HBE防腐在油气集输管道的应用

边 晨，梁立国，武保安，荆国防

中国石油管道局工程有限公司，河北 廊坊

1. 引言

HBE (High-Build Liquid Epoxy Coating)高强度液体环氧涂料是一种应用于地下管道外防腐的防腐材料，具有适应能力强、附着力高、涂层密实、硬度高等特点；由于不含有机溶剂以及挥发性有机化合物含量较低，不会造成空气污染，环保性能好；施工时采取喷涂施工，施工速度快，固化时间短，工效高。鉴于其优异的物理化学性能，世界知名涂料公司Sigma 公司已研制生产出无溶剂船舶涂料系列产品，广泛用于船舶、潜艇、巡洋舰、航空母舰等防腐涂装保护，日本关西涂料公司也在大力开发此类涂料，并取得一定成果。另外，在石油石化行业，已成功应用于埋地油气管道管体防腐[1]、储罐内壁防腐。而对该工艺焊口防腐的应用案例，国内外少有报道。本文将以HBE 焊口防腐为应用实例，对HBE 防腐过程中存在的问题及解决方式进行论述。

2. HBE 的特点和技术指标

HEB 涂料采用HEMPLE 厂家生产，由基料和固化剂组成，为双组分包装。一组为无稀释剂高强度环氧涂料，型号为87559，一组为固化剂，型号为98550，技术参数见表1。清洗喷枪枪头采用HEMPEL'S 08450 稀释剂进行清洗。HBE 涂料具有以下特点：

1) 良好的防锈性和耐化学介质腐蚀性。因环氧树脂成膜后的分子链上含有很稳定的碳碳键和醚键，结构致密，经固化后抗渗性能优异，具有耐水性、耐油性[2]。

2) 良好的物理机械性能，附着力好，漆膜坚韧、耐磨[3]。成膜后分子结构中的苯环上羟基已被醚化，所以质量稳定，涂膜刚柔结合，耐磨性好。另外，因涂膜分子中含有的极性羟基与相临界面产生引力，如与金属表面上的游离键起反应，而形成牢固的化学键，因而大大地加强了涂膜的附着力[2]。

3) 优良的电绝缘性，耐离散电流、耐热、耐温度剧变等。环氧树脂本身是热塑性高分子化合物，加入固化剂后能在几小时内交联固化，形成不熔的高分子涂层。

4) 适应施工环境温度范围大，对于施工环境要求低，固化时间短，具有良好的低温固化性能。采用空压机和枪头进行喷涂施工，施工简单方便，生产效率高。 5) 喷涂单层厚度大，可达50～100 μm 每层，100%固体，无化学溶剂，对环境无污染[4]。 6) 应用范围广，可广泛应用于油气管道防腐、焊口防腐、管件和弯管防腐。

Table 1. Coating material parameter data sheet 表1. 防腐涂料技术参数表

3. 施工工艺及注意事项

3.1. 表面处理

钢管在喷涂前必须进行表面喷砂除锈，除去钢管表面油脂和污垢，施工中要求除锈等级达到Sa2.5级，并且要求表面无焊瘤、无棱角、无毛刺。喷砂材料采用石榴石，石榴石硬度、含盐量等参数必须符合规范要求，材料技术参数见表2。

喷砂过程需要注意的技术要点如下：

1) 金属基体喷砂前，需要检测动力空气中是否含有油污，将吸油纸缠于管道上，用喷砂嘴对其进行喷扫，检测吸油纸表面情况，若吸油纸无油污及其他污渍，则可进行正常喷砂，否则需要更换动力空气。

