管道内防腐施工工法

管道内防腐施工工法河北华北石油工程建设有限公司周绍明倪春江 吴斌杜风赵明法0前言在长输管道运行过程中，因输送介质中存在多个腐蚀性物质，造成引发管道内锈蚀，进而产生穿孔和泄漏的事故，造成生产停止、环境污染等问题。另外还使钢管内壁表面粗糙，运行费用增加等等，由此损失要数以亿元来计。面对着现在凸现的全球能源危机以及对环保意识的不停增强，人们对输送油气钢质管道的内外保护越来越重视。在外防腐技术日臻完善的今天，管道内防腐施工技术开发与应用已经显得至关重要。现在，管道内防腐施工在国内防腐领域来说是一项技术含量高、施工难度大的防腐工艺，它的难点在于管道内防腐机械化预制生产和现场补口工艺技术，其重要问题有：1）如何实现小口径管道内防腐机械化作业？2）如何提高管道内除锈效率和除锈质量？3）如何保障管道内涂层的涂覆效果？4）如何真正解决长距离管道的内补口问题，确保整体防腐质量？9月我公司中标苏丹三七区FSF项目管道内防腐工程，为此，公司组织了管道内防腐技术的科研攻关，并在该工程中成功应用，得到业主、监理、总包商的高度评价。该项科研成果被评为公司科技进步一等奖，以该项科研项目为基础展开的创新型QC小组活动荣获了华北石油管理局QC成果二等奖，有关该项施工技术的论文荣获石油天然气中心站年会论文评比一等奖。在此基础上，公司组织编制了《中小口径管道内防腐施工工法》，并在苏丹三七区FSF项目管道内防腐工程续建工程中获得良好的效果。1工法特点长久以来，国内内防腐施工技术普通采用的是开放式喷砂除锈和挤涂式涂装和补口，它的弊病在于除锈效率低下、涂层厚度和质量难于确保，特别是焊口处的涂层厚度无法得到确保，已不能适应现在的施工规定。对于高质量、高效率的管道内防腐施工办法，在大口径管道内防腐技术方面，国内各防腐公司研究较早，有个别成功经验。而中、小口径管道内防腐技术还很不成熟，特别是长距离管道内补口，基本上是没有解决的难题。本工法的特点是，摒弃了以人工操作为主的开放式喷砂除锈和挤涂式涂装工艺，厂内预制全部采用机械化操作，极大地提高了施工效率，特别是解决了管道内防腐补口施工中存在的问题。施工时，能够进行焊道的长距离定位、除锈、补口施工，使全部管线内涂层持续、完整，确保管线内防腐整体质量，消除了管道内防腐补口施工难这一瓶颈。在造价方面，由于内喷涂及内补口施工设备均以220V交流电作为工作电源，全部设备在低能耗状态下，即可进行管道内防腐施工，减少了野外组织施工的难度，与其它施工办法相比施工成本较低；在施工安全方面，解决了因开放式喷砂所造成的环境污染及施工安全等诸多问题。总之，此项管道内防腐施工技术含有防腐质量好、生产效率高、补口技术创新、检测手段先进、施工造价低、施工环境优、检测手段先进等明显特点。2合用范畴该工法合用于中、小口径（管径范畴为φ159-φ508mm）长输管道和油田集输管道的液态涂料内防腐预制和现场补口施工。展开批量生产时，投入的设备经济数量以下：1）建立一条可四根钢管同时除锈的除锈生产线单班可除锈管线1.0-1.5公里；2）在预制厂内建立一条内喷涂生产线，在只采用一套内喷涂作业车状况下，单班生产能力为1.0-1.5公里；3）在采用一套补口设备（涉及内除锈、补口、检测）时，每工日可现场补口2公里管线。3工艺原理本工法分为：厂内预制、现场补口、施工检测3部分。3.1管道内除锈原理管道内除锈系统由供丸系统、喷丸系统、除尘系统、空气压缩系统、供管系统和电气控制系统构成。重要部件有：提高机、螺旋分离器、螺旋输送器、喷丸室体、运管传动车、喷丸传动车、储气罐、油水分离器、空压机、管线平台等。其工作原理为：由运管小车将钢管放入喷丸室体，喷丸小车带动砂罐前行，同时启动喷丸遥控装置，以压缩空气为动力的钢丸由散枪头喷射到钢管内壁，并由压缩空气带动进入喷丸室体，带粉尘气体通过除尘器排放到大气中；钢丸则由喷丸室底部排放口流入螺旋输送器后，依次通过提高机、螺旋分离器储存在供丸系统内。当喷丸小车行进到钢管管口附近完毕内除锈工作时，喷丸小车上的砂罐口则正对供丸系统的排放口，启动气控闸阀进行装钢丸，随即喷丸小车渐渐后退并对钢管进行排气吹扫。