HCC纤维增强复合内衬防腐层施工质量影响因素分析

雷晓青，毛升好，高　武，唐　勇，盖晓鹏

中国石油长庆油田分公司技术监测中心（陕西西安710018）

HCC纤维增强复合内衬防腐层施工质量影响因素分析

雷晓青，毛升好，高武，唐勇，盖晓鹏

中国石油长庆油田分公司技术监测中心（陕西西安710018）

介绍了HCC纤维增强复合内衬防腐材料主要施工工序及常见质量问题，从“人、机、料、法、环”5个方面，对影响防腐施工质量的管理、机具设备、防腐材料、工艺方法、施工环境等因素加以分析。同时进一步优化施工工艺、完善标准规范和检测仪器设备、树立建设各方齐抓共管的质量意识等。结果表明，对这些因素进行有效地预防，有利于进一步提高油田集输管道HCC纤维增强复合内衬防腐层的施工质量。

HCC内衬；集输管道；防腐内衬材料；施工质量

随着HCC纤维增强复合内衬防腐层在长庆油田集输管道工程中的应用，一定程度上解决了钢制管道内腐蚀的问题，但从使用效果看，还存在涂层脱落、涂覆缺失、厚度不均匀、表面不平整等问题。为了进一步提高HCC纤维增强复合内衬防腐层施工质量，从“人、机、料、法、环”5个方面加以分析，为施工单位从事生产建设、监理单位从事监督管理提供参考。

1　HCC纤维增强复合防腐材料介绍

HCC纤维增强复合防腐内衬材料是一种以环氧树脂为基体、玻璃纤维为增强体、其他功能性组分为辅助材料的复合材料。环氧树脂固化后分子形成稳定的网状立体结构，使材料具有优异的防腐性能和良好的附着力。玻璃纤维弥补了传统防腐材料力学性能差的缺陷，保证固化后防腐层有足够的力学强度。采用CP树脂作为改性助剂，调整了原料的黏度，控制了固化时间，达到良好的固化效果［1］。

2　主要施工工序

2.1新建集输管线

1）管道整体检查。沿管道安装的敷设路径检查管道的起伏状态，精确测量管道的长度，确定管道内防腐的首端与末端［1］。

2）喷砂除锈。利用空气压缩机，采用0.8～1MPa的压力将石英砂从管线一端送入，砂粒在压缩空气驱动下呈高速无规则运动，在管道内壁产生高频撞击、摩擦，经过一定时间，使管材内表面达到Sa2.5级要求［2］。

3）内挤涂。根据管道内径选择涂覆器，将涂覆器置入管道内；根据内防腐层厚度和管道内表面面积大小计算原料用量，将内衬原料与固化剂按比例充分搅拌后，使用齿轮泵将混合内衬原料注入管道内。检查气管、阀门等状态，确认无误后开始加压挤涂。每层之间的挤涂间隔时间不少于4h。每层涂敷的厚度为300～350μm，根据设计厚度计算涂敷次数［1］。

2.2在用集输管道

在用集输管道在新建集输管道内防腐基础上，还需增加以下工序。

1）水管道除垢。由于水管道投用后管内壁会存在水垢等物质，需采用管道除垢器清除管内水垢。管道除垢器使用时必须配备水泵，利用水的流速推动除垢器前进，以清除管壁附着水垢。在除完水垢以后，利用压缩空气和吸水材料排出管道内剩余水分［1］。

2）油管道热洗。由于油管道投用后，管壁上会存在油垢、结蜡和腐蚀产物等，这种情况下需要对管道进行热洗。热洗是利用高温水溶化管道内壁的油蜡、油泥等物质，并随水流清除出管道［2］。

3）压力试验。旧管道压力试验时，逐级升压至设计压力的70%，并保压4h，如管道压降正常，则可进行管道内防腐的施工；如压降异常则找出异常原因，处理后再进行管道内防腐的施工。

3　常见质量问题

3.1涂层脱落

HCC纤维增强复合防腐内衬材料以环氧树脂为主要组分，环氧树脂的固化受温度和时间的影响比较大。一般情况下，固化温度要求高于5℃，且固化时间要求达到7天。若温度低于5℃，固化时间少于7天，则材料的附着力不足，会导致涂层脱落。另外，HCC纤维增强复合防腐内衬材料的断裂延伸率相比钢材较低，管道在运行过程中，当管道产生的变形与涂层材料的变形不同时，也会导致涂层脱落［3］。

