3PE螺旋管焊缝处防腐层厚度的控制

1、三层结构的聚乙烯(3PE)防腐涂层以其良好的抗腐蚀 性、抗水气渗透性以及力学性能等，在石油管道行业得到了 广泛应用。目前，在国内石油管道建设中，很多的管线采用 3PE防腐涂层。在3PE防腐产品中，焊缝处涂层厚度是重要的 质量指标，由于螺旋埋弧焊管焊缝余高的存在，以及工艺、 原料等影响，经常会出现焊缝处涂层厚度不足的问题，严重 时会造成焊缝处厚度不够甚至开裂。在大多数管线中焊缝处 的涂层厚度最底要求是为管体厚度的70%，在实际生产中， 为保证焊缝处最小防腐层厚度，采取加大管体防腐层厚度的 办法，这样做的代价是生产成本大幅度提高。因此，如何在 少增加或不增加管体涂层厚度的情况下，确保焊缝处防腐涂

2、层厚度已成为生产中需要解决的主要问题之一。就生产中涂 层焊缝处厚度不足的原因作一分析并提出处理办法。产生防腐涂层厚度不均的原因既有光管焊缝形貌及几 何尺寸问题，也有工艺控制问题，还有涂料质量问题，应从 多方面研究解决。焊缝形貌不规焊缝高度太高，这是产生焊缝处涂层厚 度不够的直接和主要原因。按照API 5I和GB/T9711. 2标 准规定，在对应的最小壁厚下，焊缝高度应分别小于等于 3. 18mm和3mm。可见焊管制造标准对焊缝高度的要求和控制 并不严格。对此，在西气东输管线建设中，凡进行外防腐的 管线，在钢管制造时，均要求焊缝高度控制在2. 5mm以内。 二是焊缝外形不规，如出现鱼脊形状，即

3、焊缝中间有一条很 窄的高棱。当刚涂敷完的防腐管通过压辊及旋转辊时，此处 防腐层受压应力和拉应力比别处明增大，从而使防腐层减 薄甚至开裂。三是焊缝与母材过渡不平缓，防腐前打砂处理 时，焊趾处不易被打磨，造成环氧粉末喷涂不到位，或防腐 层挤压不实，粘结不牢。以上问题可通过对螺旋焊管生产工 艺的调整来满足生产要求。目前，一些钢管生产厂家将焊道 高度控制在1.8mm左右，且形貌规整，过渡平滑，这为涂装 生产提供了极大便利。在实际生产中都要对焊缝过高或焊缝外形不规过度不平 滑的钢管进行修磨，以达到生产的需要。一焊缝整体过高是 要花大力气对焊缝进行修磨，目前采用80MM的砂轮机两台采 取多次修磨使焊缝整体

4、厚度下降到1.8MM以下。二焊缝中间 出现鱼脊形的突出时对鱼脊的突出重点修磨消除突出部分 后能进行防腐处理。三当焊缝与母才出现过度不平滑的情况 时重点修磨焊缝的迎压辊而，也就是焊缝的一侧，迎辊而要 看钢管在涂敷过程中的转动方向而定，在实际就是最先接触 压辊的焊缝的一侧。在生产当中这三种焊缝形状是复合形出 现的，一根钢管焊缝有是同时具备这三种特点所以修磨难度 特别大，费力费人很难达到理想的修磨效果。目前情况下仍 是人力修磨不能达到最佳效果。如果能采取机械修磨就可达 到统一的标准，将解决根本性的问，事半功倍。在涂敷工位，由于钢管及涂层表面温度在200 r左右，聚 乙烯涂层还处于熔融状态，因此表面十

5、分柔软，此时如果将 刚涂敷过的钢管通过支持辊，钢管焊缝处与支撑辊为线接 触，焊缝处压力增大，必然造成焊缝处涂层厚度被碾压减小。 对此，必须加快涂敷后钢管的冷却速度。一是要加大喷淋冷 却水量，采用低压力大流量的水喷淋在涂层表面。二是增加 钢管内表而冷却。可采取在钢管内壁通水冷却的办法以实现 快速冷却，使涂层硬度增加。注意，在防腐管进入水冷系统 后，前500MM-300MM为保证防腐管涂层的整体均匀度应采取 低压大水量在在500MM-300MM处形成均匀的冷却水膜覆盖防 腐层全表面，减少水积点，和水流槽的出现。还应注意管内 水冷却时一定控制好水量和喷嘴位置，要防止冷却水倒流到 涂敷工位。在侧向缠绕

6、成型时，从机头出来的处于熔融状态的聚乙 烯和胶粘剂片材经拉伸后缠绕在钢管表面，再经上压辊压紧 后完成涂敷过程。调整适宜的气缸压力并保持稳定非常重 要。一般压辊压力在压辊两端分别控制，压辊前端压力的压 力保证在钢管接头和涂敷过程中防腐层充分压实，以在钢管 接头处和涂敷过程中不出现气泡为宜（0.4-0.2MP左右）。 压辊后端的压力可适当的减小（0.2MP左右），以在钢管接 头处和涂敷过程中不出现气泡为好。在压辊两端加装调整和 稳压装置。另外，上压辊及下托辊应选耐高温、比较柔软、 质量较好的橡胶材料。一方面可以起到防止焊缝处涂层厚度 减薄作用，二是可以减少两根钢管接头处涂敷时由于对接不 齐引起的气

7、泡现象。在实际生产中大口径的钢管焊缝处涂层厚度比小口径钢 管焊缝处的涂层厚度好满足标准的要求，这是因为大口径钢 管表而曲度比小口径钢管表面的曲度要小，相对于小口径钢 管大口径的钢管焊缝处过度到管体比小口径钢管焊缝过度 到管体要平滑的多。因此在小口径钢管的涂敷生产中焊缝的 高度要求应比大口径钢管更加严格。因此建议分厂对不同管 径的钢管焊缝要求的高度采取不同的焊缝高度要求。管径大 于等于1016 MM的钢管焊缝高度要求可小于1.8MM，管小于 1016MM的钢管随着管径的减小可使管焊缝的高度的绝对值 逐渐减小。在外防一线历年的生产中管径大于等于1016MM的 钢管聚乙烯的消耗都基本能控制在标准要求

8、的范围之内，而 在管径小于1016MM的钢管生产中就很难达到分厂规定的聚 乙烯的材耗。大部分的小管径的钢管为了满足焊缝处涂层厚 度的要求只得加大涂层的平均厚度，使得大量聚乙烯白白浪 费使得防腐成本大幅增加。最后就是要求防腐管的整体外涂层要足够的均匀，涂层 的最厚点和最薄点不要相差太大，要求螺距稳定搭接量稳 定。涂层的厚度变化明显相对于焊缝处的厚度变化也会更加 的明显，因为焊缝处受到的压力比管体处受到的压力更大是 整个防腐层的最薄弱环节所以要求螺距要稳定，挤出量要稳 定，涂层的均匀度要稳定。在螺旋埋弧焊管的3PE防腐中，由于焊缝余高的存在，容 易产生涂层厚度不均及焊缝处厚度减薄问题。通过调整生产 工艺及装置，选用强度和