原油管道聚氨酯泡沫、防水帽采购与加工问题探讨

2020-03-05张学纪军

工程建设与设计 2020年1期

关键词：异氰酸酯烤制聚醚

张学，纪军

（中国石油工程建设有限公司华北分公司采购部，河北任丘062552）

1 管道聚氨酯泡沫保温

1.1 原料及工艺介绍

多异氰酸酯和组合聚醚俗称“黑料”和“白料”，是管道发泡保温的重要原材料，多用于小口径原油管道的外层保温。

通常情况下，生产聚氨酯泡沫塑料过程中所需的催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂等其他助剂均混合于聚醚多元醇中，共同构成白料。供货厂家会与加工单位沟通施工工艺、设备状况，结合生产时的环境温度等调配白料，并在试生产过程中根据发泡成形情况不断调整发泡剂等配方，以保证成品质量合格。

目前，行业通用的加工做法是采用“一步法”或“两步法”的施工工艺，即在聚乙烯外护管与管道外壁形成的环形空间内按比例注入多异氰酸酯和组合聚醚，混合后的多异氰酸酯、组合聚醚在发泡剂的作用下均匀发泡并充满整个环形空间，达到原油管道保温防护目的。“一步法”或“两步法”工艺的不同仅区别于聚乙烯外护管的形成与发泡过程是否在同一生产线同步完成，由于“一步法”较“两步法”工作效率更高，所以“一步法”在行业内应用更加普遍。

1.2 存在问题及解决措施

对于EPC 总承包项目，多异氰酸酯和组合聚醚在采购和实施“一步法”工艺时，易存在以下方面的问题，其中对于质量责任的认定是问题解决的难点。

1.2.1 聚氨酯发泡管质量问题

1）成品聚氨酯发泡管易出现发泡不均匀、空洞、偏心等问题，较难达到相关标准验收要求。GB/T 50538—2010《埋地钢质管道防腐保温层技术标准》中对保温层的检测要求为：保温层检验主要是采用目测逐根检查，保温层应无收缩、发酥、开裂、烧芯等缺陷，不应有明显的空洞。

2）传统的发泡剂为CFC-11，成分中的氟利昂分子破坏大气臭氧层，联合国环境署已经禁用。国内外已经普遍应用141B、环戊烷或水作为发泡剂，即为无氟发泡剂。但141B 对温度等因素更加敏感，反应性能不稳定，对成品发泡质量的稳定性影响较大。

3）管径大小对成品发泡质量的影响。管径越大对原料的反应时间、填充速度、管材送进速度等要求越高，质量越不易保证，管径越小则反之。

1.2.2 由发泡管质量问题所引起的相关责任界定

1）多异氰酸酯和组合聚醚以原料液态供货，经过加工后，该原料在发泡剂的作用下以固体泡沫形式呈现。发泡成品的质量受原料质量、原料配比、环境温度、管线送进速度等多种因素的影响，出现质量问题，各环节责任不能准确界定。

2）目前，国内对多异氰酸酯和组合聚醚的原料检测有相关检测标准，但对于成品发泡管，除上面提到的外观检测外，缺乏详细且具体的指标检测标准。

3）多异氰酸酯和组合聚醚的供货方和实施“一步法”加工的单位往往不是一家，由于质量问题不能准确界定责任方，所以EPC 总承包方对问题处理较为被动。

1.2.3 定额用量控制问题

1）对于原油管道建设EPC 项目，图纸列明的材料数量依据《石油建设安装工程预算定额》开具，但实际加工过程受生产线连续性、原料供应及时性等因素影响，实际需求量往往会超出定额数量，原料的采购成本有不可控风险。

2）由于对成品聚氨酯发泡管的质量责任不能清晰界定，故对质量问题所引起的材料损失，以及修补产生的材料投入、人员和机械投入等损失不易追索，EPC 费用控制风险较大。

1.2.4 解决措施

针对上述问题，建议保温材料采购及施工分包时要从以下方面考虑：

1）建议将防腐保温工程统一分包，即由施工分包单位统一负责多异氰酸酯和组合聚醚的供货及保温成品管加工工作，在分包之初做好分包价格测算以及黑料、白料用量控制等相关要求，由此解决对于保温成品管质量问题无法界定责任方而给EPC 总包单位造成的被动局面，同时，降低由于需求用量无法把握以及修补投入等总体费用不可控的风险。

2）如不将多异氰酸酯和组合聚醚的原料采购统一交由施工分包单位采购的话，在单纯实施原料采购时，要注意如下问题：

（1）优选优秀供应商，对投标人资格要求须在常规要求的基础上，增加如下条款：

要求企业经营范围符合石油管道发泡保温的多异氰酸酯和组合聚醚制造商，或具有组合聚醚销售资质的供应商；投标人须具有与建设项目加工钢管规格管径相同或大于的管径原油管道项目供货业绩。

（2）招标文件的关键技术和商务要求。在对多异氰酸酯和组合聚醚实施采购的时候，招标文件和技术文件往往仅对原料自身的技术性能、技术指标做出详尽的要求，即便招标文件会要求供货厂家对成品加工工程全程指导，但不能将成品效果与厂家供货联系起来，一旦出现成品质量问题将无法确定责任人。所以在编制招标文件时，务必将发泡成型结果符合标准要求作为实质性条款，要求投标人响应和承诺。