当小车推终究部后，打开喷丸室体，通过运管小车将钢管运出，并装入待除锈的钢管，至此完毕管线除锈作业。3.2管道内喷涂原理内喷涂由管道内喷涂车完毕，其重要由行走、供料、旋喷和控制四个部分构成。内喷涂车工作时以220V交流电作动力源，在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为20米；工作时全部的操作指令都通过控制箱上的按键来完毕，操作人员可直观、精确、方便地进行操作。供料系统由料仓和料泵构成，料仓内的涂料通过电机带动的齿轮泵将其打入旋杯内，旋喷电机以0r/min以上的旋喷转速，使旋杯内涂料在强离心力的作用下高效率雾化，均匀的喷涂在钢管内表面上，形成优良的防腐层。3.3管道内补口原理现场补口由管道内除锈小车和喷涂小车来完毕。3.3.1管道内除锈车重要构造由行走、定位、除锈和控制等部分构成。工作时以220V交流电作动力源，行走系统的行走电机通过控制箱在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为300米；定位系统采用CCD定位装置，操作人员通过控制箱上的液晶电视可直观、精确、方便地拟定要除锈的位置，启动除锈电机，使钢刷在焊道附近来回打磨，之至达成规定的除锈级别；工作时全部的操作指令都通过控制箱上的按键来完毕。3.3.2管道内喷涂车重要构造由行走、定位、供料、旋喷和控制等五个部分构成。工作时以220V交流电作动力源，行走系统的行走电机通过控制设备在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为300米；定位系统采用CCD定位装置，操作人员通过控制箱可直观、精确、方便地拟定要补口补伤的位置；供料系统有料仓和料泵构成，涂料在料仓内通过电机带动齿轮泵将涂料打入旋杯内；通过旋喷电机,旋喷转速在每分钟0转以上，使涂料通过旋杯在强离心力的作用下高效率雾化，使涂料均匀的喷涂在钢管焊道上；工作时全部的操作指令都通过控制箱上的按键来完毕。3.4管道焊口涂层内检测原理检测小车的重要构造由行走、摄像、灯光、测厚、测厚头旋转伸缩、控制等部分构成。设备工作时以220V交流电作动力源行走，行走系统的行走电机通过控制系统可在管道内正反两个方向爬行，其最大爬行深度为300米；定位系统采用CCD定位装置，测厚头通过控制系统可在管内进行360°旋转伸缩，操作人员通过控制箱上的液晶电视可直观、精确、方便地拟定要检测的位置；工作时全部的操作指令都通过控制箱上的按键来完毕。4工艺流程和操作要点4.1厂内预制4.1.1施工工艺流程图4.1.1-1施工工艺流程图图4.1.1-2施工工艺示意图4.1.2操作要点1钢管内表面预解决1)钢管上线采用吊车或抓管机将合格的钢管放到施工平台上。钢管内异物去除采用目视的办法检查钢管内有无杂物，如果有应去除干净。除锈作业钢管内表面预解决采用钢管内壁喷丸生产线进行除锈作业，核心控制点为钢管内壁及钢丸必须干燥，气量充足、干燥无油污，普通根据每把喷砂枪的用气量来配备空压机大小，压力必须控制在0.6～0.7MPa间，调节好钢丸流量，这样才干确保有良好的效果。①将钢管由运管小车送入喷丸室内，由喷丸小车将喷丸枪头推动到送进管口处。②启动喷丸装置，当有钢丸喷出时，开动喷丸小车带动喷丸枪头缓慢向前移动，直到将整钢管喷射完毕，关闭喷丸及迈进控制。③将喷丸小车缓慢后退，同时启动吹气装置，进行余砂吹扫解决当枪头离开管口后，启动喷丸室盖，用运管小车送出内表面预解决完的钢管后，继续进行下一组钢管的内表面预解决。2管道内吹扫将内表面预解决完的管线摆放在吹扫线平台，运用压缩空气对钢管内壁再次进行吹扫，将钢管预解决时遗留在管内的微尘吹扫干净。3钢管内解决质量检查钢管内表面除锈等级应达成《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB／T8923—1988中规定的Sa3级。