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阐述3PE防腐钢管的技术指标

2016-12-27  来自: 圣泽重工有限公司.. 浏览次数:356

目前,国内己经建成并投产了近40条3PE管道防腐层涂敷作业线。近几年建设的国家重点管道工程建设项目大多采用了3PE防腐层,如“西气东输”、涩宁兰、兰成渝等,累计使用量己超过6000km.正在建设中的陕京二线和“西气东输”支线等项目也都采用了3PE防腐层,可见,3PE防腐层的应用在国内己经形成趋势。

  1995年编制完成的国内管道3PE防腐层行业技术标准SY/T4013-95是以德国DIN30670为基础,并是一致的,但焊缝部位的防腐层厚度参照法国标准规定为不低于管体防腐层厚度的90%.在几年的实际规定的最小厚鲠依据主要是北ilish上。这些些管道的防腐涂敷都?行了了国内的石油bookmark1准资料,除加拿大标准外(加拿大标准规定较小),其他国家标准如:法国NAF、日本JIS、美国NACE以及大部分著名企业标准均沿用德国DIN30670标准确定的厚度要求。DIN30670己持续使用了20多年,几次修订,对防腐层最小厚度要求一直未变,说明DIN30670对最小厚度的要求是合适的,只是在实施过程中根据工程的具体情况略有调整。表1列出了加拿大某公司提供的应用实例。

  表1 3PE防腐层应用实例管道胶粘剂聚乙烯/总厚度/玻利维亚一巴西(帽0810)意大利(0460)墨西哥(¢508)由表1看出,目前多数工程沿用德国标准DIN30670防腐层最小厚度规定,并在实际应用中针对工程的具体情况对环氧粉末的厚度作了相应的调整,主要是进一步提高防腐层的抗阴极剥离性能。

  21规定的防腐层厚度较低。环氧粉末最di为50Wm,胶粘剂最di为50Wm,聚乙烯根据高、中、低密度分别作了规定,其中低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯防腐层的最小厚度规定与DIN30670的规定一致,中密度聚乙烯和高密度聚乙烯防腐层最小厚度的规定比DIN30670低。但经过调研得知,加拿大标准主要是依据北美二层PE防腐层的适用经验编制的,其规定的防腐层最小厚度在实际应用过程中并没完全采用,而是根据实际情况,适当加了环氧粉末和聚乙烯层厚度。表2是加拿大某公司提供的应用实例。

  表2 3PE防腐层应用实例管道胶粘剂聚乙烯/总厚度/:加拿大亚HLSKY石油公司(3457)委内瑞拉(¢508)澳大利亚(叫06)表2的数据说明,这些案例虽有减薄的趋势,但也没完全减至加拿大标准规定的厚度,而且上述案例也并非完全出于经济上的考虑。由于加拿大国家标准2PE的应用经验,在北美的运输、使用环境下可能适用,在其他环境不一定适用,而是要根据实际情况,确定防腐层厚度。由此看来,将该标准的有关规定用于国内管道建设还没有充分的依据。

  2.2国外3PE防腐层最小厚度确定的依据德国国家标准DIN30670规定的最小厚度值最早的报道见于1975年第1届国际管道内外保护会议,由德国著名的MANNESMANN公司根据10a的涂敷经验和大量的试验结果得出的。他们认为:仅仅从防腐的角度考虑,1mm的聚乙烯厚度就足够了,但不能满足实际施工过程中的抗机械损伤需求,必须加防腐层的厚度来加机械保护性能,加安全系数。

  为保证防腐层长期稳定性,所设计的防腐层应具有的最di性能为机械性能、防腐性能、耐化学性能和良好的施工性能。在实际应用过程中,这些性能都是很重要的。因为,防腐层除了要具有优异的防腐性能外,还必须具有优良的机械性能。只有具有优良的机械性能,才能保证防腐层在吊装、储存、运输、下沟回填及运行过程中抵抗外力损伤,保持涂层连续、完整,也才能保证防腐层维持良好防腐性能。为此,研究人员采用不同管径的防腐管,进行了大量的试验来模拟涂层在吊装、储存、运输、下沟回填及运行过程中的外力损伤情况,进而评价防腐层的机械性能。主要包括:(1)用DN100~ 200mm的防腐管做试验管。在不同温度下,将50kg粉碎的石子(35/55mm)从不同高度落下,测量防腐层损伤面积,模拟管道下沟回填过程中涂层受到的冲击损伤状况。(2)载荷试验:用DN810mm及DN1 420mm的防腐管做试验管,进行地面轴向拖拉、滚动,从1m高处摔下,钢轨上拖拉等外力破坏试验,测量损伤面积,模拟涂层在堆放、运输和使用过程中受到的机械破坏情况。实验结果表明:防腐层的抗冲击强度随防腐层厚度加而呈线性大;防腐层抗外力损伤能力是防腐层最小厚度的函数。经过各项载荷试验可得出结论:防腐层最小厚度在1.7mm以下不足以抵抗机械载荷破坏;对DN810mm钢管,防腐层最小厚度超过3mm时,对正常的运输和安装过程是适宜的,这与DIN30670规定的防腐层最小厚度一致。

