絕緣接頭質(zhì)量控制和常見(jiàn)問(wèn)題分析

王冬林，趙晗君，蔡 雷，黃 偉，杜海海，李海生

(1.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，陜西西安 710077；2.北京隆盛泰科石油管科技有限公司，北京 100101；3.西安長(zhǎng)立油氣工程技術(shù)服務(wù)有限公司，陜西西安 710065)

0 引言

絕緣接頭是一種特殊的管道接頭，應(yīng)滿足管道的強(qiáng)度性能、密封性能以及電絕緣性能要求[1-2]。絕緣接頭主要應(yīng)用于輸油、輸氣管道，在長(zhǎng)輸管線中起著密封、防止發(fā)生電化學(xué)腐蝕的保護(hù)作用[3]，在左法蘭、右法蘭和固定套之間填充絕緣件、密封件，形成絕緣密封的雙重功能結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)焊接將密封件、絕緣件包裹在密閉空間里，從而保證了絕緣接頭的絕緣性能，又提高了絕緣接頭抗壓能力。絕緣接頭工作原理是通過(guò)絕緣件和絕緣填料實(shí)現(xiàn)絕緣接頭兩端管道的電絕緣功能。絕緣接頭廣泛適用于長(zhǎng)輸鋼管的陰極保護(hù)系統(tǒng)[4]，但需解決現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量和安全問(wèn)題。

1 絕緣接頭產(chǎn)品介紹

絕緣接頭主要由左右法蘭、固定套、密封件、絕緣件、絕緣填料等組成，絕緣接頭結(jié)構(gòu)及零部件示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 絕緣接頭結(jié)構(gòu)及零部件

左右法蘭、固定套：鍛件的材質(zhì)應(yīng)滿足產(chǎn)品工作條件和機(jī)加工要求，并與相連管道保證屈服強(qiáng)度一致或相近；

密封件：材質(zhì)為氟橡膠，應(yīng)采用低吸水性、高抗壓強(qiáng)度、良好的彈性和電絕緣性能材料，應(yīng)與工作壓力、工作溫度相適應(yīng)；

絕緣件：包括絕緣板和絕緣管，材質(zhì)一般為環(huán)氧層壓玻璃布板，應(yīng)在輸送介質(zhì)中具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性，應(yīng)在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)不發(fā)生可見(jiàn)的性能變化；

絕緣填料：材質(zhì)一般為環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑，固化后電阻不應(yīng)小于500 MΩ。

2 絕緣接頭制造和檢驗(yàn)流程

2.1 絕緣接頭制造流程

絕緣接頭制造流程為：絕緣接頭原材料驗(yàn)收—各零部件機(jī)加工—左右組件組焊—絕緣接頭壓裝—絕緣填料填充—固定套與左組件組焊—熱處理—噴砂—包覆層安裝—涂漆—包裝、入庫(kù)—發(fā)運(yùn)。

2.2 絕緣接頭檢驗(yàn)流程

絕緣接頭檢驗(yàn)流程如下：

(1)原材料理化試驗(yàn)復(fù)檢；

(2)無(wú)損檢測(cè)：包括左右組件環(huán)焊縫射線檢測(cè)，固定套與左組件組焊超聲檢測(cè)，水壓加彎矩后滲透、超聲檢測(cè)等；

(3)壓力測(cè)試：包括水壓試驗(yàn)、水壓加彎矩試驗(yàn)、水循環(huán)試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)；

(4)漆層粘接力測(cè)試；

(5)成品外觀尺寸檢查；

(6)電絕緣性能測(cè)試。

3 各工序質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 原材料驗(yàn)收

絕緣接頭原材料包括鋼管、左右法蘭鍛件及固定套鍛件，鋼管和鍛件復(fù)檢重要，復(fù)檢項(xiàng)目及要點(diǎn)如下：

(1)鋼管復(fù)檢項(xiàng)目：按GB/T 9711要求檢查質(zhì)量證明文件、標(biāo)識(shí)、外觀、外徑、壁厚、內(nèi)徑、不圓度等參數(shù)；

