聚乙烯热收缩带耐水密闭性快速评价方法研究

周冰，韩文礼，林竹，张贻刚，郭继银，蒋林林

1.中国石油集团工程技术研究院，天津300451

2.中国石油集团石油管工程重点实验室，天津300451

聚乙烯热收缩带耐水密闭性快速评价方法研究

周冰1，2，韩文礼1，2，林竹1，2，张贻刚1，2，郭继银1，2，蒋林林1，2

1.中国石油集团工程技术研究院，天津300451

2.中国石油集团石油管工程重点实验室，天津300451

针对现行标准中聚乙烯热收缩带耐水密闭性测试方法试验周期长的问题，开展了热收缩带耐水密闭性的快速评价方法研究。通过引入较高的压力，进行了不同加压条件下的耐水密闭性试验，并与常压测试结果进行了对比分析，总结了不同压力下的数据对应关系，建立了一套热收缩带耐水密闭性快速评价方法，可缩短检测时间50%以上。

热收缩带；耐水密闭性；加压；快速评价

近年来，我国长输管道、油气田集输管道、城市燃气管道的外防腐层逐渐形成了以3PE防腐层结构为主、现场补口以聚乙烯热收缩带（套）为主的格局。热收缩带补口的热熔胶在地下水的作用下部分组分会发生溶解或析出，并从收缩带边缘逐渐向内部发展，使热收缩带与管体PE层的搭接部位黏结性丧失，最终导致整个补口密封失效。为加强对埋地管道热收缩带补口防腐材料的耐水密闭性检测，国内外相关标准提出了采用耐热水浸泡性来评价热收缩带安装系统的耐水密闭性[1-7]，但是均为常压浸泡，浸泡时间均大于100 d，实验周期较长，远高于其他性能的测试时间，因缺乏快速的评价指标和手段，给工程选材及质量检查带来不利影响。

埋地管道在实际运行中会受到土壤或其他的压力作用，在耐热水浸泡测试中引入较高的压力更符合管道实际运行中的环境，并且提高压力可以加速考察防腐层的耐热水浸泡性能。通过实验室自主开发的耐水密闭性试验装置，研究建立一种快速评定热收缩带补口耐水性能的试验方法。

1　试验方法

选择常温型和高温型两种热收缩带材料，制备模拟管段。分别在常压和加压两种试验环境下开展热收缩带耐水密闭性检测试验，研究确定常压和加压条件下热收缩带耐水密闭性检测结果的对应关系，建立一套热收缩带耐水密闭性的快速检测评价方法。

1.1常压试验方法

按照GB/T 23257《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》的试验方法，将常温型和高温型试验管段放入恒温水浴箱中全部浸没（见图1），分别在50℃和70℃下进行常压浸泡试验，试验周期120 d。浸泡每30、60、90、120 d时，取出试件，放置达到室温后分别进行剥离强度测试。

图1　热收缩带常压浸泡装置

1.2加压试验方法

利用实验室自主设计研发的热收缩带耐热水浸泡加速试验装置（见图2），将试验管段放入罐体内，分别在50℃和70℃下进行加压浸泡试验，试验周期共60 d。选择在0.5 MPa和1.0 MPa两个压力下浸泡，每30、40、50、60 d时取出试件，进行剥离强度测试，并与常压数据进行对比分析。

图2　热收缩带加压浸泡试验装置

2　试验结果分析

2.1常压条件下测试结果

将试验管段分别置于50℃和70℃常压条件下浸泡120 d后，分别测试了热收缩带对PE和对钢管的剥离强度值，该数据作为加压试验的基准数据，结果如表1所示。

表1　常压条件下热收缩带的剥离强度

2.2加压0.5 MPa与常压数据对比分析

将试验管段分别置于50℃和70℃加压0.5 MPa条件下浸泡不同时间，然后测其剥离强度，并与常压条件下浸泡120d的数据进行对比，计算数据误差值，分析其对应关系，结果见表2～3。

表2　常压与0.5 MPa下热收缩带的剥离强度数据对比（50℃）

表3　常压与0.5 MPa下热收缩带的剥离强度数据对比表（70℃）

从表2可以看出：在50℃加压0.5 MPa条件下，随着浸泡时间增加其剥离强度逐渐减小，且降幅大于常压剥离强度的降幅。当浸泡50 d后，其测试的剥离强度值与常压浸泡120 d的值具有较好的对应性，浸泡60 d后，剥离强度对应性进一步提高。

