HBE防腐在油氣集輸管道的應(yīng)用

邊 晨，梁立國(guó)，武保安，荊國(guó)防

中國(guó)石油管道局工程有限公司，河北 廊坊

1. 引言

HBE (High-Build Liquid Epoxy Coating)高強(qiáng)度液體環(huán)氧涂料是一種應(yīng)用于地下管道外防腐的防腐材料，具有適應(yīng)能力強(qiáng)、附著力高、涂層密實(shí)、硬度高等特點(diǎn)；由于不含有機(jī)溶劑以及揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較低，不會(huì)造成空氣污染，環(huán)保性能好；施工時(shí)采取噴涂施工，施工速度快，固化時(shí)間短，工效高。鑒于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能，世界知名涂料公司Sigma 公司已研制生產(chǎn)出無(wú)溶劑船舶涂料系列產(chǎn)品，廣泛用于船舶、潛艇、巡洋艦、航空母艦等防腐涂裝保護(hù)，日本關(guān)西涂料公司也在大力開(kāi)發(fā)此類涂料，并取得一定成果。另外，在石油石化行業(yè)，已成功應(yīng)用于埋地油氣管道管體防腐[1]、儲(chǔ)罐內(nèi)壁防腐。而對(duì)該工藝焊口防腐的應(yīng)用案例，國(guó)內(nèi)外少有報(bào)道。本文將以HBE 焊口防腐為應(yīng)用實(shí)例，對(duì)HBE 防腐過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決方式進(jìn)行論述。

2. HBE 的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)

HEB 涂料采用HEMPLE 廠家生產(chǎn)，由基料和固化劑組成，為雙組分包裝。一組為無(wú)稀釋劑高強(qiáng)度環(huán)氧涂料，型號(hào)為87559，一組為固化劑，型號(hào)為98550，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。清洗噴槍槍頭采用HEMPEL'S 08450 稀釋劑進(jìn)行清洗。HBE 涂料具有以下特點(diǎn)：

1) 良好的防銹性和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性。因環(huán)氧樹(shù)脂成膜后的分子鏈上含有很穩(wěn)定的碳碳鍵和醚鍵，結(jié)構(gòu)致密，經(jīng)固化后抗?jié)B性能優(yōu)異，具有耐水性、耐油性[2]。

2) 良好的物理機(jī)械性能，附著力好，漆膜堅(jiān)韌、耐磨[3]。成膜后分子結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)上羥基已被醚化，所以質(zhì)量穩(wěn)定，涂膜剛?cè)峤Y(jié)合，耐磨性好。另外，因涂膜分子中含有的極性羥基與相臨界面產(chǎn)生引力，如與金屬表面上的游離鍵起反應(yīng)，而形成牢固的化學(xué)鍵，因而大大地加強(qiáng)了涂膜的附著力[2]。

3) 優(yōu)良的電絕緣性，耐離散電流、耐熱、耐溫度劇變等。環(huán)氧樹(shù)脂本身是熱塑性高分子化合物，加入固化劑后能在幾小時(shí)內(nèi)交聯(lián)固化，形成不熔的高分子涂層。

4) 適應(yīng)施工環(huán)境溫度范圍大，對(duì)于施工環(huán)境要求低，固化時(shí)間短，具有良好的低溫固化性能。采用空壓機(jī)和槍頭進(jìn)行噴涂施工，施工簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)效率高。 5) 噴涂單層厚度大，可達(dá)50～100 μm 每層，100%固體，無(wú)化學(xué)溶劑，對(duì)環(huán)境無(wú)污染[4]。 6) 應(yīng)用范圍廣，可廣泛應(yīng)用于油氣管道防腐、焊口防腐、管件和彎管防腐。

Table 1. Coating material parameter data sheet 表1. 防腐涂料技術(shù)參數(shù)表

3. 施工工藝及注意事項(xiàng)

3.1. 表面處理

鋼管在噴涂前必須進(jìn)行表面噴砂除銹，除去鋼管表面油脂和污垢，施工中要求除銹等級(jí)達(dá)到Sa2.5級(jí)，并且要求表面無(wú)焊瘤、無(wú)棱角、無(wú)毛刺。噴砂材料采用石榴石，石榴石硬度、含鹽量等參數(shù)必須符合規(guī)范要求，材料技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