4管端解决在检测合格的管线两端60～80mm范畴内涂刷硅酸锌可焊性防锈涂料，干膜厚度为20～40μm，以防止做完防腐层后的管线在焊接前再次生锈。5钢管内壁喷涂运用管道内喷涂车对钢管内壁进行喷涂防腐。1)喷涂前，将配比、熟化好的涂料装进喷涂车的储料仓（涂料必须严格根据厂家的配比规定进行调配），然后把内喷涂车放到钢管内，启动内喷涂车控制箱上行走调速开关，使其行进到钢管的另一端。2)在管端安装锥形预留段保护套，使喷涂时能在管端留出刷有可焊涂料的预留段。3)按照规定的工艺参数调节设定好旋喷速度、行走速度和泵料速度，启动内喷涂车的料泵与旋杯旋转机构，待涂料充足雾化后，再启动行走开关使内喷涂车倒退喷涂，完毕钢管内壁喷涂作业。4)涂层质量检测当内防管喷涂完毕后将钢管摆放到操作台静置、晾干，24小时后进行内涂层的外观、厚度的检测，当检测不够厚度时应进行补喷。6内喷涂施工注意事项1)有专人操作、保管设备。2)施工时，喷涂小车要轻拿轻放，旋喷电机的轴及旋杯严禁有任何外力的碰撞，特别是在设备进出管道时要格外小心。3)电缆线在施工中和寄存地要避免有车辆及器械等的碾压和冲击。4)设备应寄存在阴凉、干燥、通风处，控制箱及车体严禁在太阳下暴晒。5)喷涂机用完后，应及时进行彻底的清洗，涉及料仓、料泵、料管、旋杯以及车身等。较长时间不用时，严禁不清洗、清洗的不彻底或料仓内有剩料。4.2现场补口4.2.1补口工艺流程图图4.2.1-1补口工艺流程图4.2.2操作要点内补口先用管道内除锈车对焊口进行除锈，然后采用管道内补口车进行管道焊口喷涂，待涂层完全固化后采用管道内检测车进行观察、检查。由于全部补口设备均为有线设备，最长爬行距离为300米，爬坡角度30°，因而在本工程的具体施工办法为：先由管线施工单位将钢管分别组对成长度为260～280米的分段管线，然后在内补口施工时对焊口打磨除锈、喷涂防腐涂料，待全部管段补涂完后,对这些管段的对接焊口进行补口,对一段补一段,以免出现漏涂焊口.1管道内焊口除锈运用管道内壁焊口除锈车对焊口内壁运用自带的两个钢丝刷进行正反转两个方向进行除锈。2除锈质量检测采用管道内壁检测车进行检测，检测办法：将检测车放进管道内，寻找到焊口位置后对管道焊口内壁的除锈状况通过信号传输到监测器的屏幕上，并与原则中St3级的图片进行比较，除锈效果应符合规定。3焊口内喷涂运用管道内补车通过车上自带摄像头对焊口进行定位、喷涂。施工办法及工艺与管道内喷涂车相似。4内防腐层质量检测涂层固化后，采用管道内壁检测车进行检测，检测办法：将检测车放进管道内，寻找到焊口位置后对管道焊口内壁的喷涂状况通过信号传输到控制箱上的液晶显示屏上，然后通过探测头对防腐层进行检测。5施工设备与材料5.1施工设备5.1.1管道内除锈线1设备型号HS55GP型。2管道内除锈线含有：构造合理、操作简便、环保节能、自动化程度高，可实现工厂化持续生产的生产线。该生产线在性能上还含有下列特性：钢丸喷射合用φ159-φ508mm间任意管径除锈等级达Sa1～Sa3任意级别除锈效率在60m2/h以上一次动作能够完毕4根钢管除锈作业5.1.2管道内喷涂1设备型号YQP-30-I型。2管道内喷涂机应含有：构造紧凑，操作简便，行速均匀，高效雾化，特别合用于厚浆型重防腐涂料的设备。该线在合用性上还应含有下列特性：合用管径φ159～φ508mm涂料喷嘴旋喷速度：≥0r/min合用涂料粘度：涂-4杯≤150秒一次作业距离：不不大于20m。雾化均匀，涂膜厚度一致。一次成膜厚度为：30μm～500μm（根据所用涂料不同而定）。5.1.3管道内补口设备管道内补口施工分三个部分，分别为管道焊口内除锈、管道焊口内喷涂、管道焊口内检测。其共性部分规定：构造合理，能在管内300米的范畴内自由行走，操作简便，自动定位，可从显示屏上观察到每个焊口。