2) 为保证喷砂表面具有一定锚纹深度，需调节使喷砂枪口处压力至少达到90 psi。

3) 喷砂开始后每2 小时进行一次露点测试，喷砂的环境温度必须高于露点温度3℃以上。

4) 在喷砂过程中，钢管的表面温度不能超过50℃。

5) 喷砂过程中至少清除管体相邻防腐层5 mm 宽，同时向两侧至少打薄50 mm 宽的防腐层，保证平滑过渡。打薄边界需呈一条直线，将美纹纸按边界缠与管体上。

喷砂完毕后进行检测，主要检测技术参数如下：

1) 喷砂处理完毕，对金属基体表面进行粗糙度以及锚纹深度检测，粗糙度达到Sa2.5，锚纹深度达50～100 μm (2.0～4.0 mils)为合格。

2) 采用盐分测试仪(布雷斯勒法)检测金属基体表面盐浓度含量，低于20 mg/m2为合格，如若不符合条件，则使用高压水清除污染物。

3) 对基体表面进行含氯量测试，残余含氯量不能超过40 mg/m2，否则使用高压水清除污染物直至达标。

4) 钢管表面基体预处理合格后，应该在低于50%的湿度情况下2 小时内喷涂底漆。

Table 2. Garnet material parameter data sheet 表2. 石榴石技术参数表

3.2. 喷涂

3.2.1. 喷涂前准备

1) 油漆和漆料应存储在4℃～40℃的密闭、防晒环境中，存储时间不超过18 个月。

2) 将基料与固化剂按4:1 体积比进行混合并且搅拌均匀，混合料大于5 L 时采用电动搅拌以保证混合均匀。

3) 由于混合后进行放热反应，为降低固化速度，将混合后漆料放置于冰桶中进行降温。

3.2.2. 喷涂

1) 喷漆干膜厚度为600～1000 μm。

2) 漆膜表面应光滑，颜色一致，无皱皮、起泡、流挂、漏涂等缺陷。

3) 喷涂时外部环境温度控制在20℃～30℃，温度太高会导致出现流挂现象，建议夜间施工，避开高温时段。

3.2.3. 喷涂后检测及补漏

喷涂后要进行漆膜厚度检测、电火花检漏、剥离试验等检测项目，不合格的要进行补漏处理。

1) 漆膜厚度检测

漆膜厚度必须从表面随机选取6 个点进行测试，其中最小厚度值应该满足规范要求。喷漆后检测合格标准为：湿膜厚度：≥675 μm；干膜厚度：600～1000 μm。

2) 电火花检漏试验

检漏过程中焊道焊口处电火花检漏电压为2.4 KV，管体检漏电压为2.0 KV (由于2.0 KV 电压未检测出初始端检测破损小孔，后调至2.8 KV)，以检测无漏点报警为合格。

3) 剥离试验

剥离试验每月度抽检，扭矩力值大于600 lb/in 为合格(09-SAMSS-113)。根据施工实践由于温度影响，高温会导致扭矩力值偏低，建议温度较低时间段做剥离试验，以满足试验要求。

4) 漏点修补

发现喷漆露点时，补漏时从漏点中心50 mm 处进行逐渐补喷。小于1450 mm2的防腐损伤采用抹子清理表面，并用手工补漆的方式修补，大于1450 mm2补伤需要重新喷漆，补伤时和已有防腐层的搭接长度为10～20 mm。

3.3. 喷涂常见质量问题和预防措施

由于缺乏HBE 防腐相关经验，施工前期出现的质量问题主要集中在橘皮现象以及干膜厚度不达标两类。根据施工过程中的摸索，总结出现质量问题的原因和预防措施如下：

3.3.1. 橘皮现象(Orange Peel)

橘皮现象是指漆膜表面不平整，呈现凹凸的状态、波纹状，集中出现在管道底部，主要原因是操作不当导致局部漆料聚集过多。主要预防措施如下：

1) 喷嘴距金属基体距离80 cm～100 cm 为宜，目前现场做法使用吊管机将相应焊口起吊一定距离，保证有足够空间进行喷涂。目的是一方面使出自喷嘴的漆料充分雾化后附着于基体，呈雾化状态，有助于分散漆料[5]，避免造成局部湿膜堆积。另一方面保证足够的距离使得稀料到达基体的冲击力减弱，避免对已喷涂的湿膜造成冲击导致局部聚集。

2) 对同一位置喷漆次数不超过三遍，三遍之后转移相邻其他位置(一遍表示摆动一个来回)。如若多次对同一位置进行喷漆，使得局部漆膜过厚，极易产生橘皮现象。

3) 当基体湿膜厚度达到850 μm 左右时，可以进行下一道口的喷涂，三道口作为一个循环，当第三道口湿膜厚度同样达到850 μm 时，返回第一道口再进行1～2 遍喷涂，可避免橘皮现象出现。

3.3.2. 干膜厚度

据项目标准要求干膜厚度需达到600～1000 μm 之间，通过控制湿膜厚度来保证干膜厚度非常关键。根据施工实践经验，为使干膜厚度大于600 μm，需保证湿膜厚度至少为850 μm。

4. 结论

经现场试验，HBE 高强度环氧漆涂料适用于埋地管道焊口防腐。根据该涂料的特有性能，以及对现场操作方式的多次试验，通过调整喷嘴到金属基体的距离以及现场喷涂方式，已掌握一套防腐效率高、施工质量好、返修频率低的HBE 焊口防腐施工方法。