从表3可以看出：在70℃、加压0.5 MPa条件下，随着浸泡时间增加其剥离强度逐渐减小，当浸泡60 d后，其测试的剥离强度值与常压浸泡120 d的值具有较好的对应性。

综上所述，与常压条件相比，在0.5 MPa条件下剥离强度测试时间可缩短50%以上。

2.3加压1.0 MPa与常压数据对比分析

加压1.0 MPa，其余试验条件与2.2节相同，将试验管段浸泡不同时间，测其剥离强度，并与常压条件下浸泡120 d的数据进行对比，计算数据误差值，分析其对应关系，结果见表4～5。

表4　常压与1.0 MPa下热收缩带的剥离强度数据对比（50℃）

表5　常压与1.0 MPa下热收缩带的剥离强度数据对比（70℃）

从表4和表5可以看出，加压1.0 MPa后，随着浸泡时间增加，剥离强度逐渐减小，其减小的变化趋势相对于0.5 MPa下有所减缓。在50℃和70℃条件下均浸泡50 d时与常温浸泡120 d的剥离强度数据吻合度较好，继续浸泡，其剥离强度对应性降低。由此，与常压条件相比在1.0 MPa条件下可缩短剥离强度测试时间58.3%。

2.4热收缩带耐水密闭性快速评价方法

参考GB/T 23257《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》，并根据试验结果，建议热收缩带耐水密闭性指标快速评价方法如下：

在热收缩带0.5 MPa压力和最高使用温度的热水中经过60 d浸泡后，要求收缩带应无鼓泡、无剥离，膜下无水；按照标准规定的试验方法测定剥离强度，要求不低于50 N/cm。

3　结论

本文完成了常温型和高温型两种热收缩带在0.5 MPa和1.0 MPa加压条件下的耐水密闭性试验，加压0.5 MPa，50℃条件下浸泡50 d和60 d时的剥离强度与常温浸泡120 d的剥离强度数据吻合度较好，70℃浸泡60 d时与常温浸泡120 d的数据吻合度较高；加压1.0 MPa，50℃和70℃条件下均浸泡50 d时与常温浸泡120 d的剥离强度数据吻合度较好，继续浸泡，其剥离强度对应性降低。根据试验结果制订了热收缩带耐水密闭性快速评价试验规程，可缩短测试时间50%。

[1]BS EN 12068-1999，Cathodic protection——External organic coating for the corrosion protection of buried or immersed steel pipelines used in conjunction w ith cathodic protection——Types and shrinkable m aterials[S].

[2]NACE Standard RP 0303-2003，Field-Applied Heat-Shrinkable Sleeves for Pipelines：App lication，Performance，and Quality Control[S].

[3]ANSI/AWWA C216-00，Heat-Shrinkab le Cross-Linked Polyolefin Coatings for the Exterior of Special Sections，Connections，and Fittings for SteelW ater Pipelines[S].

[4]张其滨，干志强.库鄯线、陕京线防腐质量控制[J].天然气工业，1999，19（4）：73-76.

[5]SY/T 4054-2003，辐射交联聚乙烯热收缩带（套）[S].

[6]GB/T 23257-2012，埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准[S].

[7]CAN/CSA-Z245.21，External Polyethylene Coating for Pipe：[S].

Research on Fast Evaluation Method of Water Impermeability for PEHeat Shrinkable Tapes

ZHOU Bing1，2，HAN Wenli1，2，LIN Zhu1，2，ZHANG Yigang1，2，GUO Jiyin1，2，JIANG Linlin1，2
1.CNPC Research Institute of Engineering Technology，Tianjin 300451，China
2.CNPC Key Laboratory of Tubular Goods Engineering，Tianjin 300451，China

In the active standards，the test period of water impermeability for PE heat shrinkable tapes is long，so the research on fast evaluation method of water impermeability for PE heat shrinkable tapes is conducted.The water impermeability tests under different higher pressures are performed.The results are compared with the tests under normal pressure，and the relation between water impermeability and pressure is obtained.Aset of fast evaluation methods for PE heat shrinkable tapes is established，which can save test period by more than 50%.

heat shrinkable tape；water impermeability；pressurizing；fast evaluation

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.05.004

周冰（1984-），男，四川内江人，工程师，2009年毕业于天津大学材料学专业，硕士，现从事站场及管道防腐研究工作。

Em ail：zhoub.cpoe@cnpc.com.cn

2016-05-23；

2016-06-22