环氧涂层与干膜热收缩带复合结构补口施工技术

2016-07-10秦海燕赵常英贾光猛

当代化工 2016年4期

秦海燕赵常英贾光猛

摘要：三层辐射交联聚乙烯热收缩带补口是我国长输管道应用最多的补口方式，热收缩带补口按施工工艺分为湿膜施工和干膜施工，西气东输二线广西支线采用环氧涂层与干膜热收缩带复合结构补口。在现场试验时出现了底漆漏点过多的问题，结合广西支线补口问题原因及解决措施，从而提出了环氧涂层与干膜热收缩带复合结构的详细补口施工技术。

关键词：干膜；补口；预热温度

中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0787-04

Abstract： Three layers of radiation crosslinked polyethylene heat shrinkable belt joint is the most commonly used way of repairing in long distance gas transmission pipelines in our country， heat shrinkable belt joint in construction process is divided into wet film construction and dry film construction. The second line of west-east gas pipe Guangxi branch used composite structure joint with epoxy coating and dry film thermal shrinkage belt. In field test， there was the problem of much primer leakage points， combined with Guangxi regional joint problem causes and solutions， repairing construction technology with epoxy coating and dry film heat shrinkable belt compound structure was put forward.

Key words： Dry film； Joint； Preheating temperature

目前三层辐射交联聚乙烯热收缩带（以下简称热收缩带）补口是我国长输管道应用最多的补口方式，热收缩带补口按施工工艺分为湿膜施工和干膜施工，西气东输二线广西支线采用干膜安装工艺，在环氧涂层外安装热收缩带，并提高环氧底漆厚度，即采用了环氧涂层与干膜热收缩带复合结构补口施工技术。在现场试验时出现了底漆漏点过多的问题，本文结合广西支线补口问题原因及解决措施，提出了环氧涂层与干膜热收缩带复合结构的详细补口施工技术。

1 热收缩带安装方式

热收缩带安装方式分为湿膜安装、干膜安装[1]。过去无论国内、国外的热收缩带补口标准都没有底漆漏点检测的规定，包括ISO 21809-3、NACE RP 0303和GB/T 23257，这是因为底漆只是热收缩带防腐结构中的一部分，且厚度比较低。通过跟踪检测，人们发现热收缩带失效后有些底漆漆膜完好，有些已经难以观察到局部完整的漆膜，底漆漆膜完好的钢管仍然受涂层保护，而漆膜不完整的钢管已出现锈蚀。于是，采用干膜安装、底漆加厚、将底漆设计成完整防腐层的主张被提了出来，即液体环氧防腐层+热收缩带复合结构。干膜安装、湿膜安装及液体环氧防腐层+热收缩带复合结构三种补口结构的区别论述如下。

1.1 湿膜安装

湿膜安装对底漆钢的粘接主要是靠胶中的反应基团对底漆的化学反应结合。补口作业时，在热收缩带配套的环氧树脂底漆未实干之前即完成热收缩带的热缩过程。底漆的作用只是增加热收缩带与裸管、PE的粘结性，不是作为防腐层使用。

主要优点：安装烘烤时间较短，热收缩带收缩完成后，回火只要求热熔胶达到熔融，用指触热收缩带基材背面，加之用肉眼观察热收缩带边缘溢胶情况，即可判明回火质量。

主要争议与问题：底漆膜在施工时难以保持完整，底漆对3PE搭接面的粘接和耐久性不可靠，密封失效后底漆不具有防腐功能。热收缩带安装过程中的气泡赶压等操作也基本上是在底漆未固化状态进行的，而且底漆涂覆后无法做涂层性能检测。因此，湿膜法容易出现底漆涂敷不均匀、局部厚度不足、无法进行漏点检测等问题。大量检测表明，湿膜带补口时不仅热收缩带粘结失效较为普遍，而且失效热收缩带下钢管表面的底漆普遍失效。为此，近期在我国管道建设中开始推行干膜补口工艺。

1.2 干膜安装

干膜安装是在当前广泛应用[2，3]的湿膜补口工艺的基础上，通过采用增加环氧底漆固化时间或提高补口处钢管表面温度等方法，使得环氧底漆固化，可以在热收缩带安装前进行底漆厚度、漏点等方面的检测。其他方面与湿膜补口工艺基本一致。干膜安装工艺需要采用适用于干膜安装的热熔胶，这种胶和常规用湿膜安装工艺的热收缩带的胶完全不同，理论上讲，干膜胶主要是靠胶对3PE表面的渗透、融合，胶对底漆钢表面的浸润和极性结合，实现粘接。

主要优点：实际检测表明粘接耐久性好，包括对3PE搭接面的粘接；密封失效后，底漆膜具有防腐性能，底漆膜较为完整。目前的检测表明，干膜带补口的防腐效果更好，防腐层结构更合理。

