HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯防腐層施工質(zhì)量影響因素分析

雷曉青，毛升好，高　武，唐　勇，蓋曉鵬

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心（陜西西安710018）

HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯防腐層施工質(zhì)量影響因素分析

雷曉青，毛升好，高武，唐勇，蓋曉鵬

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心（陜西西安710018）

介紹了HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯防腐材料主要施工工序及常見質(zhì)量問題，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”5個(gè)方面，對(duì)影響防腐施工質(zhì)量的管理、機(jī)具設(shè)備、防腐材料、工藝方法、施工環(huán)境等因素加以分析。同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝、完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和檢測(cè)儀器設(shè)備、樹立建設(shè)各方齊抓共管的質(zhì)量意識(shí)等。結(jié)果表明，對(duì)這些因素進(jìn)行有效地預(yù)防，有利于進(jìn)一步提高油田集輸管道HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯防腐層的施工質(zhì)量。

HCC內(nèi)襯；集輸管道；防腐內(nèi)襯材料；施工質(zhì)量

隨著HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯防腐層在長(zhǎng)慶油田集輸管道工程中的應(yīng)用，一定程度上解決了鋼制管道內(nèi)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(jìn)一步提高HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯防腐層施工質(zhì)量，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”5個(gè)方面加以分析，為施工單位從事生產(chǎn)建設(shè)、監(jiān)理單位從事監(jiān)督管理提供參考。

1　HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐材料介紹

HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯材料是一種以環(huán)氧樹脂為基體、玻璃纖維為增強(qiáng)體、其他功能性組分為輔助材料的復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂固化后分子形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，使材料具有優(yōu)異的防腐性能和良好的附著力。玻璃纖維彌補(bǔ)了傳統(tǒng)防腐材料力學(xué)性能差的缺陷，保證固化后防腐層有足夠的力學(xué)強(qiáng)度。采用CP樹脂作為改性助劑，調(diào)整了原料的黏度，控制了固化時(shí)間，達(dá)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(shè)路徑檢查管道的起伏狀態(tài)，精確測(cè)量管道的長(zhǎng)度，確定管道內(nèi)防腐的首端與末端［1］。

2）噴砂除銹。利用空氣壓縮機(jī)，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(qū)動(dòng)下呈高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在管道內(nèi)壁產(chǎn)生高頻撞擊、摩擦，經(jīng)過一定時(shí)間，使管材內(nèi)表面達(dá)到Sa2.5級(jí)要求［2］。

3）內(nèi)擠涂。根據(jù)管道內(nèi)徑選擇涂覆器，將涂覆器置入管道內(nèi)；根據(jù)內(nèi)防腐層厚度和管道內(nèi)表面面積大小計(jì)算原料用量，將內(nèi)襯原料與固化劑按比例充分?jǐn)嚢韬?，使用齒輪泵將混合內(nèi)襯原料注入管道內(nèi)。檢查氣管、閥門等狀態(tài)，確認(rèn)無誤后開始加壓擠涂。每層之間的擠涂間隔時(shí)間不少于4h。每層涂敷的厚度為300～350μm，根據(jù)設(shè)計(jì)厚度計(jì)算涂敷次數(shù)［1］。

2.2在用集輸管道

在用集輸管道在新建集輸管道內(nèi)防腐基礎(chǔ)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(nèi)壁會(huì)存在水垢等物質(zhì)，需采用管道除垢器清除管內(nèi)水垢。管道除垢器使用時(shí)必須配備水泵，利用水的流速推動(dòng)除垢器前進(jìn)，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(nèi)剩余水分［1］。

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

3）壓力試驗(yàn)。舊管道壓力試驗(yàn)時(shí)，逐級(jí)升壓至設(shè)計(jì)壓力的70%，并保壓4h，如管道壓降正常，則可進(jìn)行管道內(nèi)防腐的施工；如壓降異常則找出異常原因，處理后再進(jìn)行管道內(nèi)防腐的施工。

3　常見質(zhì)量問題

3.1涂層脫落

HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯材料以環(huán)氧樹脂為主要組分，環(huán)氧樹脂的固化受溫度和時(shí)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(shí)間要求達(dá)到7天。若溫度低于5℃，固化時(shí)間少于7天，則材料的附著力不足，會(huì)導(dǎo)致涂層脫落。另外，HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯材料的斷裂延伸率相比鋼材較低，管道在運(yùn)行過程中，當(dāng)管道產(chǎn)生的變形與涂層材料的變形不同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)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(jìn)速度過快，導(dǎo)致管道上壁不能充滿原料，會(huì)出現(xiàn)涂覆缺失。另外，當(dāng)管道內(nèi)焊瘤較高時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致焊瘤處無防腐層［3］。

