大口徑管道熱收縮帶防腐補(bǔ)口施工方式比對(duì)及質(zhì)量控制

宋薇，鄭榮(1.中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院有限公司，河北 廊坊 065000；.中油管道檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065000)

0 引言

熱收縮帶補(bǔ)口是油氣管道防腐補(bǔ)口的主要形式，隨著我國(guó)大口徑管道建設(shè)的不斷增長(zhǎng)，補(bǔ)口施工方式也趨于多元化，大口徑管道熱收縮帶防腐補(bǔ)口方式主要有手工、雙中頻、中頻紅外機(jī)械化補(bǔ)口工藝[1-2]，三種補(bǔ)口工藝對(duì)施工質(zhì)量控制[3]的要求也不盡相同。

1 表面處理

1.1 質(zhì)量控制

對(duì)焊口進(jìn)行清理，環(huán)向焊縫及其附近的毛刺、焊渣、飛濺物、焊瘤等應(yīng)清理干凈。補(bǔ)口處的污物、油和雜質(zhì)應(yīng)清理干凈；防腐層端部有翹邊、生銹、開裂等缺陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修理，直至防腐層與鋼管完全粘附；并進(jìn)行坡口處理，坡口坡度小于30°。

在進(jìn)行表面除銹前，補(bǔ)口部位的鋼管表面應(yīng)干燥，且表面溫度不低于露點(diǎn)以上5 ℃。必要時(shí)可使用火焰對(duì)管體表面進(jìn)行加熱、除潮，加熱溫度宜為50～60 ℃(當(dāng)環(huán)境濕度較大時(shí)，可適當(dāng)提高加熱溫度，以免噴砂后短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)返銹現(xiàn)象)。

在符合施工條件的環(huán)境下，對(duì)補(bǔ)口部位鋼管及搭接區(qū)聚乙烯表面進(jìn)行噴砂處理。補(bǔ)口搭接部位的聚乙烯層應(yīng)噴砂至表面粗糙，不應(yīng)有連續(xù)光滑表面。表面除銹與補(bǔ)口施工應(yīng)跟進(jìn)作業(yè)，表面除銹與補(bǔ)口施工間隔時(shí)間宜不超過2 h，表面返銹時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行表面處理。應(yīng)保證表面預(yù)處理期間和涂覆前表面的清潔和干燥，施工期間應(yīng)落實(shí)防塵、防水措施。

1.2 施工方式對(duì)比

手工補(bǔ)口工藝噴砂除銹采用手工噴砂機(jī)。磨料類型為石英砂，石英砂硬度、雜質(zhì)含量、粒徑、噴砂壓力等對(duì)錨紋深度影響較大。噴砂處理后，易使補(bǔ)口鋼管表面粘附石英砂粉末，應(yīng)用干燥、清潔的壓縮空氣吹除表面附著的雜質(zhì)顆粒，并使用毛刷充分掃去浮塵。雙中頻、中頻紅外機(jī)械化補(bǔ)口工藝噴砂除銹應(yīng)在密閉式噴砂除銹工作站進(jìn)行，磨料在密閉狀態(tài)下進(jìn)行連續(xù)噴砂作業(yè)后可自動(dòng)回收、分離并重復(fù)使用，磨料類型為鋼砂、鋼丸，且不應(yīng)被鐵銹、鹽分和其他雜質(zhì)污染。除銹后的鋼管表面呈現(xiàn)金屬光澤，灰塵度等級(jí)較高且錨紋深度均勻。

2 底漆涂裝

2.1 質(zhì)量控制

底漆涂覆前對(duì)鋼管表面進(jìn)行預(yù)熱，管體溫度用接觸式測(cè)溫儀進(jìn)行監(jiān)控，加熱后的補(bǔ)口部位不應(yīng)產(chǎn)生黃銹、黑灰等污染物，否則應(yīng)重新噴砂。在管體預(yù)熱的同時(shí)，根據(jù)使用說明書提供現(xiàn)場(chǎng)配套用量進(jìn)行環(huán)氧底漆的配制，即將B組份倒入A組份中，沿同一方向，混合攪拌應(yīng)均勻且充分。

管體預(yù)熱溫度達(dá)到施工工藝規(guī)程(APS)要求后，立即進(jìn)行底漆的涂敷。配置好的底漆宜從管頂位置分次等量地傾倒至管體表面(前次底漆涂刷均勻后再倒下次底漆)，使用配套的涂裝工具同時(shí)在管體兩側(cè)迅速輥涂，涂覆應(yīng)均勻且覆蓋整個(gè)補(bǔ)口鋼管表面。底漆應(yīng)涂刷至管體3PE防腐層坡口處，不應(yīng)涂敷在3PE防腐層搭接區(qū)。