缺点：干膜胶的成本比湿膜胶的成本更高；干膜带底漆的涂刷要求更严格，如要求达到一定的底漆厚度和厚度均匀性，就需要采用多道涂敷，在前一道漆表干后涂刷下一道漆；热收缩带收缩后，回火时间更长，要求3PE搭接表面温度、底漆钢表面温度达到胶的软化点甚至熔点之上。因此，材料成本、施工成本都更高，补口效率较低。

1.3 液体环氧防腐层+热收缩带复合结构

液体环氧防腐层+热收缩带复合结构是将底漆的功能强化成为完整的防腐层。实际上，这种结构就是先做液体环氧防腐补口，热收缩带的作用已经退次为外护层。

优点：底层液体环氧成为完整的补口防腐层，热收缩带则可以起到阻断或限制腐蚀介质进入的作用，补口防腐结构可靠性高。

缺点：材料成本、施工成本比干膜安装更高，作业效率更低。尤其是液体环氧补口涂敷的工艺过程更长、质量控制和检验项目更多。

2 广西支线补口施工中的问题及解决措施

2.1 存在问题

在广西支线进行热收缩带安装试验时，发现防腐补口带有气泡和空鼓、环氧底漆漏点过多的问题。

2.2 原因分析

关于防腐补口带有气泡和空鼓属于操作人员责任心、施工技术问题；

关于底漆漏点过多的问题，广西支线采用液体环氧防腐层（300 ?m）+热收缩带复合结构干膜安装。环氧底漆的固化性能按照常规干膜安装工艺设置的，固化速度快；钢管预热温度设置较高，为80～90 ℃，以加速底漆的固化。但过于强调干膜固化速度的结果是：使底漆在钢管表面没有足够的时间流平，漆膜中裹夹的气泡不能在涂刷过程中消除，造成底漆表面不平整、表面有麻面等现象，最终导致了针孔过多。

2.3 解决措施

关于防腐补口带有气泡和空鼓的问题，操作人员应掌握收缩要领，及时地将气泡赶除，加强责任心。

关于底漆漏点过多的问题，解决措施为：

（1）降低固化剂的用量

减少一定数量的固化剂用量[4]，使固化速度有所降低，但底漆涂层的物理化学性能保持不变；即底漆固化剂降低8%，树脂组分按比例相应增加2%，成膜物总含量维持不变；

（2）降低钢管预热温度

适度降低钢管温度，延长底漆的固化时间，以使底漆涂刷有充分的时间，利于涂料的流平和气泡的赶除，经过反复试验证明钢管温度预热在70～75℃之间最为理想。

广西支线补口采用环氧涂料补口防腐+热收缩带外护复合结构，为了保证底漆漆膜的完整性，应采用多道涂敷的方式进行涂敷，在3～5 min之内完成4道涂刷，底漆的实干时间需要15 min左右，累计时间需要约20 min。这个时间过程是必须的，可确保液体环氧补口实干后满足漏点等质量检测要求，达到保证液体环氧防腐补口质量的目的。

3 环氧涂层+干膜热收缩带复合结构补口施工技术

根据补口试验问题及解决措施，本文提出了适合于广西支线工况的环氧涂层+干膜热收缩带复合结构补口施工技术要求，可供其他工程环氧涂层+干膜热收缩带复合结构参考使用。

3.1 喷砂除锈

在进行喷砂除锈前，采用火焰加热器将补口部位的钢管表面预热至40～50 ℃，并保持钢管表面干燥。

对补口部位钢管表面进行喷砂除锈处理，并用压缩空气将除锈后的表面灰尘及砂粒吹扫干净，使钢管表面质量达到Sa2.5级，锚纹深度要求50～90μm。表面处理后，应将聚乙烯防腐层边缘的毛茬处理掉，在2 h以内进行底漆涂刷作业。表面返锈时，应重新进行表面处理。

3.2 PE表面预热、拉毛

预热前，先用毛巾擦净PE层搭接表面，并在聚乙烯表面做好定位线标志。对聚乙烯防腐层表面宽度为150 mm进行预热，预热温度约100 ℃。同时用钢丝刷对两侧宽度为≤110 mm PE层进行拉毛。

3.3 底漆涂刷及检测

3.3.1 底漆涂刷

（1）涂敷前预热

涂敷前，先用毛刷清理钢管表面，由两名施工人员各用1个烤把钢管表面温度预热到70～75 ℃。

（2）涂敷

先将1/4左右的底漆倒在管顶12点分界线两边（11点与1点位置），在底漆向下流淌时用刷子/辊子沿着管子周向均匀涂刷底漆，要反复沿周向涂刷，第一遍必须全部覆盖完钢管，并将气泡赶尽，等到底漆在拉涂过程中有少许的阻力的情况下，再把第二部分（1/4左右）的底漆倒在钢管顶部位置并进行涂刷，并保持涂刷均匀。依次进行第三、第四遍涂刷。整个涂刷过程应在3～5 min完成。焊缝处应有意多涂底漆，应注意环焊缝上、聚乙烯防腐层缺损处理端面的涂敷，滚拉次数、涂漆量要更多。必要时，可以多涂一遍，厚涂或填充聚乙烯防腐层缺损部位。