(2)左右法蘭、固定套鍛件復(fù)檢項(xiàng)目：按相應(yīng)鍛件標(biāo)準(zhǔn)檢查質(zhì)量證明文件、標(biāo)識(shí)、外觀、機(jī)加工尺寸、坡口滲透、整體超聲等。

控制要點(diǎn)：外觀良好、標(biāo)志齊全、質(zhì)量證明文件合規(guī)、尺寸及無(wú)損檢測(cè)符合要求。

3.2 各零部件機(jī)加工

絕緣接頭機(jī)加工零部件包括左右法蘭、固定套、絕緣件等，零部件機(jī)加工質(zhì)量和尺寸控制是絕緣接頭裝配實(shí)施的前提，零部件機(jī)加工和尺寸檢測(cè)見(jiàn)圖2。

圖2 零部件機(jī)加工及尺寸檢測(cè)

質(zhì)量控制要點(diǎn)：機(jī)加工后外觀、尺寸應(yīng)符合圖紙要求。

3.3 左右組件組焊

左右法蘭與左右短管焊接組成左右組件，左右組件組焊及焊接參數(shù)見(jiàn)圖3。

圖3 左右組件組焊及焊接參數(shù)

質(zhì)量控制要點(diǎn)：組焊工藝、焊接材料、溫度控制等的檢查。

3.4 絕緣接頭壓裝

絕緣接頭壓裝是保證絕緣接頭性能的重要工序，壓裝質(zhì)量直接影響絕緣接頭的絕緣和密封性能。絕緣接頭壓裝過(guò)程見(jiàn)圖4。

圖4 絕緣接頭壓裝過(guò)程

質(zhì)量控制要點(diǎn)：壓裝壓力、壓裝后間隙等。

3.5 固定套與左組件組焊

固定套與左組件組焊是將密封件、絕緣件等零部件完全封閉在絕緣接頭內(nèi)部的過(guò)程，固定套與左組件組焊過(guò)程見(jiàn)圖5。

圖5 固定套與左組件組焊過(guò)程

質(zhì)量控制要點(diǎn)：組焊工藝、焊接材料、溫度控制等的檢查。

3.6 焊縫熱處理

對(duì)于小口徑絕緣接頭焊縫通常采用整體退火消除應(yīng)力處理，對(duì)于大口徑絕緣接頭一般采用熱處理帶進(jìn)行局部退火消除應(yīng)力處理。

質(zhì)量控制要點(diǎn)：工藝控制(溫度、保溫時(shí)間);熱處理后測(cè)量焊縫、管體、鍛件硬度應(yīng)符合要求。

3.7 噴砂、包覆層安裝、涂漆、包裝及發(fā)運(yùn)

噴砂是為了包覆層安裝緊密貼合以及滿足涂漆的附著力要求，包裝一般采用木箱的形式，可以防止吊裝和路途中的磕碰。

質(zhì)量控制要點(diǎn)：除銹等級(jí)，漆層質(zhì)量證明文件、外觀、厚度，銘牌內(nèi)容，包裝、運(yùn)輸方案，發(fā)運(yùn)磕碰、固定與擺放等。

3.8 檢驗(yàn)

3.8.1 焊縫質(zhì)量控制要點(diǎn)

絕緣接頭焊縫包括左右組件環(huán)焊縫以及固定套與左組件組焊環(huán)焊縫，焊縫質(zhì)量控制要點(diǎn)見(jiàn)表1。

3.8.2 壓力測(cè)試質(zhì)量控制要點(diǎn)

絕緣接頭壓力測(cè)試包括水壓強(qiáng)度試驗(yàn)、水壓加彎矩試驗(yàn)、水壓循環(huán)試驗(yàn)以及氣密性試驗(yàn)，壓力測(cè)試質(zhì)量控制要點(diǎn)見(jiàn)表2。

3.8.3 其他檢驗(yàn)項(xiàng)目控制要點(diǎn)

除了焊縫以及壓力測(cè)試，絕緣接頭其他檢驗(yàn)項(xiàng)目質(zhì)量控制要點(diǎn)見(jiàn)表3。

表1 左右組件環(huán)焊縫以及固定套與左組件組焊環(huán)焊縫質(zhì)量控制要點(diǎn)[4-6]

