腐層外觀應(yīng)逐根目測檢查。熱收縮帶層表面必須平滑， 無暗泡、無麻點(diǎn)、無皺折、無裂紋，色澤應(yīng)均勻，防腐管端應(yīng)無翹邊。

4、厚度檢驗(yàn)：涂敷結(jié)束的熱收縮帶層厚度應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)主規(guī)定的厚度。

5、粘接力檢驗(yàn)：粘接力檢測是一種破壞性的檢測，正常生產(chǎn)時(shí)通過抽測剝離強(qiáng)度來檢驗(yàn)粘接力的質(zhì)量。

6、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長度檢驗(yàn)：按GB/T1040.2檢驗(yàn)其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。若不合格，可再截取一次樣品，若仍不合格，則該批防腐管為不合格品。

結(jié)束語

目前，三層PE防腐技術(shù)在國際上被認(rèn)為是最先進(jìn)的管道外防腐技術(shù)。三層PE已率先在石油天然氣系統(tǒng)得到應(yīng)用，我國已建成的天然氣管道及輸油管道，工程西氣東輸管道均采用了三層PE外防腐涂層。它已成為今后管道外防腐層的發(fā)展方向。