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1、中小口径管道内防腐施工工法河北华北石油工程建设有限公司周绍明 倪春江吴 斌 杜 风 赵明法0 前言在长输管道运行过程中，因输送介质中存在各种腐蚀性物质，导致引起管道内锈蚀，进而产生穿孔和泄漏的事故，造成生产停止、环境污染等问题。此外还使钢管内壁表面粗糙，运营费用增加等等，由此损失要数以亿元来计。面对着当前凸现的全球能源危机以及对环境保护意识的不断增强，人们对输送油气钢质管道的内外保护越来越重视。在外防腐技术日臻完善的今天，管道内防腐施工技术开发与应用已经显得至关重要。当前，管道内防腐施工在国内防腐领域来说是一项技术含量高、施工难度大的防腐工艺，它的难点在于管道内防腐机械化预制生产和现场补口工艺
2、技术，其主要问题有：1）如何实现小口径管道内防腐机械化作业？2）怎样提高管道内除锈效率和除锈质量？3）如何保障管道内涂层的涂覆效果？4）如何真正解决长距离管道的内补口问题，确保整体防腐质量？2004年9月我公司中标苏丹三七区FSF项目管道内防腐工程，为此，公司组织了管道内防腐技术的科研攻关，并在该工程中成功应用，得到业主、监理、总包商的高度评价。该项科研成果被评为公司2005年度科技进步一等奖，以该项科研项目为基础展开的创新型QC小组活动荣获了2005年度华北石油管理局QC成果二等奖，关于该项施工技术的论文荣获2006年度石油天然气中心站年会论文评比一等奖。在此基础上，公司组织编制了中小口径管
3、道内防腐施工工法，并在2006年度苏丹三七区FSF项目管道内防腐工程续建工程中取得良好的效果。1 工法特点长久以来，国内内防腐施工技术通常采用的是开放式喷砂除锈和挤涂式涂装和补口，它的弊病在于除锈效率低下、涂层厚度和质量难于保证，特别是焊口处的涂层厚度无法得到保证，已不能适应当前的施工要求。对于高质量、高效率的管道内防腐施工方法，在大口径管道内防腐技术方面，国内各防腐企业研究较早，有个别成功经验。而中、小口径管道内防腐技术还很不成熟，特别是长距离管道内补口，基本上是没有解决的难题。本工法的特点是，摒弃了以人工操作为主的开放式喷砂除锈和挤涂式涂装工艺，厂内预制全部采用机械化操作，极大地提高了施工
4、效率，特别是解决了管道内防腐补口施工中存在的问题。施工时，可以进行焊道的长距离定位、除锈、补口施工，使全部管线内涂层连续、完整，确保管线内防腐整体质量，消除了管道内防腐补口施工难这一瓶颈。在造价方面，由于内喷涂及内补口施工设备均以220V交流电作为工作电源，所有设备在低能耗状态下，即可进行管道内防腐施工，降低了野外组织施工的难度，与其他施工方法相比施工成本较低；在施工安全方面，解决了因开放式喷砂所造成的环境污染及施工安全等诸多问题。总之，此项管道内防腐施工技术具有防腐质量好、生产效率高、补口技术创新、检测手段先进、施工造价低、施工环境优、检测手段先进等显著特点。2 适用范围该工法适用于中、小口
5、径（管径范围为159-508mm）长输管道和油田集输管道的液态涂料内防腐预制和现场补口施工。展开批量生产时，投入的设备经济数量如下：1）建立一条可四根钢管同时除锈的除锈生产线单班可除锈管线1.0-1.5公里；2）在预制厂内建立一条内喷涂生产线，在只采用一套内喷涂作业车情况下，单班生产能力为1.0-1.5公里；3）在采用一套补口设备（包括内除锈、补口、检测）时，每工日可现场补口2公里管线。3 工艺原理本工法分为：厂内预制、现场补口、施工检测3部分。3.1 管道内除锈原理管道内除锈系统由供丸系统、喷丸系统、除尘系统、空气压缩系统、供管系统和电气控制系统组成。主要部件有：提升机、螺旋分离器、螺旋输送