具体规定以下：1管道焊口内除锈车：合用管径φ159～φ508mm旋转式钢丝刷除锈自由拟定除锈宽度除锈级别不不大于St32管道焊口内喷涂车：合用管径φ159～φ508mm旋喷速度：≥0r/min（低于该值雾化不好）合用涂料粘度：涂-4杯≤150秒雾化均匀，涂膜厚度一致一次成膜厚度为：30μm～500μm（根据所用涂料不同而定）3管道焊口内检测车：合用管径φ159～φ508mm可观察和检测300米范畴内任意焊口涂层厚度。5.2防腐涂料5.2.1根据苏丹气候和生产的特点，加之工期紧的需要，我们对国内外的涂料进行了具体的调查和研究，因此拟定下列特殊规定：1)重防腐型厚浆涂料；2)喷涂后满足一次成膜、干膜厚度达300μm；3)能够在50℃的环境温度下，在1.5小时内不抱聚；4)在50℃的环境温度，喷涂达成一次成膜厚度规定的下，湿膜不流挂、不滴流；5.2.2其它工程施工可根据工程设计规定，选择不同性能指标的防腐材料，防腐施工时，可根据材料的性能指标，采用不同的生产工艺参数。6质量控制6.1执行原则为确保施工质量，使管道内防腐质量满足使用功效需要，施工时应严格按照设计方案及SY/T0457-《钢质管道液体环氧涂料内防腐技术原则》中规定的技术及质量规定进行施工。6.2质量规定6.2.1产品生产过程中应有各工序的质量检查统计。本道工序质量不合格，严禁进入下道工序。6.2.2钢管内表面预解决后，采用管道内检车进行检测，检测办法：将检测车放进管道内，在行进过程中将管道内壁的除锈状况通过信号传输到液晶显示屏上，并与原则中Sa3级的图片进行比较，除锈效果应符合规定。6.2.3防腐层外观检查：防腐层实干后采用管道内检测车进行检测，检测办法：将检测车放进管道内，在行进过程中将管道内壁的喷涂状况通过信号传输到液晶显示屏上检查其外观与否平整、光滑，有无气泡、漏涂和流挂现象。6.2.4防腐层厚度检测：防腐层实干后，运用管道内检测爬行器，将检测车放进管道内，在爬行过程中对钢管内壁任意拟定三个位置，检测每一种位置沿圆周方向均匀分布的任意4点，厚度应≥250μm或设计的规定。6.2.5通过上述质量检查不合格的防腐层都应补涂或重涂，直至合格。6.2.6当环境相对湿度不不大于85%时，应对钢管除湿后方可作业，严禁在雨、雪、雾及风沙等气候条件下露天作业。6.3技术方法及管理方法6.3.1施工时，应采用定人、定岗、定责的方法组织施工，施工核心岗位必须做到由有经验的技术人员根据本班次的施工内容及施工环境状况进行班前到岗技术交底。6.3.2钢管内表面采用抛丸方式除锈达成Sa3级，预解决后，应用清洁、干燥、无油的压缩空气将钢管内砂粒、尘埃、锈粉等灰尘去除干净。6.3.3若钢管内壁潮湿，喷涂施工前，应将钢管预热驱除潮气，预热温度控制在40-60℃。6.3.4当环境温度<25ºC时，内壁一次成湿膜厚度应达成250-300μm，一次成干膜厚度应达成150-200μm；当环境温度25ºC-40ºC时，内壁一次成湿膜厚度应达成350-400μm，一次成干膜厚度应达成150-200μm；当环境温度>40ºC时，内壁一次成湿膜厚度应达成250-300μm，一次成干膜厚度应达成150-200μm。7安全方法7.1执行根据及有关规定1)防腐生产的安全、环保应符合(涂装作业安全规程涂漆前解决工艺安全及其通风净化)GB7692的规定。2)涂漆区电气设备应符合国家有关爆炸危险场合电气设备的安全规定，电气设施应整体防爆，操作部分应设触电保护器。3)钢质管道除锈、涂敷生产过程中，全部机械设施的转动和运动部位应设有防护罩等保护设施。4)工作场合必须通风。5)工作前要具体检查，施工设备、机具要符合HSE规定。6)全部涂料应寄存在阴凉通风处，不能在阳光下保晒。7)施工作业时，要穿戴好劳动保护用品，衣袖、裤脚、领口要扎紧，并要戴口罩、风镜，接触有毒物质时还应戴防毒面具。8)启动设备前要给各岗人员发预备信号，严格按照多个作业线及设备操作规程作业。9)严禁在施工现场进餐、喝凉爽饮料或吸烟。10)工作完毕后,要将残存的易燃、有毒物质及其它杂物去除干净。7.2安全规定与防止方法1)提高安全生产意识，使施工人员都能意识到在施工过程中危险是随时存在的，全部人员必须认真恪守安全条例和安全规定；全部施工人员在被派到现场之前，都必须理解拟进行的工作危险点及全防备方法。