勝利埕島油田海底管道內(nèi)壁防腐補(bǔ)口技術(shù)探索

王智曉

(中國石化勝利油田分公司安全環(huán)保處，山東東營 257000)

1 埕島油田海底管道簡介

埕島海區(qū)是位于黃河三角洲前緣、渤海灣中東部南岸的極淺海海域，截止到2006年埕島油田已建成為300萬噸級(jí)的淺海大油田。埕島油田從1994年自行研究、鋪設(shè)海底管道，進(jìn)行油氣水的輸送，經(jīng)過20多年，現(xiàn)已建成較為完善的海底管網(wǎng)，已建成管徑大小不一的海底輸油管道、海底輸氣管道和海底輸水管道152條，累計(jì)長度超過310 km。這些錯(cuò)綜復(fù)雜的綜合海底管網(wǎng)成為埕島油田的動(dòng)脈，實(shí)現(xiàn)埕島油田高效生產(chǎn)及輸送，在油田開發(fā)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，為埕島油田的高速發(fā)展和穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

但是管道的腐蝕嚴(yán)重影響油氣管道系統(tǒng)的可靠性及使用壽命，也是造成管道事故、管道泄漏污染的最主要原因。統(tǒng)計(jì)表明總腐蝕穿孔量的90%都來自于管線內(nèi)壁腐蝕。對(duì)于管道內(nèi)腐蝕控制措施，主要有加強(qiáng)輸送介質(zhì)的凈化、在輸送介質(zhì)中添加緩蝕劑、采用耐蝕管材，對(duì)管道內(nèi)壁做內(nèi)襯處理等。而對(duì)管道內(nèi)壁做內(nèi)襯處理是解決各種輸送介質(zhì)管道內(nèi)腐蝕的最方便有效的方法，內(nèi)襯處理首選的就是涂裝涂料技術(shù)，它適用于輸送不同介質(zhì)管道內(nèi)壁的防護(hù)，也是較容易實(shí)現(xiàn)的方法，而如何進(jìn)行防腐補(bǔ)口，保持內(nèi)防腐層的連續(xù)性，是影響管道的內(nèi)壁涂裝技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸，埕島油田在多年的海底管道建設(shè)中對(duì)內(nèi)壁補(bǔ)口技術(shù)進(jìn)行了不斷的探索。

2 補(bǔ)口車內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)

補(bǔ)口車內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)就是由攜帶涂料、除銹設(shè)備和噴涂設(shè)備的補(bǔ)口車進(jìn)入管道內(nèi)部，對(duì)管道對(duì)接焊縫處進(jìn)行涂層補(bǔ)涂，形成連續(xù)涂層的內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)，補(bǔ)口車有遙控和線控2種，補(bǔ)口車在管內(nèi)通過定位攝像頭尋找到焊縫后進(jìn)行除銹、噴涂。

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1機(jī)具、材料準(zhǔn)備

按照管道直徑選擇對(duì)應(yīng)的補(bǔ)口車，并調(diào)試好除銹裝置和噴涂裝置。涂料選擇雙組份環(huán)氧無溶劑涂料，由A、B組分組成，主要以改性環(huán)氧樹脂為主要成膜物，具有良好的粘接力、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，配套固化劑粘度低，固化后涂層具有良好的防腐性能、硬度、韌性和密實(shí)性，并可以通過調(diào)整A、B組分配比獲得合適的使用期和固化時(shí)間。將涂料A組分和B組分按比例分別裝入補(bǔ)口車對(duì)應(yīng)的兩個(gè)料倉里。

2.1.2補(bǔ)口試驗(yàn)

在擬進(jìn)行補(bǔ)口施工的管道上截取一個(gè)管段作為試驗(yàn)段，進(jìn)行內(nèi)補(bǔ)口試驗(yàn)，檢驗(yàn)除銹質(zhì)量和涂層質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的重新進(jìn)行試驗(yàn)，直到合格為止。