表2 壓力測(cè)試質(zhì)量控制要點(diǎn)[4]

表3 其他檢驗(yàn)項(xiàng)目質(zhì)量控制要點(diǎn)[5-7]

4 常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

4.1 嚴(yán)密性試驗(yàn)泄漏

關(guān)于嚴(yán)密性試驗(yàn)泄漏問(wèn)題，主要原因如下：鋼制短管、鍛件質(zhì)量(采購(gòu)質(zhì)量、入廠是否按要求復(fù)檢)；焊縫質(zhì)量(焊接工藝評(píng)定、焊接工藝是否合理，是否嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝)；密封件、絕緣件質(zhì)量，特別要注意低溫密封件不能用常溫密封件代替；絕緣填料注入、壓裝工藝質(zhì)量。

4.2 其他潛在質(zhì)量問(wèn)題

接頭使用的油漆，技術(shù)要求通常無(wú)標(biāo)準(zhǔn)要求，工廠采購(gòu)的油漆長(zhǎng)期防腐性能待確定；絕緣性能受溫度影響大，具體影響程度需進(jìn)一步評(píng)價(jià)。

5 應(yīng)用實(shí)例

5.1 某工廠質(zhì)量控制應(yīng)用實(shí)例

某工廠依據(jù)本文提出的絕緣接頭生產(chǎn)和檢驗(yàn)流程、各工序質(zhì)量控制要點(diǎn)、常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題等對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制，建立了相應(yīng)完善的質(zhì)量控制措施。2016年至2020年絕緣接頭產(chǎn)品合格率顯著提升，一次合格率從2016年的80%提高到2020年的95%以上。

5.2 氣密性試驗(yàn)泄漏應(yīng)用實(shí)例

針對(duì)在某廠采購(gòu)的絕緣接頭出現(xiàn)的氣密性試驗(yàn)泄漏現(xiàn)象，從鋼制短管、鍛件質(zhì)量，焊縫質(zhì)量，密封件、絕緣件質(zhì)量，絕緣填料注入、壓裝工藝質(zhì)量等方面進(jìn)行了原因分析，最后綜合分析原因?yàn)椋好芊饧捎谕鈴狡?、U 型結(jié)構(gòu)邊緣寬度控制不均勻并且肖氏硬度偏高造成絕緣接頭壓裝時(shí)，采取同樣大小的壓裝力造成密封件損壞，另外該臺(tái)絕緣接頭進(jìn)行了水壓加彎矩試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)絕緣接頭中間部分形成彎曲效果，進(jìn)一步加強(qiáng)了密封件的損壞程度，造成氣密性試驗(yàn)泄漏。

6 結(jié)束語(yǔ)

絕緣接頭作為長(zhǎng)輸管線重要設(shè)備，在石油、天然氣、礦漿等管道中應(yīng)用廣泛，但在輸氣管線站場(chǎng)出現(xiàn)過(guò)多起由于絕緣接頭泄漏導(dǎo)致的事故，要求加強(qiáng)絕緣接頭質(zhì)量控制。

為了加強(qiáng)絕緣接頭質(zhì)量控制，本文從絕緣接頭產(chǎn)品介紹、制造和檢驗(yàn)流程、各工序質(zhì)量控制要點(diǎn)、常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題等方面進(jìn)行了介紹，提出了絕緣接頭質(zhì)量控制要點(diǎn)及方法，并應(yīng)用于某工廠質(zhì)量控制、氣密性試驗(yàn)泄漏實(shí)例，驗(yàn)證此方法可靠。

目前，絕緣接頭質(zhì)量控制缺乏檢測(cè)方法，僅能從外觀、尺寸、絕緣性能、壓力測(cè)試等方面進(jìn)行驗(yàn)收，不能完全有效控制產(chǎn)品質(zhì)量，工廠質(zhì)量控制應(yīng)從絕緣接頭各生產(chǎn)、檢驗(yàn)工藝出發(fā)，建立完善、健全的質(zhì)保體系。

絕緣接頭缺乏完善的設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)使用效果反饋少，不能保證絕緣接頭設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量，應(yīng)完善絕緣接頭設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)。