2 防水帽介绍

辐射交联聚乙烯防水帽，是在辐射交联聚乙烯基材上复合热熔胶制成。安装于泡沫夹克管的两端，通过外部加热，达到热熔胶熔点使之熔化，使大头端与外夹克表层黏接，小头端与基层防腐钢管黏接，从而对泡沫管端部起到密封、防水作用，同时免受机械损伤、腐蚀等。

防水帽是原油保温管道常用物资，由于其质量对管道发泡的防水功能影响较大，且需求量较大，所以一般由总承包单位实施采购。在采购时，视招标额度采用招标或询价的采购方式。防水帽基材常见、加工技术简单、单件金额较低，所以，一般不被特别重视，但随着工程质量验收越发严格，在质量验收环节针对防水帽暴露出的问题越来越多。

2.1 防水帽生产、安装常见问题

2.1.1 大小头安装后搭接长度小于技术要求

通常情况下，在防水帽的技术文件中会对材料的热缩比和安装后的搭接长度给出明确要求，如中国石油集团管道建设技术文件CDP-S-GUP-AC-012-2014-2《油气储运工程钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术规格书》中约定：防水帽的周向热缩比（收缩后∶收缩前）应小于0.45，轴向收缩比（收缩后∶收缩前）应大于等于0.95。防水帽与防护层以及防水帽与防腐层的搭接长度均应不小于50mm。

防水帽材料受基材质量、胶层软化点、烤制时的温度、速度等因素的影响，其收缩后的搭接长度会有较大变化。也就是说，不同供货商的产品，原材料本身的热收缩率可能有所差别，加之烤制过程中时间、温度控制等因素，共同作用下可能造成防水帽与防护层以及防水帽与防腐层的搭接长度收缩较大，如供货厂家提供的产品不能合理考虑这些因素，不适当加长产品长度，很容易出现烤制安装后搭接长度小于50mm 的情况。

2.1.2 搭接长度不足，责任问题无法界定

如本文2.1.1 问题所述，由于防水帽材料受原材料材质以及安装条件的影响，可能出现烤制后的防水帽搭接长度不满足验收规范的要求。通常情况下，总承包单位负责防水帽的采购，防腐保温施工分包单位负责防水帽安装，在出现问题后，质量责任不易界定。

2.1.3 防水帽供货进度不满足安装需求

国内生产防水帽的企业，考虑该产品市场需求的局限性，对于该产品的加工能力均设置得较小。加之该产品机械化加工程度低，多个环节依赖人工完成，所以产出效率较低。在防水帽的最后成型环节，通常为3 人一组相互配合。按一组加工能力测算，生产1 个防水帽的时间约1min，按每天工作8h 计算，1d 生产数量不到500 个。而采用“一步法”加工保温管连续生产24h，可生产300 个，甚至更多，对防水帽的需求至少为600 个以上，再考虑防水帽的运输时间，显然防水帽的供货进度与保温管的产出速度不匹配，造成防水帽安装人员窝工。尤其夏季生产防水帽，工人受环境温度和作业中烤制高温影响，生产效率更低[1]。

2.1.4 防水帽胶层厚度不足、不匀

安装防水帽是通过外部加热，达到胶熔点使之熔化后与搭接部位黏合的过程。所以，胶层厚度和均匀度将直接影响防水帽与防护层和防腐层的黏合质量。胶层在加工过程中是利用人工涂抹或机械贴（胶）片的方法与基材粘贴在一起，加工程度较粗，质量偏差不易做到精细把控，易造成胶层厚度不足和均匀性较差的情况。

胶层厚度不足以及均匀性差，会使烤制过程出现基材烧损、黏接不足等问题，无法达到防水帽密封、防水功能。不仅如此，还需更换材料，相应地引起材料损耗、人工时等费用增加。

2.2 采购注意事项

基于上述问题，总承包单位采购部门在进行防水帽采购时，需要注意以下问题：

1）在招标/询价文件中务必明确，供应商提供产品在严格执行其提供的操作说明情况下，收缩后的搭接长度不得小于标准要求，否则视为产品质量问题。

2）在招标/询价文件中要求供应商提供详细的、具有指导性的操作说明，该操作说明至少应包含：烤制顺序、烤制温度、烤制时间、操作要领以及注意事项等，采购部门要组织人员对操作说明的可行性进行评审。

3）在招标/询价文件中要求供应商首次提供技术指导。要求供应商在相应时间到场，并按操作说明实际指导施工分包单位工人操作。采购部门需对培训过程予以视频录像，对培训结果组织双方书面签署。

4）总包单位采购部门需提前启动防水帽的采购工作，依据保温钢管加工进度，合理测算防水帽需求，要特别考虑防水帽潜在投标人的地理位置以及运输时间。在招标/询价文件中要明确批次最低交货数量要求，必要时要求供应商增加生产组数量或延长工作时间。防水帽供应以确保满足保温管产出需求为基本目的，建议留有3d 以上的备用量。

5）防水帽越大即配套安装的钢管管径越大，其生产、包装和运输能力越受限制，会加剧“供不应求”的情况。所以，在采购时，无论是基于运输成本还是减少供货进度的风险考虑，就近选择防腐保温供应商都是重要原则。

6）防水帽到场后，需委托有资质的第三方检测机构对样品进行检测，各项指标应合格。这里需特别注意检查胶层软化点温度是否与技术要求一致。