  3国内应用情况调研分析从1995年开始,根据陕京管道和库鄯管道建设的实际需要,从国外引进建成了几条3PE防层涂敷作业线,到2003年底全国己累计应用3PE防腐管6天然气行业标准SY/T4013?95(修订后为SY/T0413?2002)或相关重点工程项目企业标准的要求。

  在几年的实际应用和管道运行中,国内采用3PE防腐层的陕京管道、库鄯管道等工程至今没有出现由于防腐层的原因产生的事故,在施工过程中,在吊装、运输过程中有些局部碰伤,经修补后埋地使用。在陕京管道施工中剩余的少量3PE防腐管,经过从防腐厂运至施工现场,再从现场运回青县储存。几年后,对该批防腐管进行检测,检测结果表明防腐层内在质量仍然较好,虽然外观上存在轻微损伤,但是其剥离强度、阴极剥离等内在质量依然超过标准要求。某管道施工后曾遇到山洪爆发,致使管道出现断裂现象,但在钢管断裂部位,聚乙烯防腐层依然附着在钢管上,可见3PE防腐层的优良性能。

  在某输气管道施工中,3PE防腐层全部采用了加强级,涂敷质量优良。在初期的运输过程中,由于包装保护不当,加上火车车箱超高装运,致使少量防腐管擦伤严重,有的在轴向存在近1m长的擦痕。在现场施工过程中还出现了局部的划痕损伤,现场管理和施工人员认为,行业标准规定的防腐层厚度是适宜的,如果降低厚度,将会加现场损伤程度,影响管道施工总体质量。

  由于没有低厚度3PE防腐管道的对比,调查了国内2PE防腐管的应用实例。1996年施工的海南某输气工程管道的防腐采用了2PE包覆,钢管为0324mm.施工后剩余的268根防腐管库存在海南东方市,其中有的是预制后未出厂,有的是出厂后又从现场运回的。对这批包覆管的防腐层厚度进行检测,检测结果表明:防腐层厚度大多数低于2.0mm,最小的为1.39mm,低于标准要求。对该批防腐管逐根进行外观检测,外观完好的仅占39.5%;有几处局部损伤且电火花检漏有漏点的,占40. 7%;聚乙烯层严重损伤、难以修补使用的占19.8%.这些防腐管在出厂时是经过检验无漏点的,上述漏点应是吊装、运输和堆放过程中产生的。这说明了该批防腐管的防腐层抗机械损伤性能低,主要是由于防腐层厚度太低,不足以抵抗外力冲击、穿透、摩擦等破坏,严重影响了防腐管的实际应用质量。

  从上述破损实例及国内几年来长输管线施工中的防腐层损伤情况看,由于我国长输管道施工及运行的工况条件较复杂,且防腐管运距长,公路、铁路运输条件较差,在没有充分的理论依据和实际经验的条件欧洲多年的实践也证明:加聚乙烯厚度(>分)的费用是必要的,它可以大大减少以后的投资,如:减少吊运过程的保护带等;减少修补费用,并避免由于现场修补引起的性能降低;减少阴保站费用和阴极保护维护费,提高阴极保护的经济性。

  4焊缝部位防腐层厚度试验分析-95行业技术标准中,参照法国标准规定,焊缝部位的防腐层厚度宜不低于管体部位要求值的90%,但实际上难以满足要求,通常主要依靠提高管体防腐层厚度来实现。为合理确定焊缝部位的防腐层厚度,结合几个防腐厂的防腐管涂敷,对管体部位和焊缝部位的防腐层厚度进行了对比检测分析,并进行了减薄防腐层厚度条件下的比对分析。厚度对比主要检测结果见表3.表3管体和焊缝部位防腐层厚度检测结果序号厂家钢管规格管体厚度焊缝厚度焊缝处比率/%备注减薄从表3中的检测数据可计算出管体和焊缝处防腐层厚度的差异:焊缝部位为管体部位的63%~81%,平均为71%.这主要受挤出工艺参数的影响,如管径、钢管壁厚、焊缝高度和成型情况、缠绕辊压程度等。上述数据中,*508mm钢管主要是由于焊缝成型不良而使焊缝部位防腐层厚度偏低。除减薄防腐层厚度的测量值外,其他均是在正常生产条件下进行的测量记录;对于减薄试验,主要是调整了生产线的聚乙烯挤出量。

