小口径钢管内涂层涂覆及应用技术

胡建修，张彦东，杨海田

（河北华油一机图博涂层有限公司，河北沧州 062658）

0 引言

目前大口径输送钢管均在内部涂覆内涂层，为了减少腐蚀和输送阻力。而随着内涂层的普及，油田用户意识到了内涂层对整个输送系统的重要性，为此逐渐应用到小口径管道（DN200以下）。小口径管道以碳钢管为主。石油石化行业的单井管道、集输管道、注水管道以及炼厂的工艺管道，输送介质涉及采出液、含油污水、含水原油、回注水等，这些介质通常矿化度高，含有Cl-、H2S、CO2等，具有较强的腐蚀性，无论是从安全环保角度还是延长管道寿命角度，都应对管道采取内涂层措施。

小口径钢管与以往油管、套管相比具有很大的改变，其长度一般达到11～13 m，管端有预留、没有丝扣连接，这都给实际涂覆加工造成了困难，本文针对小口径钢管涂覆重点从以下方面进行研究。

1 涂覆工艺研究

1.1 管端预留技术

针对车间生产工艺实际，采取钢管两端不同的预留技术，进枪端采取工装保护管端；退枪端采取胶带粘贴保护。

1.2 进枪端预留技术

由于输送管的端部没有丝扣，不能像钻杆或油套管那样使用带丝扣的护丝保护预留端不被喷涂。使用胶带粘贴保护的方法也不可行，因为喷枪进退时会将粘贴的胶带刮掉，造成胶带保护失效，所以必须采用专用的技术进行预留端保护。为此，设计了专用的保护工装（图1），该工装可有效对预留端进行保护，防止预留端被喷上涂料。

图1 预留端护丝结构

1.3 退枪端预留技术

在退枪端使用胶带粘贴保护技术。因为喷枪上有扶正器，保证喷枪可以在管子中居中，使得喷枪前端不会和管体内壁发生接触，所以退枪端可以用胶带进行保护。但由于管体内径太小、胶带不好粘结，本文设计了专用的胶带粘结工装，保证胶带粘结的齐边效果。

1.3.1 胶带选择

在退枪端喷涂粉末时，如果采取工装，会在工装台肩处形成堆积，影响产品质量，为此在生产过程中采用高温胶带来保护预留端。本文选择了4 种胶带进行试验，其中：①铝箔胶带粘贴方便，但剩余胶不易处理，实际使用效果如图2a）所示；②美纹纸胶带不耐高温，实际使用效果如图2b）所示；③茶色胶带胶少，不容易粘贴，使用实际效果如图2c）所示；④硅胶胶带容易粘贴，无剩余胶，实际使用效果如图2d）所示。因此选用了硅胶胶带。

图2 胶带实际效果

1.3.2 胶带粘贴

胶带粘贴质量直接影响涂层的最终效果，纯手工粘贴对操作人员的要求很高，并且不能保证产品质量，为此设计了专用工装来提高粘贴质量和效果。工装结构如图3 所示。

图3 退枪端胶带工装结构

1.4 进枪端膜厚保证技术

小口径钢管长度较常规生产的油套管长2～3 m。由于粉末喷涂采取的是高温熔融技术，在后退时喷粉，当喷枪后退到管端时温度降低达到30 ℃，管体温度不足，造成粉末不能完全熔化，形成橘皮状外观，影响产品质量。并且喷枪离开管端，管端的膜厚也不能保证，为此采取了管端保温和加长管措施来保证膜厚。

1.4.1 进枪端保温措施

经过多次试验确认，离管端约1 m 处温度开始不足，为此设计了1 m 长的保温套，来确保管端温度满足涂覆条件（图4）。

图4 保温套

1.4.2 进枪端加长管措施

进行粉末涂料喷涂时，当喷枪退出管子时，粉末不能再附着在管体内壁上，所以进枪端的膜厚通常情况下会比较薄。常规做法是用手工喷壶在管端进行补喷，由于是手工操作的质量不易控制，为此设计了专门的加长管旋转工装（图5）。

图5 加长管旋转辊轮支架

该套工装主要包括一个可移动的旋转辊轮支架和一根与所生产钢管同壁厚、同内径的加长管，加长管通过锁紧机构夹持在生产钢管上，旋转辊轮架支撑着加长管。生产时与生产钢管一体旋转，当生产钢管发生窜动时，旋转辊轮架会随着生产钢管的移动拖着加长管一起旋转和移动，保证了生产过程中的喷涂质量。

2 内涂层实验室检验

2.1 常规检测

钢管内涂层常规检测项目的要求与检测实际值见表1。

表1 钢管内涂层常规检测

2.2 耐高压实验

针对输送管承压特点，设计了耐高压试验，按照SY/T 6717—2016《油管和套管内涂层技术条件》要求，将pH 值为12.5的氢氧化钠液体充入长500 mm 管段内壁，常温下保压24 h。泄压，刨开管端进行如下试验。

2.2.1 附着力试验

根据ASTM D3359—2017《胶带法测试涂层附着力标准试验方法》Method A 所述方法进行。在涂层与基材之间进行划×，用压敏胶带贴在伤口上然后移开，在0～5 的范围内进行粘附性定性评估。经试验测试，附着力为5A 级（图6）。

图6 附着力试验

2.2.2 微观检验

在显微镜下放大50 倍观察涂层表面，结果发现实验前后，涂层均致密，无气泡、针孔等缺陷（图7）。

图7 涂层表面微观图像

2.3 耐阴极剥离实验

阴极剥离实验应参照SY/T 0442—2010《钢制管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准》附录C 的要求进行，可接收标准为-1.5 V，48 h，@65 ℃，≤6.5 mm；实验结果≤1 mm，满足标准要求（图8）。

图8 阴极剥离实验

3 现场应用补口技术

在现场焊接中，配合公司专利产品衬套，弯头和三通均可实现内涂层的连续性（图9），很好地解决了管道内防腐的涂层连续性问题，有较好的实用性。

图9 衬套应用效果

4 结论

本文对小口径钢管生产工艺进行探讨，重点解决了管端预留、进枪端膜厚膜厚控制、温度控制等问题。对内涂层样品进行实验室验证，结果证明该工艺满足标准要求。在生产加工现场配合补口技术，可以完美解决连接问题，实现整条管线涂层连续。