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1、 资 料 石油规划设计 2 0 0 2 年 5 月 4 1 * 张红兵，男，1 9 7 7 年生，2 0 0 0 年毕业于江苏石油化工学院，获学士学位，现为西南石油学院油气储运工程在读硕士，主要从事管道腐蚀方面的研究。 通信地址：西南石油学院研 2 0 0 0 （1 ）班，6 3 7 0 0 1 张红兵* 刘志林 西南石油学院 张红兵等. 管道内涂层涂敷工艺技术. 石油规划设计，2 0 0 2 ，1 3 （3 ）：4 1 4 4 摘 要 随着我国管道建设事业的发展以及现有管道的腐蚀问题日益严重，管道内壁涂敷引 起了各管道公司的关注。 本文从内涂敷工艺的几个主要方面：涂层选择工艺、 管道内表面预
2、处理、涂敷操作程序及相关的质量检验标准、现场工艺条件的控制、管道内外涂层的联合施工工艺等作 了较为详细的介绍，就目前存在的问题提出了自己的建议和看法。 主题词 管道 涂层保护 涂层方法 内涂层 涂敷 工艺 选择 技术 质量 目前我国天然气管道建设有了较大的发展，已 建成了不同管径和输送压力的主干线几千公里。含 硫、含水、含氯盐水天然气的开采，在天然气田所 占比例越来越大，特别是进入中后期的油、气管道、 气田水管道的腐蚀相当严重。 从 1 9 7 7年石油工程建 设施工专业标准化委员会制定了 S Y / T 0 4 4 2 9 7 钢 质 管 道 熔 结 环 氧 粉 末 内 涂 层 技 术 标
3、准 和 S Y / T 4 0 5 7 9 3 液体环氧涂料内防腐涂层钢管技术 条件两个行业标准以来，对于内涂层技术已进行 了初步研究，取得了一些研究成果。但是国内内涂 层的各项技术还只是处于起步阶段，在技术水平和 应用范围上与国外相比存在较大的差距，特别是长 距离、大口径天然气管道内涂敷及减阻技术，国内 基本上还是空白。现就管道内涂敷技术作一浅显的论述。 1 管道的内涂敷涂层工艺选择 防腐涂料是一种在苛刻的腐蚀条件下防腐性能 优异、使用寿命长的特种涂料。在腐蚀介质中具有 良好的化学稳定性，附着力强，柔韧性好，抗失压 起泡，机械性能（耐磨性、抗冲击性）好等优点，从而使金属减缓腐蚀，延长使用寿命
4、。 针对一种防腐涂料它只能在某种环境中才能发挥其作用，不可能满足各种环境的不同要求，这就 需要根据实际情况，采取“多层异类”结构的涂层 工艺。一般工程施工中，主要采用底漆+ 中间层+ 面漆的结构形式，以期达到比较满意的防腐效果。因 底漆直接与基材金属附着，所以它应具有优良的附 着力；中间层作为底漆和面漆的过渡层，它除了要 与底漆、面漆都具有良好的粘附性能外，还要具有 较强的屏蔽作用；作为外涂层的面漆作用最重要， 不同的使用环境有不同的要求，一般情况下要求面 漆对周围环境和气候有较好的耐腐蚀性。据有关资 料介绍，在潮湿的环境下采用“无机富锌底漆+ 环氧 中间层+ 环氧面漆”工艺的防腐涂层使用寿命
5、可达 1 5 年。但因环氧耐气候性较差，在实际使用中可采 用“无机富锌底漆+ 环氧中间层+ 聚氨脂面漆”这种 组合。 2 内涂敷的主要工艺步骤 目前国内外常用的内涂敷工艺流程为：管道预 热表面处理除尘端部胶带保护无空气喷涂 加速固化检验堆放（储存待运） 。其质量控制的关键为：涂料的选择、表面处理、无气喷涂、干 膜厚度和涂膜固化。 （1 ）钢管内表面的预处理 一个涂层的好坏，取决于它是否能够长期牢固 的附着于金属表面并充分发挥对金属的保护作用。 涂层与金属表面间能否保持良好的附着力，往往取 决于涂料底漆的性能、金属表面状态和表面处理质 量等。而管道表面处理质量是影响涂层寿命的最直 接因素之一。根