2.2 焊縫除銹

補(bǔ)口機(jī)在管內(nèi)行走，通過定位攝像頭找到焊縫后，按下除銹工作按鍵，兩組正、反向高速旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷對(duì)焊縫進(jìn)行除銹，同時(shí)補(bǔ)口機(jī)做往復(fù)慢速運(yùn)動(dòng)，將焊道兩邊60 mm范圍內(nèi)的管道表面上的銹蝕或焊接時(shí)發(fā)生的焊渣清除干凈，其表面除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到GB8923-2011《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》[1]規(guī)定的St2等級(jí)，即徹底手工和動(dòng)力工具除銹，鋼材表面沒有可見油脂和污垢，沒有附著不牢的氧化皮、鐵銹或油漆涂層等附著物。

2.3 焊縫噴涂

當(dāng)完成除銹作業(yè)后，補(bǔ)口機(jī)準(zhǔn)確定位在除完銹的焊縫處，啟動(dòng)噴涂系統(tǒng)的供料泵和旋轉(zhuǎn)噴杯，隨著補(bǔ)口機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將涂料均勻地噴在焊口兩邊100 mm范圍內(nèi)，噴涂幅寬可在120～150 mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，為確保防腐層厚度，可反復(fù)噴涂。

2.4 涂層檢驗(yàn)

外觀檢查，涂層目測檢查，要求表面平整均勻，顏色一致，無流掛、漏涂、針孔、氣泡等現(xiàn)象；厚度檢查，使用涂層測厚儀檢查涂層干膜總厚度，厚度應(yīng)不小于200 μm[2]；漏點(diǎn)檢查，用涂層檢漏儀對(duì)涂層進(jìn)行檢查，以無針孔為合格[3]；粘接力檢查，用鋒利刀刃垂直劃透防腐層，形成邊長約為40 mm、夾角45°的V形切口，用刀尖從切割線交點(diǎn)挑剝切口內(nèi)的涂層，實(shí)干后只能在刀尖作用處被局部挑起或固化后很難將涂層挑起，涂層粘接力檢查合格。

3 玻璃鋼套內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)

玻璃鋼套內(nèi)補(bǔ)口裝置由玻璃鋼保護(hù)套、密封圈、焊接鋼墊圈、隔熱層和異徑管等組成,見圖1。該裝置安裝完成后，由玻璃鋼保護(hù)套和密封圈與防腐涂層組成連續(xù)的防腐結(jié)構(gòu)，達(dá)到防腐補(bǔ)口的作用，玻璃鋼保護(hù)套和密封圈直接與介質(zhì)接觸，承受介質(zhì)壓力、溫度及腐蝕作用，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到管道的運(yùn)行安全、使用壽命。

圖1 玻璃鋼套內(nèi)補(bǔ)口裝置示意

3.1 玻璃鋼保護(hù)套

玻璃鋼保護(hù)套以3201 TDI改性乙烯酯樹脂為基體樹脂、以無堿玻璃纖維為增強(qiáng)材料機(jī)械纏繞制作而成。3201 TDI改性樹脂是以雙酚A型低分子量環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)原料，用丙烯酸和甲苯二異氰酸酯進(jìn)行加成化學(xué)反應(yīng)制得的一種改性環(huán)氧丙烯酸樹脂，3201 TDI改性樹脂分子主鏈和支鏈均有一定含量的雙鍵，并降低了樹脂交聯(lián)分子量，提高了耐腐蝕性。

3.2 密封圈

密封圈采用氟橡膠制做，具有良好的機(jī)械和抗腐蝕性能，長期使用溫度高達(dá)280 ℃，拉伸強(qiáng)度12.9 MPa，扯斷伸長率428%，邵氏硬度74度，壓縮永久變形40%，催化溫度-28 ℃。

3.3 安裝步驟

a)將異徑管安裝在需要對(duì)接的管道兩端，安裝完成后對(duì)焊縫進(jìn)行手工除銹、防腐處理。

b)將玻璃鋼套內(nèi)補(bǔ)口裝置裝配好，“O”型密封圈處涂抹好膠黏劑，利用膠黏劑使玻璃鋼套和管體之間形成比較光滑的密封面，防止腐蝕介質(zhì)進(jìn)入襯套和管線之間的環(huán)形空間，使管道內(nèi)涂層與襯套完整連接，從而保證了內(nèi)涂層的連續(xù)性。

c)將補(bǔ)口裝置順序安裝到管道兩端的異徑管內(nèi)，安裝時(shí)要保護(hù)好“O”型密封圈，以免損傷后影響密封效果。

d)補(bǔ)口裝置安裝完成，管道兩端對(duì)接，進(jìn)行焊接。焊接過程中控制焊接速度，避免焊接產(chǎn)生的高溫?fù)p傷“O”型密封圈，焊接完成后進(jìn)行焊縫檢驗(yàn)、防腐處理。