涂敷過程中采用濕膜規(guī)對(duì)涂層厚度進(jìn)行控制，應(yīng)注意管底區(qū)域或其他易涂薄區(qū)域的涂覆。涂敷完成后采用測(cè)厚儀對(duì)底漆0、3、6、9點(diǎn)位厚度進(jìn)行檢測(cè)，不滿足要求處應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)涂。

2.2 施工方式對(duì)比

(1)手工補(bǔ)口工藝采用火焰加熱器對(duì)管口進(jìn)行預(yù)熱?；鹧婕訜崞鲬?yīng)保證均勻地加熱整個(gè)鋼管表面，避免局部溫度過高破壞底漆性能，預(yù)熱過程中鋼管表面容易產(chǎn)生返銹，此時(shí)應(yīng)重新噴砂。由于大口徑管道鋼管面積較大，加熱后溫度下降較快，因此高寒地區(qū)不建議采用火焰加熱器進(jìn)行預(yù)熱。

(2)雙中頻、中頻紅外機(jī)械化補(bǔ)口工藝采用中頻加熱設(shè)備對(duì)管體進(jìn)行預(yù)熱。啟動(dòng)中頻加熱設(shè)備前，預(yù)先檢查各冷卻系統(tǒng)是否通暢。中頻加熱器能均勻地加熱整個(gè)鋼管表面且不容易產(chǎn)生返銹，有效提高施工效率，需注意的是結(jié)束加熱后，鋼管表面仍以一定速率升溫，補(bǔ)口施工前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中頻加熱情況進(jìn)行施工前試驗(yàn)(PPT)。

3 熱收縮帶收縮、回火

3.1 質(zhì)量控制

熱收縮帶安裝前進(jìn)行外觀檢查，表面應(yīng)無(wú)麻坑、無(wú)裂紋、無(wú)氧化變質(zhì)等現(xiàn)象，膠層應(yīng)無(wú)裂紋，內(nèi)襯護(hù)膜應(yīng)完好，且應(yīng)有明確的標(biāo)識(shí)(生產(chǎn)廠商、產(chǎn)品名稱、材料規(guī)格等)，安裝時(shí)才能將熱收縮帶從小包裝中取出。

熱收縮帶安裝前，底漆和3PE搭接區(qū)表面應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，溫度用經(jīng)校準(zhǔn)的紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)在管口頂部和時(shí)鐘2點(diǎn)、10點(diǎn)處放置支撐塊，避免熱收縮帶與管口粘連。

用火焰加熱器烘烤熱收縮帶有搭接線的一端，待熱熔膠熔融粘結(jié)在補(bǔ)口處，用手撫平并用壓輥滾壓實(shí)端部。熱收縮帶的中點(diǎn)應(yīng)與焊縫對(duì)齊，并確保兩側(cè)搭接寬度相同，避免收縮后出現(xiàn)一側(cè)搭接長(zhǎng)度不夠的現(xiàn)象，沿軸向齊邊緣安放膠條。

用火焰加熱器加熱熱收縮帶另一端熱熔膠使其軟化，繞包鋼管后端部搭接在搭接線上，避免熱收縮帶傾斜，用手抹平并用壓輥壓實(shí)端部，熱收縮帶周向搭接寬度不小于80 mm。

將固定片輕微加熱后對(duì)折，膠面朝外，將對(duì)折的固定片輕貼在熱收縮帶端部，上沿與固定片搭接線對(duì)齊，翻開固定片的一邊用火焰加熱器烘烤至使膠面軟化、發(fā)亮且充分熔化后安裝固定片，并用聚四氟輥輪壓平。

采用不同的施工方式對(duì)熱收縮帶進(jìn)行收縮回火，回火過程中宜用經(jīng)校準(zhǔn)的紅外線測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)搭接區(qū)及管體基材表面溫度，回火溫度應(yīng)達(dá)到APS要求，同時(shí)輔助用指壓法檢查整個(gè)補(bǔ)口區(qū)域膠層流動(dòng)性及熔融情況，手指壓痕應(yīng)自動(dòng)消失，在保證內(nèi)層膠充分熔化同時(shí)觀察基材表面回火情況。將配套膠條用火焰加熱器安裝在固定片周向兩端，并與熱收縮帶溢出的膠成整體。