噴砂過(guò)程需要注意的技術(shù)要點(diǎn)如下：

1) 金屬基體噴砂前，需要檢測(cè)動(dòng)力空氣中是否含有油污，將吸油紙纏于管道上，用噴砂嘴對(duì)其進(jìn)行噴掃，檢測(cè)吸油紙表面情況，若吸油紙無(wú)油污及其他污漬，則可進(jìn)行正常噴砂，否則需要更換動(dòng)力空氣。

2) 為保證噴砂表面具有一定錨紋深度，需調(diào)節(jié)使噴砂槍口處壓力至少達(dá)到90 psi。

3) 噴砂開(kāi)始后每2 小時(shí)進(jìn)行一次露點(diǎn)測(cè)試，噴砂的環(huán)境溫度必須高于露點(diǎn)溫度3℃以上。

4) 在噴砂過(guò)程中，鋼管的表面溫度不能超過(guò)50℃。

5) 噴砂過(guò)程中至少清除管體相鄰防腐層5 mm 寬，同時(shí)向兩側(cè)至少打薄50 mm 寬的防腐層，保證平滑過(guò)渡。打薄邊界需呈一條直線，將美紋紙按邊界纏與管體上。

噴砂完畢后進(jìn)行檢測(cè)，主要檢測(cè)技術(shù)參數(shù)如下：

1) 噴砂處理完畢，對(duì)金屬基體表面進(jìn)行粗糙度以及錨紋深度檢測(cè)，粗糙度達(dá)到Sa2.5，錨紋深度達(dá)50～100 μm (2.0～4.0 mils)為合格。

2) 采用鹽分測(cè)試儀(布雷斯勒法)檢測(cè)金屬基體表面鹽濃度含量，低于20 mg/m2為合格，如若不符合條件，則使用高壓水清除污染物。

3) 對(duì)基體表面進(jìn)行含氯量測(cè)試，殘余含氯量不能超過(guò)40 mg/m2，否則使用高壓水清除污染物直至達(dá)標(biāo)。

4) 鋼管表面基體預(yù)處理合格后，應(yīng)該在低于50%的濕度情況下2 小時(shí)內(nèi)噴涂底漆。

Table 2. Garnet material parameter data sheet 表2. 石榴石技術(shù)參數(shù)表

3.2. 噴涂

3.2.1. 噴涂前準(zhǔn)備

1) 油漆和漆料應(yīng)存儲(chǔ)在4℃～40℃的密閉、防曬環(huán)境中，存儲(chǔ)時(shí)間不超過(guò)18 個(gè)月。

2) 將基料與固化劑按4:1 體積比進(jìn)行混合并且攪拌均勻，混合料大于5 L 時(shí)采用電動(dòng)攪拌以保證混合均勻。

3) 由于混合后進(jìn)行放熱反應(yīng)，為降低固化速度，將混合后漆料放置于冰桶中進(jìn)行降溫。

3.2.2. 噴涂

1) 噴漆干膜厚度為600～1000 μm。

2) 漆膜表面應(yīng)光滑，顏色一致，無(wú)皺皮、起泡、流掛、漏涂等缺陷。

3) 噴涂時(shí)外部環(huán)境溫度控制在20℃～30℃，溫度太高會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)流掛現(xiàn)象，建議夜間施工，避開(kāi)高溫時(shí)段。

3.2.3. 噴涂后檢測(cè)及補(bǔ)漏

噴涂后要進(jìn)行漆膜厚度檢測(cè)、電火花檢漏、剝離試驗(yàn)等檢測(cè)項(xiàng)目，不合格的要進(jìn)行補(bǔ)漏處理。

1) 漆膜厚度檢測(cè)

漆膜厚度必須從表面隨機(jī)選取6 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，其中最小厚度值應(yīng)該滿足規(guī)范要求。噴漆后檢測(cè)合格標(biāo)準(zhǔn)為：濕膜厚度：≥675 μm；干膜厚度：600～1000 μm。