2)根据安全规定应向项目人员和业主代表、监理工程师提供在工作中所需要的安全保护用品（涉及防护衣服、头盔、护目镜、工作鞋等）。3)施工现场设安全生产和操作规程牌,在有潜在危险的地方设明显的安全警示标志,必要时设立安全栏杆，以控制车辆及行人的行动。4)对全部到施工现场的参观者，在进入施工现场之前，应有可能对他们造成的伤害的特殊危险识别标志进行导向，涉及警告、个人保护设备的使用和公司安全政策等。5)教育并监督全部员工恪守全部法规及对的使用个人防护设备。作业现场及生活区应配备必须的安全设施，如消防设施（灭火器、灭火沙、桶等）及安全护栏、防护标志牌等。8环保方法钢质管道除锈、涂敷生产过程中，多个设备产生的噪声应符合(工业公司噪声控制设计规范)GBJ87的有关规定。钢质管道除锈、涂敷生产过程中，空气中粉尘含量不得超出《工业公司设计卫生原则》TJ36的规定。钢质管道除锈、涂敷生产过程中，空气中有害物质浓度不得超出《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》GB6514的规定。对产生的废弃物等，按照规定进行解决，不得随意丢弃垃圾和废弃物。9效益分析该工法自12月中旬在苏丹投入应用至今，累计生产和防腐补口了6寸-20寸管道110公里，实现合同收入1197万（人民币）。工程除锈、喷涂、补口质量一次合格率达成99%，得到业主、监理和总包商的高度评价。9.1管道内防腐除锈生产线的实际应用由于采用了环保型密闭喷丸除锈的智能化控制系统，实现了自动上下管、行走、喷丸、回收、装料及粉尘解决的全自动化操作功效，该项技术在国内同行业中处在领先水平。由于该项技术的运用，在苏丹三七区内防腐施工中发挥了极大的作用，确保了工程的顺利完毕，它的优势具体体现在：1)自动化程度高、操作简便、安全环保。由于采用了全自动化的控制，各项工序都通过中央控制箱来操作控制，同时由于采用了密闭喷丸和自动筛砂、上料，避免了灰尘满天的现象和施工人员倒料、装料的大致力劳动，全部工作仅需三人即可完毕。SHAPE2)质量好，除锈效率高。施工中，全部的工序都是通过设定好的参数来运行的，施工人员在工作中只需看好控制箱并进行巡检即可，避免了以往的职工的疲劳施工和行速不平稳的现象，从而确保了除锈的施工质量，通过使用四把喷枪对四根钢管同时进行除锈的作业，又极大地提高了生产效率。在苏丹三七区的内防施工中，该线单班生产效率达1.0～1.5公里，并且除锈质量均为优良。SHAPE3)管径适应性宽，可满足在φ76-φ508间的任意管线。由于该生产线可根据管线规风格换不同的喷砂枪头，在苏丹现场施工中，我们分别配备了250型散枪头和508型旋转枪头。9.2管道内喷涂施工实际中的应用该项施工技术采用的是喷涂小车在管内行走的喷涂方式，变化了以往的挤涂法施工，设备的旋喷、行走、泵料均由主操作手向控制箱输入参数自动完毕，同时该设备高固体含量的厚浆型环氧涂料有着极好的雾化性，湿膜一次喷涂厚度可达400μm而不流挂，喷涂均匀，涂层厚度前后基本一致，从而实现了流水线式作业，大大地提高了施工效率，减少了生产成本。该项技术和工艺属国内领先技术，并在苏丹三七区内防腐施工中发挥了强劲的功效，它的优势具体体现在：1)构造紧凑，操作简便，行速均匀，高效雾化。由于采用了微型电机、变频器和集成电路，该工装含有极为紧凑的构造，通过将电机的运转数据转换成数字显示在控制箱操作屏上，因而操作起来极为方便，全部喷涂作业仅需三人即可完毕。2)漆膜外观质量好，厚度均匀，一次成膜厚度可达300μm以上。3)施工效率高，合用φ159～φ508间的任意管径。由于设备体积小，重量轻，操作简便，凡含有220V电源的场地均能施工，并且施工速度极快，以12米管为例，其生产速度为6min/根。对于不同管径的钢管，通过更换拓展轮调好中心即可方便施工，因而极有很广阔的适应性。9.3管道内补口施工实际中的应用由于焊接中的热应力影响，焊材和基材的差别易形成电化学腐蚀的因素，以及单管道内涂后，会在焊口附