6、器、喷丸室体、运管传动车、喷丸传动车、储气罐、油水分离器、空压机、管线平台等。其工作原理为：由运管小车将钢管放入喷丸室体，喷丸小车带动砂罐前行，同时开启喷丸遥控装置，以压缩空气为动力的钢丸由散枪头喷射到钢管内壁，并由压缩空气带动进入喷丸室体，带粉尘气体通过除尘器排放到大气中；钢丸则由喷丸室底部排放口流入螺旋输送器后，依次通过提升机、螺旋分离器储存在供丸系统内。当喷丸小车行进到钢管管口附近完成内除锈工作时，喷丸小车上的砂罐口则正对供丸系统的排放口，开启气控闸阀进行装钢丸，随后喷丸小车徐徐后退并对钢管进行排气吹扫。当小车推到底部后，打开喷丸室体，通过运管小车将钢管运出，并装入待除锈的钢管，至此完成
7、管线除锈作业。3.2 管道内喷涂原理内喷涂由管道内喷涂车完成，其主要由行走、供料、旋喷和控制四个部分组成。内喷涂车工作时以220V交流电作动力源，在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为20米；工作时所有的操作指令都通过控制箱上的按键来完成，操作人员可直观、准确、方便地进行操作。供料系统由料仓和料泵组成，料仓内的涂料通过电机带动的齿轮泵将其打入旋杯内，旋喷电机以20000r/min以上的旋喷转速，使旋杯内涂料在强离心力的作用下高效率雾化，均匀的喷涂在钢管内表面上，形成优良的防腐层。3.3 管道内补口原理现场补口由管道内除锈小车和喷涂小车来完成。3.3.1 管道内除锈车主要结构由行走、定位、除
8、锈和控制等部分组成。工作时以220V交流电作动力源，行走系统的行走电机通过控制箱在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为300米；定位系统采用CCD定位装置，操作人员通过控制箱上的液晶电视可直观、准确、方便地确定要除锈的位置，开启除锈电机，使钢刷在焊道附近往返打磨，之至达到要求的除锈级别；工作时所有的操作指令都通过控制箱上的按键来完成。3.3.2 管道内喷涂车主要结构由行走、定位、供料、旋喷和控制等五个部分组成。工作时以220V交流电作动力源，行走系统的行走电机通过控制设备在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为300米；定位系统采用CCD定位装置，操作人员通过控制箱可直观、准确、方便地确
9、定要补口补伤的位置；供料系统有料仓和料泵组成，涂料在料仓内通过电机带动齿轮泵将涂料打入旋杯内；通过旋喷电机,旋喷转速在每分钟20000转以上，使涂料通过旋杯在强离心力的作用下高效率雾化，使涂料均匀的喷涂在钢管焊道上；工作时所有的操作指令都通过控制箱上的按键来完成。3.4 管道焊口涂层内检测原理检测小车的主要结构由行走、摄像、灯光、测厚、测厚头旋转伸缩、控制等部分组成。设备工作时以220V 交流电作动力源行走，行走系统的行走电机通过控制系统可在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为300米；定位系统采用CCD定位装置，测厚头通过控制系统可在管内进行360旋转伸缩，操作人员通过控制箱上的液晶电视
10、可直观、准确、方便地确定要检测的位置；工作时所有的操作指令都通过控制箱上的按键来完成。4 工艺流程和操作要点4.1 厂内预制4.1.1施工工艺流程钢管上线钢管内表面预处理管道内吹扫钢管内处理质量检验管端处理漆料配置内壁喷涂固化质量检验标 识储存发放钢管内异物清除图4.1.1-1 施工工艺流程图图4.1.1-2 施工工艺示意图4.1.2操作要点1 钢管内表面预处理1) 钢管上线采用吊车或抓管机将合格的钢管放到施工平台上。2) 钢管内异物清除采用目视的方法检查钢管内有无杂物，如果有应清除干净。3) 除锈作业钢管内表面预处理采用钢管内壁喷丸生产线进行除锈作业，关键控制点为钢管内壁及钢丸必须干燥，气量