6、据近年来工程统计资料表明，在影管道内涂层涂敷工艺技术 4 2 石油规划设计 第 1 3 卷第 3 期 资 料 响涂层寿命的诸因素中，表面处理质量的影响占 5 5 % 。 选择适当的表面处理方式与合理选择涂层工艺同样重要。目前现场常用的钢管内壁预处理有化学 清洗法、物理清洗法等方法。 化学清洗法是一种使用比较早的方法，需要用 大型洗槽将管子依次浸泡在热酸液（常用硫酸） 、热水、磷酸液中进行酸洗除锈，然后用热水漂洗，进 行钢表面中性化处理，再用清管器扫除残渣，通干燥空气将管子风干，主要用于老管道的修复。这种 方法效率比较低、费用高、施工量大，处理后的管壁如果残留微量的酸液会使涂料中的固化剂失效，
7、并且难以保证钢管内表面的锚纹深度（一般涂敷内涂层的钢管内表面处理后的锚纹深度宜在 3 0 6 0 m ） 。因此，化学清洗法不适合大规模的钢管内除锈施工作业。 物理清洗法包括高压水射流清洗、 机械法清洗、 喷砂清洗等。 高压水射流清洗其结构简单， 可装在工程车上， 灵活性强、易操作、效率高，便于现场施工，它是 近年来发展起来的一种新的清洗技术。根据管内壁 附着物不同的情况（如硬质性、黏着性、油性、水 性等）选用不同压力，对水性、油性、黏着性的附 着垢压力一般为 2 0 3 0 M P a （低压力大流量） ，对 硬质垢其压力为 3 0 7 0 M P a （高压力低流量） 。与 化学清洗法比较
8、具有不污染环境， 不腐蚀清洗对象， 清洗效率高及节能等特点。而且可有效去除一些对 化学药剂难溶或不溶的特殊污垢，并能保证管道的 清洗质量。不足之处是设备投资大，复杂结构的管 道需解体清洗，长距离管道需分段清洗。 机械法清洗采用通过驱动力推动旋转机械头部安装的各种类型的钻头、刀具或钢丝刷实现清洗管 道的目的。机械法清洗因清除的污垢不同而有不同结构的装置。 喷、抛丸（砂）清洗是目前国内外普遍采用的 钢管表面预处理技术，它是将一定形状的高速运动 的磨粒喷入管内，磨粒不断冲击管壁以达到清洗的目的。其磨粒的驱动力主要有两种，一种是利用压 缩的高压空气； 另一种是利用高速旋转的离心叶轮。钢管根据需要可以旋
9、转也可以固定不动，而喷头沿 管轴方向运动。 过去国内用于油气输送的钢质管道多采用机械 钢丝刷除锈，但效果远不如喷丸（砂）除锈，难以 达到 G B 8 9 2 3规定的除锈等级， 在不同程度上影响 了涂层与管体的粘结质量。此外，机械钢丝刷除锈 消耗的电力也高于喷丸（砂）法，不能适应新涂层技术的发展。喷砂清洗对小口径短距离管道具有较 高的清洗效率，但对于大口径短距离管道由于进行磨粒冲刷需要大量的压缩空气，为抑制粉尘污染， 干喷砂需配备集尘装置，湿喷砂需在水中添加缓蚀剂以防锈，现场施工不易实现。而对小口径长距离 管道由于压力损失太大，一般也不采用。 现场管道喷磨粒清洗与喷（抛）丸清洗有所不 同，前者
10、磨粒冲击角小（一般为 5 1 0 ） ；磨粒在运行过程中，不断与管壁发生碰撞；磨粒动能在加 速膨胀气流作用下，通过管道基本保持不变；压缩气流使用惰性气体 N2。 （2 ）钢管的内涂敷 除合理的涂层工艺和好的表面预处理质量外， 严格的涂层工艺过程也是确保涂层质量的措施之一。在涂敷过程中，自然因素和人为因素都将给涂 层质量带来影响。施工前，应检查涂料的保质期和 其他使用要求，并按使用说明调整配比，切忌单纯 为施工方便而过多的加入溶剂，这会造成涂膜不均 匀，形成漆柱等现象；室外施工时气温过低，不利 于涂膜流平和固化；气温过高会使涂料中溶剂挥发 过快，造成针孔等缺陷从而影响涂层的致密性，造 成局部破坏