3.2涂覆缺失

由于部分管道起伏落差较大，在下坡段挤涂过程中，挤涂器的行进速度过快，导致管道上壁不能充满原料，会出现涂覆缺失。另外，当管道内焊瘤较高时，也会导致焊瘤处无防腐层［3］。

3.3厚度不均匀

HCC纤维增强复合防腐内衬材料单层涂覆厚度小于300μm时不会出现自由流动现象，但是，当挤涂器直径尺寸选择偏小时，单层涂覆的厚度过厚，涂层会出现自由流动现象，导致管道上壁涂层较薄，管道下壁涂层较厚，会出现涂层涂敷厚度不均匀的现象［3］。

3.4表面不平整

内挤涂施工是通过压缩空气推动，当挤涂器到达施工管道的出口位置时，压缩空气会出现大量泄漏，大量空气流动会导致管道末端涂层出现波纹状。

4　施工质量影响因素分析

4.1人的因素

人的因素是决定施工质量的主要因素，如果质量管理松懈、管理人员不熟悉质量技术要求，施工作业者不清楚关键控制环节、责任心缺失，都会严重影响施工质量。

1）建设单位承担着施工质量的管理、指导、检查等职能。开工前，建设单位应组织好设计交底工作，要明确施工应采用的标准规范，质量应达到的指标要求以及应采取的质量检查方法。另外，管道内防腐完成后，一定要达到防腐层的固化时间，才能组织生产投运，否则会造成因防腐层的固化时间不足而引起脱落。

2）监理单位要组织相关人员熟悉管道内防腐层的设计要求和采用的标准规范，在施工过程中，要予以检查和指导，对关键工序进行质量监控。施工完成后，要按照质量技术要求对内防腐层进行检查验收，如质量不合格应要求返工重做。

3）施工单位要增强质量意识，树立“质量是企业的生命”的理念，严格质量管理。开工前，要熟悉有关设计或其他技术要求，根据管道的实际情况制定切实可行的施工方案和质量检查计划，做好技术交底工作。施工中严格控制关键工序质量，并随时进行质量检查。完工后，收集完善有关检查记录和交工资料，配合做好检查验收工作。

4.2施工设备与检测机具的因素

1）涂料输送泵。原料输送泵通过挤涂器把原料输送至施工管道内。输送泵的输送压力不足或不稳定时，原料就不能均匀地涂覆于管道内壁，对施工质量会产生一定的影响［1］。

2）压力动风机（空压机）。空压机是内喷砂除锈和内挤涂施工的重要设备，需要有足够的输出压力和风量。喷射除锈时，压力为0.6～0.8MPa，风量为20m3/min，如输出压力及风量不足时，石英砂不能在管道内高速运动，就无法有效清除管道内壁的锈迹。内挤涂施工时，也是由空压机的压力推动挤涂器行进的，如果输送压力不足或不稳定时，挤涂器就不能匀速前进，原料也就不能均匀地涂覆于管道内壁［1］。

3）检测工具。检测工具是施工过程和施工完成后质量检验的必要手段。检测工具可以检测每道工序的质量合格与否，及时调整施工人员对后续工作的施工。施工完成后，利用检查工具检查防腐层的附着力、厚度、漏点等指标是否满足标准要求。如利用喷砂除锈对比卡，能有效检查喷砂除锈的质量，利用湿膜厚度仪可以检查每层涂覆厚度，及时调整下一层厚度。

目前的检验方法和手段只能在管端完成，而管道内部的除锈质量及厚度、漏点检测则无法进行。鉴于此，应该尽快研发具有实用性的小口径管道内检测设备，从而保证整体管道内防腐层施工质量。

4.3涂料的影响

优良的原材料质量是管道能否被有效保护的前提，施工之前必须对原材料质量进行检验。原材料的性能应参照SY/T 0457-2010《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》要求，将原料送达有资质的单位，对黏度、干燥时间、固体含量、拉伸强度、断裂延伸率等有关性能进行复检，合格后才能使用。在使用过程中要严格按照原料说明书中的要求进行，并搅拌均匀，否则会影响最终涂层质量［4］。

4.4施工工艺的影响

1）标准、规范的建立。标准、规范是设计、施工的依据，是指导性文件。目前，国家和相关部门还未颁布相应的管道内防腐标准规范，但基于油田管道内腐蚀的情况，出台相应的行业标准是当务之急。应组织相关人员对整个施工过程进行充分论证，制定科学、合理的施工质量验收标准，对施工工艺和质量验收加以规范。