  对减薄的3PE防腐层的阴极剥离、剥离强度、抗弯曲试验结果表明:这些使用性能都满足标准要求,不受减薄聚乙烯厚度的影响,只是抗冲击的最da能量受到影响,单位厚度的抗冲击值没有影响。

  下通能只从经济角Ma筐防腐层厚薄。在孤最薄弱的环节此制定最di防转第n43页)bookmark2国内绝大部分长输管道均用螺旋焊缝管,在施工运输过程中,焊缝部位难以保护,焊缝部位防腐层是赵振荣:原油加热炉炉管腐蚀与预防最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值表5对流炉管壁厚测试结果第1列第2列第3列第4列第5列第6列B、D点),其炉管壁厚明显较厚。同时对所有同类点进行统计发现:在有利于管内流体扰动的部位,其管壁腐蚀速度确实高于那些相对不利于流动扰动的部位的腐蚀速度。为了进一步证明检测的可靠性,对加热炉炉管内外径进行了检测,结果表明:炉管内壁没有明显的冲刷、腐蚀减薄迹象,外径减薄量等于炉管的腐蚀量。

  综上可以推断:辐射室炉管腐蚀主要发生于炉管的外侧,而管内原油的湍流流动使弯头上侧的热交换速率明显高于其他部位,因此造成这些部位的炉管外壁的温度将低于其他部位,使得这些部位的酸性腐蚀加剧,并且其腐蚀速度大于直管段的腐蚀速度。

  (2)对流室:由表5可知,对流炉管腐蚀减薄很不均匀,腐蚀比较严重的区域位于第3排至第9排,尤其是第7排腐蚀最重,炉管经过腐蚀后最小壁厚为2. 6mm,低于标准要求(标准要求:炉管腐蚀余量为3一般情况下,加热炉对流室排烟温度都在300°C以下,所以加热炉对流室炉管腐蚀减薄的主要原因是低温腐蚀。由于对流管第3排至第9排位于对流室中部,排烟温度最di,故此区域腐蚀比较严重。

  6预防措施为了有效控制加热炉炉管腐蚀,对加热炉炉管进行了挂片试验。挂片试验分为:镍-铬(NI-CR)合金喷涂料封闭保护;铝喷涂层加高温涂料封闭保护;无机涂层保护和无保护措施的20锅炉管、20裂化炉管。试验结果表明:20锅炉管和20裂化炉管均遭受强烈腐蚀,而20裂化炉管均匀腐蚀的平均腐蚀速率约为0. 22mm/a,点蚀的最da坑深约为0.24mm/a.镍-铬涂层、铝涂层、无机涂层都能有效地保护加热炉炉管。因此,建议加热炉炉管采取喷镀、粘贴新工艺,改进加热炉炉管特别是对流炉管防腐性能,提高加热炉炉管抗低温腐蚀能力。

  严格控制加热炉运行参数,确保加热炉排烟温度高于烟气露dian温度。因烟气露dian温度与燃料的含硫量有关,所以,加热炉排烟温度一般不应低于下列数值:燃料中不含硫时,烟囟不保温时为120*C;燃料中含硫量为005%~1%(体积)时,烟囟不保温时为150~ 210*C;烟囟保温时为120~由于加热炉对流室炉管腐蚀比较严重,所以要强化加热炉对流管的检验,缩短更新周期,加快更新力度。

  (上接第40页)度应关注焊缝部位防腐层厚度。经过试验研究可知:实际生产过程中焊缝部位防腐层平均厚度约占管体防腐层厚度的70%,因此为保证焊缝部位不低于1.8mm,原标准规定的管体厚度较为合适,不宜再减薄。而规定适当的焊缝与管体防腐层厚度的差异,也相当于降低了管体防腐层的厚度要求。

  5结束语通过研究分析国外3PE聚乙烯防腐层最小厚度的确定依据以及对国内3PE防腐层的应用情况和PE防腐层出现的破损实例进行调查分析结果表明:参照DIN30670标准制定的管体3PE防腐层厚度(即原行业标准SY/T4013-95的规定)是合理和适当的。通过实际涂敷试验和检测分析,认为可以适当降低焊缝部位防腐层的厚度要求,确定焊缝部位防腐层厚度不得低于管体防腐层厚度规定值的70%.这些规定己列入新版行业标准SY/T0413 3PE防腐层的工程造价,取得了良好的社会和经济效益。


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