2) 電火花檢漏試驗(yàn)

檢漏過(guò)程中焊道焊口處電火花檢漏電壓為2.4 KV，管體檢漏電壓為2.0 KV (由于2.0 KV 電壓未檢測(cè)出初始端檢測(cè)破損小孔，后調(diào)至2.8 KV)，以檢測(cè)無(wú)漏點(diǎn)報(bào)警為合格。

3) 剝離試驗(yàn)

剝離試驗(yàn)每月度抽檢，扭矩力值大于600 lb/in 為合格(09-SAMSS-113)。根據(jù)施工實(shí)踐由于溫度影響，高溫會(huì)導(dǎo)致扭矩力值偏低，建議溫度較低時(shí)間段做剝離試驗(yàn)，以滿足試驗(yàn)要求。

4) 漏點(diǎn)修補(bǔ)

發(fā)現(xiàn)噴漆露點(diǎn)時(shí)，補(bǔ)漏時(shí)從漏點(diǎn)中心50 mm 處進(jìn)行逐漸補(bǔ)噴。小于1450 mm2的防腐損傷采用抹子清理表面，并用手工補(bǔ)漆的方式修補(bǔ)，大于1450 mm2補(bǔ)傷需要重新噴漆，補(bǔ)傷時(shí)和已有防腐層的搭接長(zhǎng)度為10～20 mm。

3.3. 噴涂常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題和預(yù)防措施

由于缺乏HBE 防腐相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，施工前期出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題主要集中在橘皮現(xiàn)象以及干膜厚度不達(dá)標(biāo)兩類。根據(jù)施工過(guò)程中的摸索，總結(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因和預(yù)防措施如下：

3.3.1. 橘皮現(xiàn)象(Orange Peel)

橘皮現(xiàn)象是指漆膜表面不平整，呈現(xiàn)凹凸的狀態(tài)、波紋狀，集中出現(xiàn)在管道底部，主要原因是操作不當(dāng)導(dǎo)致局部漆料聚集過(guò)多。主要預(yù)防措施如下：

1) 噴嘴距金屬基體距離80 cm～100 cm 為宜，目前現(xiàn)場(chǎng)做法使用吊管機(jī)將相應(yīng)焊口起吊一定距離，保證有足夠空間進(jìn)行噴涂。目的是一方面使出自噴嘴的漆料充分霧化后附著于基體，呈霧化狀態(tài)，有助于分散漆料[5]，避免造成局部濕膜堆積。另一方面保證足夠的距離使得稀料到達(dá)基體的沖擊力減弱，避免對(duì)已噴涂的濕膜造成沖擊導(dǎo)致局部聚集。

2) 對(duì)同一位置噴漆次數(shù)不超過(guò)三遍，三遍之后轉(zhuǎn)移相鄰其他位置(一遍表示擺動(dòng)一個(gè)來(lái)回)。如若多次對(duì)同一位置進(jìn)行噴漆，使得局部漆膜過(guò)厚，極易產(chǎn)生橘皮現(xiàn)象。

3) 當(dāng)基體濕膜厚度達(dá)到850 μm 左右時(shí)，可以進(jìn)行下一道口的噴涂，三道口作為一個(gè)循環(huán)，當(dāng)?shù)谌揽跐衲ず穸韧瑯舆_(dá)到850 μm 時(shí)，返回第一道口再進(jìn)行1～2 遍噴涂，可避免橘皮現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.3.2. 干膜厚度

據(jù)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求干膜厚度需達(dá)到600～1000 μm 之間，通過(guò)控制濕膜厚度來(lái)保證干膜厚度非常關(guān)鍵。根據(jù)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為使干膜厚度大于600 μm，需保證濕膜厚度至少為850 μm。

4. 結(jié)論

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，HBE 高強(qiáng)度環(huán)氧漆涂料適用于埋地管道焊口防腐。根據(jù)該涂料的特有性能，以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作方式的多次試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整噴嘴到金屬基體的距離以及現(xiàn)場(chǎng)噴涂方式，已掌握一套防腐效率高、施工質(zhì)量好、返修頻率低的HBE 焊口防腐施工方法。