2）管道长度测量。施工过程中管道的精确测量是确定施工原料用量的关键。测量人员必须沿管道的铺设路径严格进行测量，如出现偏差，将导致用料用量不足，或者末端余料过多，造成局部漏涂或材料浪费。

3）除垢。在用管道经过使用之后，管道内壁会产生积垢。如果除垢施工不彻底，喷砂除锈无法完全清除管线内的余垢，HCC纤维增强复合防腐内衬材料就不能与钢材表面形成良好的粘接界面，管线投用后会产生内衬层脱落，严重影响施工质量，最终可能导致管道堵塞。

4）热洗温度。在用输油管道的热洗必需严格按照要求进行，要求热洗的管道末端温度达到60℃，并保持30min，从而保证管道内的油泥、油蜡被彻底清除。否则管道内的油污在喷砂除锈时会粘附砂粒，并随水分的散失在管壁上形成硬质粘附物，严重影响除锈质量。

5）前后涂覆器。涂覆器直径选择过大，会导致单层涂覆层较薄，涂层厚度不足。涂覆器直径选择过小，会导致单层涂覆层较厚，严重时会导致管道上、下壁涂层厚度不均匀。

6）固化时间。HCC纤维增强复合防腐内衬材料以环氧树脂为基体，前期表干时间较短，要达到最好的使用性能必须要有足够的后固化时间，一般情况下施工完成7天后，后固化完成。若投用过早，所输送介质对涂层的固化有一定影响，有可能导致涂层脱落。

4.5环境的影响

1）管道工况。内防腐施工的管道，要求管内径一致，没有支管，没有组焊错边。若管道的内径不一致，大管径处会造成原料淤积，小管径处会出现防腐层过薄或没有。若有支管，挤涂过程中原料会进入支管，导致支管堵塞。管道焊接错边，在施工时会损伤挤涂器，使原料泄漏或挤涂器卡堵，造成施工质量事故。

2）地形环境。管道内防腐施工时，设备的输出压力是有限的，如果管道过长，管道的起伏、落差较大，设备的输出压力不足以推动原料在管道内行进，内防腐则无法完成。

3）气候环境。HCC纤维增强复合防腐内衬施工，要求温度在5～40℃，环境湿度不大于80%。温度过低，涂料固化时间长，影响施工工期；温度过高涂料固化速度过快，在挤涂过程中原料固化，堵塞管道。湿度过大时，空气中的水分会凝结到管道内壁或涂覆层表面，影响涂层的附着力和涂层质量［5］。

5　结束语

HCC纤维增强复合防腐内衬施工质量影响因素较多，要保证其施工质量，需进一步优化施工工艺，完善标准规范和检测仪器设备，树立建设各方齐抓共管的质量意识，这样才能从根本上保证HCC纤维增强复合防腐内衬施工质量。

［1］闫贵堂，曲涛，陈磊.HCC纤维增强复合防腐内衬技术［J］.油气田地面工程，2013，32（4）：109-110.

［2］王建雷，耿铂.集输管道的内壁腐蚀与控制［J］.石油化工腐蚀与控制，2008，25（5）：42-44.

［3］王力.管道防腐内挤涂施工［J］.石油工程建设，1989，15（3）：45-46.

［4］大庆油田建设集团工程设计研究院.钢制管道液体环氧涂料内防腐层技术标准：SY/T 0457-2010［S］.北京：石油工业出版社，2010.

［5］俞蓉蓉，蔡志章.地下金属管道的腐蚀与防护［M］.北京：石油工业出版社，1998.

The anticorrosion material，main construction procedure and common quality problems of HCC fiber reinforced composite lin⁃ing are introduced，the factors affecting anti-corrosion construction quality，such as the management，the machinery and equipment，the anti-corrosion materials，technology，construction environment，etc.，are analyzed in detail，the construction technology is optimized，the standards and instruments for inspection are perfected，and the quality awareness of the staff and workers are improved.It is shown that the effective control of the factors is conducive to further improve the construction quality of the HCC fiber reinforced composite lining for oilfield gathering and transportation pipeline.

HCC lining；gathering and transportation pipeline；anticorrosive lining material；construction quality

雷晓青（1966-），男，工程师，现主要从事工程质量监督工作。

本文编辑：王梅2016-06-25