4 管端不銹鋼噴焊內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)

管端不銹鋼噴焊內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)就是利用不銹鋼優(yōu)良的耐腐蝕性能，預(yù)先在管道兩端噴焊不銹鋼材料，形成不銹鋼防腐層，然后管內(nèi)壁其余部分仍噴涂防腐涂料，最后在管道對(duì)接焊接時(shí)用不銹鋼焊條進(jìn)行打底焊接，這樣管道接口處內(nèi)壁便獲得由不銹鋼涂層、不銹鋼焊縫與防腐涂層形成的連續(xù)、封閉的防腐層，有效地對(duì)管段間對(duì)接焊縫進(jìn)行防腐補(bǔ)口，見圖2。

圖2 內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)示意

4.1 不銹鋼噴焊材料選擇

對(duì)管道擬輸送介質(zhì)成分進(jìn)行分析，選用適宜的不銹鋼管材。

4.2 管端噴焊

在管端內(nèi)壁焊接熱影響區(qū)內(nèi)堆焊不銹鋼金屬合金，底層寬度80 mm，厚度1.3～1.5 mm；覆蓋層寬度50 mm，厚度1.3～1.5 mm。噴焊完成后對(duì)噴焊層進(jìn)行外觀檢查和無損探傷檢驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求。

4.3 管道內(nèi)壁除銹、涂覆

先將管端已進(jìn)行不銹鋼噴焊的管材逐根進(jìn)行內(nèi)壁拋丸除銹，其表面除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到GB8923-2011規(guī)定的Sa2.5等級(jí)，再在內(nèi)壁上噴涂內(nèi)防腐涂料，涂層應(yīng)與噴焊層底層完整搭接，涂層外觀、厚度、硬度和粘接力硬度達(dá)到規(guī)范要求。

4.4 管段對(duì)接焊縫焊接

管段對(duì)接完成，使用不銹鋼焊條進(jìn)行定位焊接和打底焊接，然后使用與管材適宜的焊條進(jìn)行填充和蓋面焊接。焊接完成后對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查和無損探傷檢驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求。

5 結(jié)語

a)補(bǔ)口車內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)主要用于海底管道采用拖管法施工托運(yùn)段陸地預(yù)制時(shí)內(nèi)補(bǔ)口和海底管道采用鋪管船法施工海上鋪管作業(yè)時(shí)內(nèi)補(bǔ)口。補(bǔ)口車內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)用途廣泛，在海底管道托管法施工和鋪管船法施工時(shí)均可應(yīng)用，但補(bǔ)口時(shí)焊縫表面除銹質(zhì)量和涂層噴涂質(zhì)量無法保證。

b)玻璃鋼套內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)主要用于海底管道拖管法施工托運(yùn)段間水平口連接和立管安裝時(shí)內(nèi)補(bǔ)口，使用方便、工藝簡單，但玻璃鋼套安裝時(shí)“O”型密封圈易損壞，影響內(nèi)防腐效果。

c)管端不銹鋼噴焊內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)用途最廣泛，既可用于海底管道托管法施工陸地預(yù)制、海上水平口連接和立管安裝內(nèi)補(bǔ)口，也可用于海底管道鋪管船法施工海上施工及立管安裝補(bǔ)口，并且該補(bǔ)口技術(shù)防腐蝕效果較好，但補(bǔ)口費(fèi)用較高。

[1] GB8923-2011.涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)[S].

[2] SY/T 0066-1999.鋼管防腐層厚度的無損測量方法(磁性法)[S].

[3] SY/T 0063-1999.管道防腐層檢漏試驗(yàn)方法[S].