3.2 施工方式對(duì)比

(1)手工補(bǔ)口工藝采用火焰加熱器烘烤熱收縮帶進(jìn)行收縮、回火。采用火焰加熱器均勻烘烤熱收縮帶，從中間向兩邊收縮，加熱至兩邊與管體無(wú)縫隙完全包覆到管體及搭接區(qū)表面，再整體烘烤，以確保熱收縮帶均勻且充分收縮。收縮過程中火焰移動(dòng)烘烤，不能停留在一個(gè)位置導(dǎo)致基材烘烤過度，過程中采用聚四氟輥輪趕壓驅(qū)除熱收縮帶下的氣泡，應(yīng)使熱收縮帶表面無(wú)皺折、無(wú)氣泡、無(wú)空鼓。大口徑管道補(bǔ)口加熱面積較大，加熱時(shí)間較長(zhǎng)，且不能保證每個(gè)點(diǎn)位烘烤均勻，因此高寒地區(qū)不建議采用火焰加熱器進(jìn)行回火。

(2)雙中頻補(bǔ)口工藝采用火焰加熱器烘烤熱收縮帶進(jìn)行收縮。收縮過程與手工補(bǔ)口工藝相同。熱收縮帶完全收縮后，應(yīng)采用中頻加熱器繼續(xù)對(duì)熱收縮帶進(jìn)行加熱回火，在保證內(nèi)層膠充分熔化同時(shí)觀察基材表面是否起皺。中頻加熱回火完成后，移開中頻加熱器，用火焰加熱器對(duì)搭接部位進(jìn)行補(bǔ)充加熱，使搭接區(qū)熱熔膠充分熔化。在熱收縮帶表面尚柔軟時(shí)，趁熱輥壓排氣和外觀表面整理，趕氣泡過程中，實(shí)時(shí)用火焰進(jìn)行回火補(bǔ)償以便于驅(qū)趕氣泡。

中頻加熱器進(jìn)行回火可使補(bǔ)口表面均勻加熱，適用于大口徑高寒地區(qū)的管道補(bǔ)口，但由內(nèi)而外的加熱方式容易使回火升溫不可控，導(dǎo)致熱收縮帶基材表面起皺，補(bǔ)口施工前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中頻加熱情況進(jìn)行PPT。補(bǔ)口搭接區(qū)部位在中頻回火時(shí)無(wú)法加熱，因此撤中頻后的火焰加熱器補(bǔ)充回火至關(guān)重要。

(3)中頻紅外機(jī)械化補(bǔ)口工藝采用紅外加熱器對(duì)熱收縮帶進(jìn)行環(huán)向收縮、回火。啟動(dòng)紅外加熱器，當(dāng)熱收縮帶中間環(huán)向收縮完全，再逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展加熱收縮，直至收縮帶兩邊與管體無(wú)縫隙，完全包覆到管體表面。熱收縮帶完全收縮后，應(yīng)采用紅外加熱器繼續(xù)對(duì)熱收縮帶進(jìn)行加熱，待膠層充分熔融后，方可撤去紅外加熱器。紅外加熱時(shí)注意觀察固定片搭接區(qū)兩側(cè)，必要時(shí)可輥壓搭接區(qū)。紅外加熱器加熱完畢，撤去紅外加熱器，用火焰加熱器對(duì)搭接區(qū)處熱收縮帶進(jìn)行周向烘烤2～3 min，同時(shí)用聚四氟輥輪輥壓排除熱收縮帶下固定片處、焊縫處、PE層坡口處的氣泡。紅外加熱器進(jìn)行收縮回火可使補(bǔ)口表面受熱均勻，適用于大口徑高寒地區(qū)的管道補(bǔ)口，但收縮回火時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)降低施工效率。

4 結(jié)語(yǔ)

手工補(bǔ)口方式并不適用于大口徑高寒地區(qū)的管道補(bǔ)口，雙中頻、中頻紅外機(jī)械化補(bǔ)口方式在大口徑管道補(bǔ)口方面各有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)補(bǔ)口施工質(zhì)量也是影響補(bǔ)口質(zhì)量的主要控制因素。總之，在補(bǔ)口施工過程中根據(jù)施工環(huán)境條件應(yīng)正確選擇補(bǔ)口方式，對(duì)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格控制均能有效提升管道使用壽命和運(yùn)行情況，減少腐蝕，把好埋地在役管道質(zhì)量的最后一關(guān)。