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1、新型内防腐管材 工艺技术介绍,北京华子龙技术有限责任公司 二零壹壹年十壹月二十八日,多年来，油田注水井使用的防腐油管一直采用环氧酚醛清漆浸涂工艺生产，集输管线通常由于焊接造成内涂层损伤，造成局部腐蚀由点及面，很多集输管线内防腐基本不做防腐。由于工艺的局限性，常规涂层油管在使用中存在着许多问题，其中最为严重的就是涂层附着力差，易脱落。有的注水井涂料油管下井仅一年,内外涂层就全部脱落，甚至在有些腐蚀严重的井上，管串下井几年后就没法起出来。另外，近年来，在分层注水井中多次出现因防腐油管涂层脱落卡死配水器或涂料垂滴堵塞注水嘴现象，不但增加了油田措施费用，也直接影响到注水效果，大大影响油田产能，所以说原
2、有的防腐油管生产工艺已经不能满足当前注水工艺技术要求，实现技术的升级换代已经非常必要。,一、 基本情况介绍,1.1项目的提出,1.2方案的选择,从2004年3月开始，我公司组织专门人员对新型油套管防腐工艺方案进行了选择论证。先后对国内各油田应用比较多的镍磷镀防腐技术、真空渗氮防腐技术、环氧粉末静电喷涂技术、液态涂料无气喷涂技术、玻璃钢和不锈钢内衬防腐技术等进行了广泛的对比研究，根据对中石油、中石化、中海油有关专家的意见和建议，经过考察和论证，最终我们研发了国际和国内先进的“液态涂料高速旋转喷涂技术”，对油套管及集输管道内表面进行内防腐。 目前大庆、长庆、新疆油田也在应用该技术，所以普遍认为该工
3、艺技术先进，使用效果好，性价比高，产品也经过了国内各大油田的实践检验，是管道防腐技术发展的方向。,二、液态高速旋转内防腐工艺技术介绍,2.1工艺基本流程 涂料检测管材备料清理丝扣上护丝内壁喷砂除砂尘第一道内壁喷涂常温漆膜固化第二道内壁喷涂常温漆膜固化检验成品合格打标识打包。 不合格修补或返工 现场焊接补口工艺流程根据现场焊接作业管径确定工艺装置及流程。,2.2内防腐工艺技术的基本设备组成,内喷砂系统,内喷涂系统,无线遥控内补口系统,2.3新工艺的主要特点,1、表面处理工艺先进，适应管径 73-325，长度9-11米管材，达到Sa2.5级别 2、喷涂工艺先进，表面光滑，厚度均匀，无漏喷、流挂 ，
4、一次成膜最厚达到250um； 3、涂料性能先进，比不做防腐涂层管道提高寿命3-5年； 4、质量控制系统完善，保障出厂产品合格率98%以上； 5、现场无线遥控补口工艺适应管径范围广，适应涂料范围广，补口后涂层与原涂层一致，提高管道使用寿命。,2.4内防腐技术生产能力设计表,2.5.1内喷砂系统原理 内喷丸除锈生产线的工作原理是以压缩空气为动力，以钢砂等为磨料，对旋转的管道内壁表面进行喷射处理，从而达到除锈的目的，为下一步管道内壁喷涂防腐涂料做出必要的准备工作。 内喷砂除锈线可多根钢管同时作业，根据管径的不同，可一次同时处理14根钢管。针对不同的管径配置不同的喷砂枪数量，并选用不同的喷砂枪型号。喷
5、砂作业时，钢管旋转，喷砂枪在钢管内只做往复直线行走。该除锈线为环保型生产线，喷砂时在工位两端设置有前后两个密闭室，减少了车间内的噪音和粉尘的污染，同时，密闭室内的磨料及粉尘通过分离器及除尘系统进行分离，粉尘通过除尘器集中收集，达标后的尾气排出车间外；分离后的磨料进入自动回收系统重复使用，新磨料和回收后的磨料可经提升机对喷砂罐进行定时自动加砂、补砂。,2.5主要设备技术原理及特点,2.5.2内喷砂系统特点 优质的表面处理能力，清洁度达到Sa2.5级，符合GB/T8923-1998标准； 采用国内外先进的箱式密闭喷砂技术，达到了集中除尘及降低生产车间噪音的功能，改善了操作车间的环境； 采用变频自动