11、充足、干燥无油污，通常根据每把喷砂枪的用气量来配备空压机大小，压力必须控制在0.60.7MPa间 ，调节好钢丸流量，这样才能保证有良好的效果。 将钢管由运管小车送入喷丸室内，由喷丸小车将喷丸枪头推进到送进管口处。 启动喷丸装置，当有钢丸喷出时，开动喷丸小车带动喷丸枪头缓慢向前移动，直到将整钢管喷射完毕，关闭喷丸及前进控制。 将喷丸小车缓慢后退，同时开启吹气装置，进行余砂吹扫处理当枪头离开管口后，开启喷丸室盖，用运管小车送出内表面预处理完的钢管后，继续进行下一组钢管的内表面预处理。2 管道内吹扫将内表面预处理完的管线摆放在吹扫线平台，利用压缩空气对 钢管内壁再次进行吹扫，将钢管预处理时遗留在管内
12、的微尘吹扫干净。3 钢管内处理质量检验钢管内表面除锈等级应达到涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GBT89231988中规定的Sa3级。4 管端处理在检测合格的管线两端6080mm范围内涂刷硅酸锌可焊性防锈涂料，干膜厚度为2040m，以预防做完防腐层后的管线在焊接前再次生锈。5 钢管内壁喷涂利用管道内喷涂车对钢管内壁进行喷涂防腐。1) 喷涂前，将配比、熟化好的涂料装进喷涂车的储料仓（涂料必须严格根据厂家的配比要求进行调配），然后把内喷涂车放到钢管内，启动内喷涂车控制箱上行走调速开关，使其行进到钢管的另一端。2) 在管端安装锥形预留段保护套，使喷涂时能在管端留出刷有可焊涂料的预留段。3) 按照规定
13、的工艺参数调整设定好旋喷速度、行走速度和泵料速度，开启内喷涂车的料泵与旋杯旋转机构，待涂料充分雾化后，再开启行走开关使内喷涂车倒退喷涂，完成钢管内壁喷涂作业。4) 涂层质量检测当内防管喷涂完毕后将钢管摆放到操作台静置、晾干，24小时后进行内涂层的外观、厚度的检测，当检测不够厚度时应进行补喷。6 内喷涂施工注意事项1) 有专人操作、保管设备。2) 施工时，喷涂小车要轻拿轻放，旋喷电机的轴及旋杯严禁有任何外力的碰撞，特别是在设备进出管道时要格外小心。 3) 电缆线在施工中和存放地要避免有车辆及器械等的碾压和冲击。4) 设备应存放在阴凉、干燥、通风处，控制箱及车体严禁在太阳下暴晒。5) 喷涂机用完后
14、，应及时进行彻底的清洗，包括料仓、料泵、料管、旋杯以及车身等。较长时间不用时，严禁不清洗、清洗的不彻底或料仓内有剩料。4.2 现场补口4.2.1补口工艺流程图补口准备管道内焊口除锈除锈质量检测管口内喷涂内防腐层质量检测固化验收图4.2.1-1 补口工艺流程图4.2.2操作要点内补口先用管道内除锈车对焊口进行除锈，然后采用管道内补口车进行管道焊口喷涂，待涂层完全固化后采用管道内检测车进行观测、检查。由于所有补口设备均为有线设备，最长爬行距离为300米，爬坡角度30，因而在本工程的具体施工方法为：先由管线施工单位将钢管分别组对成长度为260280米的分段管线，然后在内补口施工时对焊口打磨除锈、喷涂
15、防腐涂料，待所有管段补涂完后,对这些管段的对接焊口进行补口,对一段补一段,以免出现漏涂焊口. 1 管道内焊口除锈利用管道内壁焊口除锈车对焊口内壁利用自带的两个钢丝刷进行正反转两个方向进行除锈。 2 除锈质量检测采用管道内壁检测车进行检测，检测方法：将检测车放进管道内，寻找到焊口位置后对管道焊口内壁的除锈情况通过信号传输到监测器的屏幕上，并与标准中St3级的图片进行比较，除锈效果应符合要求。3 焊口内喷涂利用管道内补车通过车上自带摄像头对焊口进行定位、喷涂。施工方法及工艺与管道内喷涂车相同。4 内防腐层质量检测涂层固化后，采用管道内壁检测车进行检测，检测方法：将检测车放进管道内，寻找到焊口位置后对管道焊口内壁的喷涂情况通过信号传输到控制箱上的液晶显示屏上，然后通过探测头对防腐层进行检测。5 施工设备与材料5.1 施工设备5.1.1管道内除锈线1 设备型号HS55GP型。2 管道内除锈线具备：结构合理、操作简便、环保节能、自动化程度高，可实现工厂化连续生产的生产线。该生产线在性能上还具备以下特性：钢丸喷射适用159-508mm间任意管径除锈等级达Sa1Sa3任意级别 除锈效率在60m2/h以上一次