3.3厚度不均勻

HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯材料單層涂覆厚度小于300μm時(shí)不會(huì)出現(xiàn)自由流動(dòng)現(xiàn)象，但是，當(dāng)擠涂器直徑尺寸選擇偏小時(shí)，單層涂覆的厚度過厚，涂層會(huì)出現(xiàn)自由流動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致管道上壁涂層較薄，管道下壁涂層較厚，會(huì)出現(xiàn)涂層涂敷厚度不均勻的現(xiàn)象［3］。

3.4表面不平整

內(nèi)擠涂施工是通過壓縮空氣推動(dòng)，當(dāng)擠涂器到達(dá)施工管道的出口位置時(shí)，壓縮空氣會(huì)出現(xiàn)大量泄漏，大量空氣流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致管道末端涂層出現(xiàn)波紋狀。

4　施工質(zhì)量影響因素分析

4.1人的因素

人的因素是決定施工質(zhì)量的主要因素，如果質(zhì)量管理松懈、管理人員不熟悉質(zhì)量技術(shù)要求，施工作業(yè)者不清楚關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)、責(zé)任心缺失，都會(huì)嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。

1）建設(shè)單位承擔(dān)著施工質(zhì)量的管理、指導(dǎo)、檢查等職能。開工前，建設(shè)單位應(yīng)組織好設(shè)計(jì)交底工作，要明確施工應(yīng)采用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，質(zhì)量應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)要求以及應(yīng)采取的質(zhì)量檢查方法。另外，管道內(nèi)防腐完成后，一定要達(dá)到防腐層的固化時(shí)間，才能組織生產(chǎn)投運(yùn)，否則會(huì)造成因防腐層的固化時(shí)間不足而引起脫落。

2）監(jiān)理單位要組織相關(guān)人員熟悉管道內(nèi)防腐層的設(shè)計(jì)要求和采用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在施工過程中，要予以檢查和指導(dǎo)，對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。施工完成后，要按照質(zhì)量技術(shù)要求對(duì)內(nèi)防腐層進(jìn)行檢查驗(yàn)收，如質(zhì)量不合格應(yīng)要求返工重做。

3）施工單位要增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)，樹立“質(zhì)量是企業(yè)的生命”的理念，嚴(yán)格質(zhì)量管理。開工前，要熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)或其他技術(shù)要求，根據(jù)管道的實(shí)際情況制定切實(shí)可行的施工方案和質(zhì)量檢查計(jì)劃，做好技術(shù)交底工作。施工中嚴(yán)格控制關(guān)鍵工序質(zhì)量，并隨時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢查。完工后，收集完善有關(guān)檢查記錄和交工資料，配合做好檢查驗(yàn)收工作。

4.2施工設(shè)備與檢測(cè)機(jī)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(nèi)。輸送泵的輸送壓力不足或不穩(wěn)定時(shí)，原料就不能均勻地涂覆于管道內(nèi)壁，對(duì)施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響［1］。

2）壓力動(dòng)風(fēng)機(jī)（空壓機(jī)）?？諌簷C(jī)是內(nèi)噴砂除銹和內(nèi)擠涂施工的重要設(shè)備，需要有足夠的輸出壓力和風(fēng)量。噴射除銹時(shí)，壓力為0.6～0.8MPa，風(fēng)量為20m3/min，如輸出壓力及風(fēng)量不足時(shí)，石英砂不能在管道內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)，就無法有效清除管道內(nèi)壁的銹跡。內(nèi)擠涂施工時(shí)，也是由空壓機(jī)的壓力推動(dòng)擠涂器行進(jìn)的，如果輸送壓力不足或不穩(wěn)定時(shí)，擠涂器就不能勻速前進(jìn)，原料也就不能均勻地涂覆于管道內(nèi)壁［1］。

3）檢測(cè)工具。檢測(cè)工具是施工過程和施工完成后質(zhì)量檢驗(yàn)的必要手段。檢測(cè)工具可以檢測(cè)每道工序的質(zhì)量合格與否，及時(shí)調(diào)整施工人員對(duì)后續(xù)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(diǎn)等指標(biāo)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。如利用噴砂除銹對(duì)比卡，能有效檢查噴砂除銹的質(zhì)量，利用濕膜厚度儀可以檢查每層涂覆厚度，及時(shí)調(diào)整下一層厚度。

目前的檢驗(yàn)方法和手段只能在管端完成，而管道內(nèi)部的除銹質(zhì)量及厚度、漏點(diǎn)檢測(cè)則無法進(jìn)行。鑒于此，應(yīng)該盡快研發(fā)具有實(shí)用性的小口徑管道內(nèi)檢測(cè)設(shè)備，從而保證整體管道內(nèi)防腐層施工質(zhì)量。