6、化控制技术，操作稳定、简便，可靠性高； 该工艺方案适用管径范围宽，并可多根管同时作业，提高了功效； 全撬装式设计，拆装灵活、方便。 采用PLC控制系统，整个生产线的自动化操作程度高。,内喷砂设备图,内喷砂设备图,图一：管道内喷砂设备 图二：喷砂机,图三、喷砂机平台 图四、旋转工作台 图五、219喷砂枪头,2.5.3内喷涂系统原理 内喷油管停留在待喷区内，内喷枪杆在内喷小车的带动下进入到油管内部，到达另一端停下，内喷枪杆为中空结构，分别供给涂料和压缩空气，内喷枪为一特制高速旋转马达，马达顶部为一特制旋杯，在枪杆以一定速度退出时，气动马达高速旋转，内喷涂料从旋杯中高速抛出、雾化，喷射在油管内表面，
7、达到内喷涂的目的。油管的两端设有移动吸风罩，对过喷漆雾、废气进行收集，达标空气通过烟囱排入大气。,2.5.4内喷涂系统特点 采用国内特有技术生产的马达及特制旋杯，可保证内壁涂层漆膜均匀，附着力强，涂层提高管道寿命3-5年； 可喷涂粘度达到15000mpa.s的高粘度涂料，涂料适应范围广； 内防腐后管材寿命提高3-5年； 采用先进的扶正系统，喷杆受力均匀，可靠性强、安全性高； 内喷涂系统的控制可自动，也可手动，适应管径范围广，73325mm ； 可做全撬装式设计，拆装灵活、方便。,超高速旋转喷涂技术在西安长庆防腐管道公司的应用,内喷涂独立车间,内喷涂设备图,6：内喷涂小车 图7：管道内喷枪及扶正
8、器,图8：大小口径钢管内喷涂效果图,油管内壁效果图,内外壁处理后的成品,2.5.5无线遥控内补口系统原理及特点 无线摇控管道内补口车，可实现一次补口距离达300米以上远距离作业，车体上自带定位装置、表面清理装置和涂敷装置。可采用双组份喷涂补口模式，可适用于无溶剂类涂料的补口施工，不用烘干，常温固化后的防腐涂层与内壁涂层形成整体的防腐层，实现管道整体防腐的功效。小车进入管道内壁一定长度后，自动定位清理焊口破损涂层表面，清理后由涂敷装置进行喷涂受损的前后300mm范围的管道，清理后，小车退行至下一个焊口重复补口。,2.5.6无线遥控内补口系统特点 设备自带表面处理机构，一次补口喷涂成功，不影响管道
9、焊接施工； 一次爬行距离达200-300M，补口效率较高； 防腐涂层提高管材寿命3-5年以上； 涂料适应性强，可喷涂双组份涂料； 本系统自动控制能力强，自控元件选用进口或国产优质元件，可靠性强。 适应管径范围广，喷嘴位置可根据管径大小调节间距，并方便清洗、调节、更换。 适应管径189325mm,250-450mm的管道内补口设备,550mm以上的管道内补口设备,三、工序详细介绍,3.1原材料进厂检验 油管检验 检测油管有无弯曲、变形；丝扣是否完好。 涂料检验 涂料进厂时必须有涂料厂家的质量检测报告、使用说明书、出厂合格证并标明生产日期及有效期；然后再由我公司质检部根据涂料检验标准，检测涂料的附
10、着力、硬度、柔韧性、耐腐蚀等指标。 磨料检验 检测磨料的粒径分布、硬度、机械杂质等指标。,3.2丝扣清洗及戴工艺护丝,丝扣清洗 成品油套管出厂时，丝扣上涂有丝扣密封脂。在涂装过程中，油管进入喷涂之前，必须用丝扣清洗液去掉这些油脂，以防在高温下炭化在丝扣上。 质量标准：无可见油污、杂质，呈金属本色。 检测方法：目测。,戴工艺护丝 其作用一是在喷砂抛丸及喷涂的过程中，有效保护丝扣的工作面；二是使丝扣的非工作面在喷涂时能喷上涂层。,磨料（棕刚玉）在干燥的压缩空气携带下，从硬质合金喷嘴喷出，以一定速度喷向被处理的钢材表面，以除去表面的氧化皮、铁锈和其他污物，整个过程是自动控制的。 质量要求： 洁净度：
11、达到Sa2.5级。 锚纹度：45um-75um。,3.3内喷砂,先进的表面处理工艺,内喷砂设备,表面处理后工件上残留有少量灰尘、丸粒和其他杂物，需用清洁、无油的压缩空气吹净，以免影响涂料在基材的附着力。 质量控制： 外观：达到表面无灰尘和杂物。 检测方法：目测。,3.4吹灰,内喷涂采用的是高速旋转喷涂技术，利用超高速气动马达带动旋杯旋转，使高度雾化的涂料微粒借助巨大的离心力，射向工件表面，形成高质量的厚膜涂层。 喷涂设备的核心部件是喷枪和喷头，涂料中加入添加剂并经充分搅拌后，由涂料泵打入喷枪内管，压缩空气通过管线进入喷枪外管并推动空气马达以20000-40000r/min的转速带动旋杯超高速旋
