高強(qiáng)度鋼管道腐蝕
 

　　文/張其濱,韓文禮,李愛貴·中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院
 

　　西氣東輸二線由于采用了X80高強(qiáng)度鋼,因此在管體防腐、補(bǔ)口和防腐層抗大應(yīng)變性能方面面臨著一些技術(shù)難題。為了解決這些難題,中石油有針對性的開展了科研攻關(guān)并取得了成果。
 

　　西氣東輸二線包含“—干五支”,總長超過7300km。其中干線長度約4700km ,采用Ø1219mm、X80高強(qiáng)度鋼,設(shè)計(jì)壓力12MPa,設(shè)計(jì)年輸送能力300億方。
 

　　與西氣東輸工程相比,西氣東輸二線采用了X80高強(qiáng)度鋼,因此,就防腐而言,X80高強(qiáng)度鋼級管線具有與其它鋼級管線所不具有的特殊的防腐技術(shù)和防腐施工問題。根據(jù)當(dāng)時(shí)國內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,針對國內(nèi)已建管道工程防腐中存在的技術(shù)和質(zhì)量問題,結(jié)合西氣東輸二線采用X80高強(qiáng)度鋼和Ø1219mm大口徑管道對防腐提出的技術(shù)要求,中國石油組織力量開展了攻關(guān)研究。
 

　　通過兩年時(shí)間攻克一系列難題,形成了高強(qiáng)度鋼管道的防腐技術(shù)整體方案,有效解決了西氣東輸二線建設(shè)面臨的防腐關(guān)鍵技術(shù)難題,為提高西氣東輸二線工程的防腐質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持和保障。
 

面臨的難題
 

       離強(qiáng)度鋼管3PE防腐涂層技術(shù)
 

       3PE防腐是我國長輸管道首選的防腐技術(shù),但由于西氣東輸二線采用了X80高強(qiáng)度鋼管,常規(guī)3PE防腐層的涂敷預(yù)熱溫度(200～250℃ )對X80鋼的力學(xué)性能有—定的影響。
 

       相關(guān)研究表明,200℃ 以上的加熱溫度會對鋼管的屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比產(chǎn)生明顯的影響,使原本平滑的應(yīng)力—應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯的屈服平臺,導(dǎo)致屈強(qiáng)比顯著上升,在宏觀上表現(xiàn)為應(yīng)力的增加,同時(shí)應(yīng)變時(shí)效對X80鋼的沖擊功、韌性、延性都有不良的影響。因此,工程施工前迫切需要適合X80鋼管道的3PE防腐層材料和涂敷工藝新技術(shù)。
 

　　管道現(xiàn)場防腐補(bǔ)口技術(shù)
 

　　美國輸送安全局管道事故調(diào)查結(jié)果表明,45%的管道事故是由管道外腐蝕引起的,而80%以上的外腐蝕發(fā)生在管道補(bǔ)口處,補(bǔ)口是管道防腐的薄弱環(huán)節(jié)。
 

　　近年來,管道補(bǔ)口多采用環(huán)氧底漆+熱收縮帶的方法。底漆的主要作用是提高熱收縮帶的抗陰極剝離,其防腐蝕功能并不突出;而且底漆和熱收縮帶配套施工要求苛刻,烘烤粘結(jié)質(zhì)量難以穩(wěn)定,而收縮帶一旦滲漏進(jìn)水,鋼管就沒有任何屏障。
 

　　當(dāng)時(shí),國內(nèi)補(bǔ)口工藝要求環(huán)氧底漆在表干狀態(tài)下包覆熱收縮帶,主要的理念是表干狀態(tài)的環(huán)氧底漆與熔融狀態(tài)下的熱熔膠發(fā)生反應(yīng),達(dá)到融合粘結(jié)的效果;而環(huán)氧底漆在實(shí)干后就不能與熱熔膠產(chǎn)生有效的融合粘結(jié)。如果在Ø1219mm的管道上同樣采取這種工藝則很難達(dá)到質(zhì)量要求。
 

　　因此,具有良好防腐蝕性能、適應(yīng)現(xiàn)場施工要求的補(bǔ)口底漆和與之配套的現(xiàn)場補(bǔ)口作業(yè)工法成為西氣東輸二線工程的急需。
 

　　3PE防腐層大變形鋼管適用技術(shù)
 

　　西氣東輸二線管道經(jīng)過強(qiáng)震區(qū)、地震斷裂帶和其他特殊地段時(shí)(見圖1) ,將采用具有抗大變形性能的管道。管道在大變形條件下無疑會影響到外防腐涂層的性能,技術(shù)上要求抗大變形管段選用的防腐涂層必須能夠承受設(shè)計(jì)允許的最大變形量帶來的影響,并保持長期完整性和對管道的良好粘結(jié)。
 

　　在國內(nèi)現(xiàn)有的管道涂層技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)中,SY/T 0413《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的一項(xiàng)防腐層的抗彎曲性能是涂層和基材同時(shí)發(fā)生變形的性能要求,該指標(biāo)規(guī)定:抗彎曲(-30℃ ，2.5)聚乙烯無開裂,其彎曲變形達(dá)到了2%;SY/T0315《鋼質(zhì)管道單層熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定:抗彎曲(-3° C,2.5)涂層無裂紋。
 

　　圖1管道途經(jīng)黃土區(qū)
 

　　從兩個(gè)規(guī)定可以看出,標(biāo)準(zhǔn)只是對3PE防腐層的低溫塑性進(jìn)行了要求,對于變形后的防腐層的其他性能并無相應(yīng)的要求。因此,通過實(shí)驗(yàn)研究出管道發(fā)生大變形時(shí)對防腐涂層性能的影響,進(jìn)而提出抗大變形管道涂層的性能和施工工藝要求,是鋪設(shè)大變形管道前必須完成的工作。
 

防腐新技術(shù)
 

　　針對西氣東輸二線建設(shè)面臨的防腐關(guān)鍵技術(shù)難題,通過開展試驗(yàn)研究,取得一系列研究成果,形成了高強(qiáng)度鋼管防腐技術(shù)整體方案,并應(yīng)用于西氣東輸二線X80鋼管的3PE防腐層涂敷生產(chǎn)和防腐補(bǔ)口施工,取得了良好的效果。
 

　　圖2 3PE防腐層低溫涂敷試驗(yàn)管

　　3PE防腐層低溫涂敷技術(shù)
 

　　通過試驗(yàn)研究(見圖2),開發(fā)出一整套的X80管道3PE防腐層低溫涂敷技術(shù),既保證了防腐層質(zhì)量,又確保對X80鋼管力學(xué)性能影響不大。X80鋼管道3PE防腐層低溫涂敷技術(shù)主要包括以下幾方面:
 

　　(1) 確定了X80鋼管防腐層涂敷要低于200℃ ,在此溫度下,對X80鋼管力學(xué)性能影響不大。
 

　　(2)從 國內(nèi)外不同生產(chǎn)廠家的環(huán)氧粉末中,篩選確定了滿足低溫固化要求的環(huán)氧粉末產(chǎn)品。

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