3.3.2 底漆实干

底漆实干是指用手指推不动。实干后的底漆表面应平整、无流挂、无开裂、无桔皮等缺陷。若底漆固化前被泥水玷污，应清理后重新涂刷。如果大面积被泥水玷污，则应喷砂处理后再重新涂刷底漆。若实干后被泥水沾污，可用毛巾擦洗干净。

3.3.3 底漆质量检测

底漆达到实干后即可进行检测。如采用流水工序，分别进行底漆涂敷、热收缩带安装作业，宜在底漆固化后进行检测。

（1）厚度检测

采用磁性测厚仪测量底漆厚度，要求平均厚度≥400 μm、控制最小厚度≥350 μm，如果厚度达不到要求应进行修补（用配套修补专用底漆，其修补方法同底漆涂刷）。

（2）电火花检漏

用电火花检漏仪对底漆进行检漏，检漏电压按2 kV设定。若发现漏点应进行修补（用配套修补专用底漆及涂刷工具），直至电火花检漏测试合格为止。

（3）附着力检测

管体温度降至环境温度后，在钢管上部方便操作处，用刀尖沿钢管轴线方向在涂层上刻划两条相距10 mm的平行线，再刻划两条相距10 mm并与前两条线相交成30°角的平行线，形成一个平行四边形。要求各条刻线必须划透涂层。然后，把刀尖插入平行四边形各内角的涂层下，施加水平推力。涂层成片状剥离，则判定附着力不合格，应喷砂打掉涂层，重新涂敷，如涂层成碎末状剥离，则判定附着力合格。附着力测试所破坏的防腐层，应立即涂漆修补。

3.4 安装热收缩带

每班涂刷完底漆的焊口宜在当班内完成热收缩带的安装；因故推迟，应在一周内尽早完成热收缩带的安装。热收缩带安装由两名施工人员操作。

（1）预热

热收缩带安装前应加热使底漆表面温度达到80～90 ℃，搭接PE两侧的温度110～120 ℃。

（2）热收缩带就位

热收缩带安装应以定位线为基准，确保热收缩带在完全收缩后与原PE层的搭接宽度≥100 mm。先对热收缩带印有搭接线一端的热熔胶面进行加热，加热宽度约300 mm，快速将其贴在钢管表面2点左右的位置，用压辊从中间分别向两端压平。再在搭接端外沿水平粘贴一根胶条（将其加热至40 ℃左右）。再加热另一端约300mm宽的热熔胶面，将端面对准搭接线标记粘好，用压辊从中间分别向两端压平。

（3）安装固定片

加热固定片胶层至充分软化后，将固定片平整地搭在热收缩带重叠的接缝处。用压辊反复碾压固定片，应注意压平固定片以及两层热收缩带接缝处。

（4）加热收缩

从热收缩带中间沿周向均匀烘烤加热，使其中部首先完成环形收缩，然后向两侧移动烤把，使热收缩带环形收缩向两边扩展。在热收缩带整体收缩接近完成时，可用火焰加热器的外焰火直接对热收缩带与聚乙烯之间的缝隙进行加热（加热器枪头距离热收缩带边缘100～150 mm），使热收缩带边沿略微向防腐层表面弯曲，直至热收缩带完全收缩到钢管上为止。在收缩过程中应上下大幅度摆动火焰加热器，避免对某一点位置长时间烧烤。

（5）回火

热收缩带整体收缩完成后，应对热收缩带整体再加热8～12 min进行回火。回火用加热器的外焰火，距离热收缩表面100～200 mm。回火过程中，热收缩带表面温度应达到150～180 ℃，以约160℃为宜。应注意聚乙烯搭接面部位的回火，回火时间应更长一些，火焰应超过热收缩带边缘。

可用指压法辅助检查热熔胶熔化情况，以确认热熔胶是否充分熔化并保持熔化状态，保证粘接良好。

（6）赶气泡

回火完毕后，采用压辊滚压热收缩带表面，将气泡从两边赶出；在滚压热收缩带边沿时应小心操作，避免边沿部位热熔胶过多压出。同时注意力道和手法，避免出现胶被赶薄太多的现象产生。

（7）密封保护

整个安装过程完成后，在沿周向的固定片两边位置各安装一根胶条封边，安装加热温度为120～150 ℃。应用腻子刀将胶条往里推，充分熔化胶条，避免裹气，并将封胶刮成坡面。固定片轴向两侧边缘抹上一层底漆。至此补口操作完成。

3.5 补口质量检验

补口质量应检验外观、漏点和粘结力（剥离强度）等三项内容。

（1）外观检查

补口的外观应逐个目测检查，热收缩带表面应平整、无皱折、无气泡、无烧焦炭化等现象；热收缩带周向应有胶粘剂均匀溢出。热收缩带三层PE防腐层搭接长度≥100 mm，热收缩带周向搭接长度≥80 mm。固定片与热收缩带搭接部位的滑移量不超过5 mm。

（2）电火花检漏