12、转。,3.5内壁喷涂,喷枪内管与喷头中的供料管相连，涂料经供料管射入高速旋转的旋杯，并通过其密集的小孔得到高度雾化，从而在管道内壁形成一层十分均匀的光滑的漆膜。 计算结果表明，漆滴离开旋杯时的线速度可达47m/s左右，若一颗漆粒的质量为10ug，则该漆粒对管壁的冲击力约为22N，因此，漆粒可以借助于自身的巨大的冲击力而嵌入到管壁锚纹的各个部分，使涂层具有良好的附着力。,质量要求： 外观：无流挂、气泡、漏喷及缩孔等缺陷。 厚度：湿膜厚度 120um-140um范围之间（用湿膜测厚仪进行检测）。,一流的内喷涂技术,3.6第一道涂层固化后第二道内壁喷涂（可选） 3.7最终固化 3.8漏点检测 通过在
13、线漏点检测设备，来判断内壁涂层是否存在漏点、针孔、缩孔等缺陷。,完善的质量控制手段,湿膜测厚仪,漏点检测,完善的质量控制手段,3.9最终检验 质检部结合在线检测的情况，对产品的外观、涂层厚度进行严格检测，指标合格后方能出厂。,齐全的质检仪器,完善的质量控制手段,完善的质量控制手段,齐全的质检仪器,完善的质量控制手段,齐全的质检仪器,漆膜柔韧性测定器,四 新型内涂层防腐工艺技术与旧工艺对比,浸涂油管防腐技术,新型油管防腐技术,目前，很多油田使用的防腐油管全部采用环氧酚醛清漆浸涂技术，该项技术于70年代引进，工艺流程如下：,4.1浸涂油管防腐技术,由于国内并无该类防腐油管的质量标准，我们采用了试验
14、条件更为苛刻的SY/T 0544-2004 石油钻杆内涂层技术条件进行评价。,新老防腐油管涂层外观对比（左为旧工艺，右为新工艺）,4.2外观及涂层厚度分布,表1 两种产品涂层厚度分布比较,经过分析表明： 从内壁涂层厚度来看，新工艺技术产品平均厚度远大于老产品的厚度，这样可以大大增强涂层的防腐蚀能力；从均匀程度来看，新产品涂层厚度的偏差明显小于老产品，涂层的均匀度最好。,我公司建设的油管防腐生产线生产的防腐油管应用到长庆油田效果明显，下图是我公司防腐技术生产的高粘度重防腐油管与一般防腐油管使用半年后的效果对比：,为了更好的评价新产品性能，我们把新产品分别送到了中国石油天然气集团公司管材研究所以及
15、长庆油田公司油气工艺研究院进行了质量检测。,4.3性能指标,中国石油天然气集团公司 管材研究所检测结果,在涂层管上截取约30mm长管体,并均匀切割成六个试样，将试样除涂层以外的所有面用环氧树脂密封，以保证介质不从涂层和管壁之间浸入。然后将三个平行试样相互绝缘安装在特制的试样架上后置于腐蚀介质中。腐蚀介质模拟长庆油田水样配制，具体为：矿化度52g/L、Mg2+Ca2+ 8g/l、Cl- 30g/l 、pH=5.5。试验在美国Cortest公司生产的静态高压釜中进行。试验前通N2除氧两小时后，将高压釜密封，升温升压。试验温度为148，采用N2使釜内压力维持在70MPa,试验时间16h。试验结束后，
16、将釜体自然冷却到93缓慢降压，然后以均匀的速度在1530min内降至常压。将试样取出，用清水冲洗，立即进行相关的测试。,1、高温高压实验,高温高压实验 试验前对试样进行外观检查，涂层均匀、光滑，未发现气泡等现象。试验结束后，将试样从釜内取出，立即进行外观检查，涂层未发现气泡或疏松现象。,1、高温高压实验,在涂层管子截取100mm长管体，并等分切成两半，将3个平行试样放入容器，加纯净水将其淹没，加盖放入烘箱内，加热75，并恒温48h。取出趁热用撬剥法进行附着力测试。,2、附着力测试,试验结束后按SY/T 0442-1997标准附录B钢质管道熔结环氧粉末内涂层附着力试验方法对涂层附着力测试的结果为1级（最高级）,2、附着力测试,沿管体纵向截取三个宽为20mm，标距为50mm的拉伸试样，在MTS880试验机上对试样进行拉伸试验，拉伸至0.2后卸载。观察试验后的涂层是否有起泡、剥落、片状脱落和涂层开裂等现象。,3、拉伸试验,沿管体纵向截取三个18525mm的