4.3涂料的影響

優(yōu)良的原材料質(zhì)量是管道能否被有效保護(hù)的前提，施工之前必須對(duì)原材料質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。原材料的性能應(yīng)參照SY/T 0457-2010《鋼質(zhì)管道液體環(huán)氧涂料內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求，將原料送達(dá)有資質(zhì)的單位，對(duì)黏度、干燥時(shí)間、固體含量、拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸率等有關(guān)性能進(jìn)行復(fù)檢，合格后才能使用。在使用過程中要嚴(yán)格按照原料說明書中的要求進(jìn)行，并攪拌均勻，否則會(huì)影響最終涂層質(zhì)量［4］。

4.4施工工藝的影響

1）標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立。標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范是設(shè)計(jì)、施工的依據(jù)，是指導(dǎo)性文件。目前，國(guó)家和相關(guān)部門還未頒布相應(yīng)的管道內(nèi)防腐標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但基于油田管道內(nèi)腐蝕的情況，出臺(tái)相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)務(wù)之急。應(yīng)組織相關(guān)人員對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行充分論證，制定科學(xué)、合理的施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工工藝和質(zhì)量驗(yàn)收加以規(guī)范。

2）管道長(zhǎng)度測(cè)量。施工過程中管道的精確測(cè)量是確定施工原料用量的關(guān)鍵。測(cè)量人員必須沿管道的鋪設(shè)路徑嚴(yán)格進(jìn)行測(cè)量，如出現(xiàn)偏差，將導(dǎo)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(fèi)。

3）除垢。在用管道經(jīng)過使用之后，管道內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)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(nèi)的余垢，HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)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(huì)產(chǎn)生內(nèi)襯層脫落，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量，最終可能導(dǎo)致管道堵塞。

4）熱洗溫度。在用輸油管道的熱洗必需嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，要求熱洗的管道末端溫度達(dá)到60℃，并保持30min，從而保證管道內(nèi)的油泥、油蠟被徹底清除。否則管道內(nèi)的油污在噴砂除銹時(shí)會(huì)粘附砂粒，并隨水分的散失在管壁上形成硬質(zhì)粘附物，嚴(yán)重影響除銹質(zhì)量。

5）前后涂覆器。涂覆器直徑選擇過大，會(huì)導(dǎo)致單層涂覆層較薄，涂層厚度不足。涂覆器直徑選擇過小，會(huì)導(dǎo)致單層涂覆層較厚，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致管道上、下壁涂層厚度不均勻。

6）固化時(shí)間。HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯材料以環(huán)氧樹脂為基體，前期表干時(shí)間較短，要達(dá)到最好的使用性能必須要有足夠的后固化時(shí)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(zhì)對(duì)涂層的固化有一定影響，有可能導(dǎo)致涂層脫落。

4.5環(huán)境的影響

1）管道工況。內(nèi)防腐施工的管道，要求管內(nèi)徑一致，沒有支管，沒有組焊錯(cuò)邊。若管道的內(nèi)徑不一致，大管徑處會(huì)造成原料淤積，小管徑處會(huì)出現(xiàn)防腐層過薄或沒有。若有支管，擠涂過程中原料會(huì)進(jìn)入支管，導(dǎo)致支管堵塞。管道焊接錯(cuò)邊，在施工時(shí)會(huì)損傷擠涂器，使原料泄漏或擠涂器卡堵，造成施工質(zhì)量事故。

2）地形環(huán)境。管道內(nèi)防腐施工時(shí)，設(shè)備的輸出壓力是有限的，如果管道過長(zhǎng)，管道的起伏、落差較大，設(shè)備的輸出壓力不足以推動(dòng)原料在管道內(nèi)行進(jìn)，內(nèi)防腐則無法完成。

3）氣候環(huán)境。HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯施工，要求溫度在5～40℃，環(huán)境濕度不大于80%。溫度過低，涂料固化時(shí)間長(zhǎng)，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(shí)，空氣中的水分會(huì)凝結(jié)到管道內(nèi)壁或涂覆層表面，影響涂層的附著力和涂層質(zhì)量［5］。

5　結(jié)束語(yǔ)

HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯施工質(zhì)量影響因素較多，要保證其施工質(zhì)量，需進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝，完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和檢測(cè)儀器設(shè)備，樹立建設(shè)各方齊抓共管的質(zhì)量意識(shí)，這樣才能從根本上保證HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯施工質(zhì)量。

［1］閆貴堂，曲濤，陳磊.HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)［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(nèi)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(nèi)擠涂施工［J］.石油工程建設(shè)，1989，15（3）：45-46.

［4］大慶油田建設(shè)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院.鋼制管道液體環(huán)氧涂料內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：SY/T 0457-2010［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2010.

［5］俞蓉蓉，蔡志章.地下金屬管道的腐蝕與防護(hù)［M］.北京：石油工業(yè)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(xiàn)主要從事工程質(zhì)量監(jiān)督工作。

本文編輯：王梅2016-06-25