11、而影响寿命；风沙大、灰尘多、雨雪天 气应停止作业，否则涂层质量难以保证。环氧涂料 的环境温度要求大于 1 0 ，相对湿度小于 8 5 % 。 挤压涂敷法是管道现场处理的一种方法，既管 道内表面处理后，泵入两涂敷器之间的涂料，以一 定的挤压力涂在管壁上。在大多数情况下，要获得 1 5 0 3 0 0 m的干膜厚度要涂 3 4层。在两次涂敷 之间应留足够的时间让涂层固化，以防止涂敷器损 坏以前涂好的涂膜。这种方法不需要预制车间，减少了中间环节并避免了补口。但施工工艺复杂，质 量难以控制，因而只适合于小口径短距离管道的施工。 喷涂一般是在钢管厂进行， 主要涂敷新制钢管， 质量易控制、周期短。其喷涂方
12、法主要有空气喷涂、 高压无空气喷涂、静电粉末喷涂、高温离子喷涂等。目前，国外已基本淘汰了空气喷涂装置，取而代之 的高压无空气喷涂占 8 0 % 以上。高压无气喷涂与空气喷涂相比，喷涂后的漆膜质量好、涂层均匀、不 带针眼气孔，能够减少对大气的污染。 对于大口径输气管道内壁液体环氧涂料的喷 涂，主要采用高压无空气型压送涂料的方式。对于 环氧粉末涂料， 国外普遍采用的方法是静电喷涂法， 这种方法的涂料利用率为 8 0 % 9 5 % 。美国标准 A P I 5 L 2非腐蚀性气体输送管道内涂层推荐准则资 料 石油规划设计 2 0 0 2 年 5 月 4 3 和英国天然气工程企业标准 G B E /
13、C M 1都规定应（最 好）采用无气喷涂设备进行内涂敷作业。 综上所述，合理选择涂层工艺，严格处理被涂 物表面和执行正确的操作程序，才能确保工程的防腐质量，更有效的发挥防腐涂料对金属钢管的防腐 作用。 3 内涂层的质量检验 目前，许多国家和企业都制定了自己的管道内涂 层 标 准 ， 如 美 国 石 油 学 会 （ A P I ） 制 定 的 A P I R P 5 L 2 非腐蚀性气体输送管道内涂层推荐准则 ；英国气体理事会（G a s C o u n c i l ）制定的 G I S / C M I 1 9 6 8和 G I C P / C N I标准；荷兰制定的C S 1N标准，法国制定的
14、 R 0 3和 2 0 S 5 0标准；以 及加拿大阿尔伯达干管道公司制定的 C 1标准等。我国石油工程建设施工专业标准化委员会于 1 9 7 7 年制定了 S Y / T 0 4 4 2 9 7 钢质管道熔结环氧粉末内 涂层技术标准和 S Y / T 4 0 5 7 9 3 液体环氧涂料内 防腐涂层钢管技术条件两个行业标准。我国对于 国产液体双组分环氧涂料进行涂敷的管道，其检验 内涂层的质量标准可以参照 S Y / T 4 0 5 7 9 3 液体环 氧涂料内防腐涂层钢管技术条件的有关规定。对 于进口涂料内涂的管道一般主要采用英国天然气工 程企业标准 G B E / C M 1 及 G B
15、E / C M 2 。 根据美国 A P I R P 非腐蚀性气体输送管道内 涂层推荐准则中推荐，钢质管道内涂层的涂层厚 度为 5 0 . 8 5 . 0 8 m ，我国 S Y / T 0 4 4 2 9 7标准中 规定减阻型内涂层厚度为 5 0 m ，这个厚度既能达 到减阻目的，也有比较经济的涂层厚度余量。经检 验不合格的钢管应按标准中所规定的条款进行修补 和复涂，复涂后的钢管经质量检查不合格，不得再涂敷，只能另行使用。 4 现场工艺条件的控制 管道涂敷施工现场，应对管口进行封闭，以免 泥水进入管内。做好现场整平工作，严格按操作规 程拉运预制好的内防腐钢管，以免损坏钢管防腐涂 层。管道组装焊接前，应先用清洁的棉纱或棉布清除管端内、外壁及坡口处，涂有富锌体系底漆的部 位不得有泥土、灰尘、水分及其他杂物，且不得受到破坏。管道组装焊接时，严禁水、泥土、油等其 它杂物进入管内。管段组装焊接后，两端应进行封 闭。管道组装焊接每段长度以 0 . 5 k m为宜，但最长 不得大于 1 . 5 k m （直管段） 。其相邻两焊口（即内 补口位置）距离不得少于 2 . 9 m 。管道必须在内防 腐补口作业完成和补口涂料固化后，经检测合格方 可下沟回填
