3PE螺旋管焊縫處防腐層厚度的控制

1、三層結(jié)構(gòu)的聚乙烯(3PE)防腐涂層以其良好的抗腐蝕 性、抗水氣滲透性以及力學(xué)性能等，在石油管道行業(yè)得到了 廣泛應(yīng)用。目前，在國內(nèi)石油管道建設(shè)中，很多的管線采用 3PE防腐涂層。在3PE防腐產(chǎn)品中，焊縫處涂層厚度是重要的 質(zhì)量指標(biāo)，由于螺旋埋弧焊管焊縫余高的存在，以及工藝、 原料等影響，經(jīng)常會出現(xiàn)焊縫處涂層厚度不足的問題，嚴(yán)重 時會造成焊縫處厚度不夠甚至開裂。在大多數(shù)管線中焊縫處 的涂層厚度最底要求是為管體厚度的70%，在實(shí)際生產(chǎn)中， 為保證焊縫處最小防腐層厚度，采取加大管體防腐層厚度的 辦法，這樣做的代價是生產(chǎn)成本大幅度提高。因此，如何在 少增加或不增加管體涂層厚度的情況下，確保焊縫處防腐涂

2、層厚度已成為生產(chǎn)中需要解決的主要問題之一。就生產(chǎn)中涂 層焊縫處厚度不足的原因作一分析并提出處理辦法。產(chǎn)生防腐涂層厚度不均的原因既有光管焊縫形貌及幾 何尺寸問題，也有工藝控制問題，還有涂料質(zhì)量問題，應(yīng)從 多方面研究解決。焊縫形貌不規(guī)焊縫高度太高，這是產(chǎn)生焊縫處涂層厚 度不夠的直接和主要原因。按照API 5I和GB/T9711. 2標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定，在對應(yīng)的最小壁厚下，焊縫高度應(yīng)分別小于等于 3. 18mm和3mm?？梢姾腹苤圃鞓?biāo)準(zhǔn)對焊縫高度的要求和控制 并不嚴(yán)格。對此，在西氣東輸管線建設(shè)中，凡進(jìn)行外防腐的 管線，在鋼管制造時，均要求焊縫高度控制在2. 5mm以內(nèi)。 二是焊縫外形不規(guī)，如出現(xiàn)魚脊形狀，即

3、焊縫中間有一條很 窄的高棱。當(dāng)剛涂敷完的防腐管通過壓輥及旋轉(zhuǎn)輥時，此處 防腐層受壓應(yīng)力和拉應(yīng)力比別處明增大，從而使防腐層減 薄甚至開裂。三是焊縫與母材過渡不平緩，防腐前打砂處理 時，焊趾處不易被打磨，造成環(huán)氧粉末噴涂不到位，或防腐 層擠壓不實(shí)，粘結(jié)不牢。以上問題可通過對螺旋焊管生產(chǎn)工 藝的調(diào)整來滿足生產(chǎn)要求。目前，一些鋼管生產(chǎn)廠家將焊道 高度控制在1.8mm左右，且形貌規(guī)整，過渡平滑，這為涂裝 生產(chǎn)提供了極大便利。在實(shí)際生產(chǎn)中都要對焊縫過高或焊縫外形不規(guī)過度不平 滑的鋼管進(jìn)行修磨，以達(dá)到生產(chǎn)的需要。一焊縫整體過高是 要花大力氣對焊縫進(jìn)行修磨，目前采用80MM的砂輪機(jī)兩臺采 取多次修磨使焊縫整體

4、厚度下降到1.8MM以下。二焊縫中間 出現(xiàn)魚脊形的突出時對魚脊的突出重點(diǎn)修磨消除突出部分 后能進(jìn)行防腐處理。三當(dāng)焊縫與母才出現(xiàn)過度不平滑的情況 時重點(diǎn)修磨焊縫的迎壓輥而，也就是焊縫的一側(cè)，迎輥而要 看鋼管在涂敷過程中的轉(zhuǎn)動方向而定，在實(shí)際就是最先接觸 壓輥的焊縫的一側(cè)。在生產(chǎn)當(dāng)中這三種焊縫形狀是復(fù)合形出 現(xiàn)的，一根鋼管焊縫有是同時具備這三種特點(diǎn)所以修磨難度 特別大，費(fèi)力費(fèi)人很難達(dá)到理想的修磨效果。目前情況下仍 是人力修磨不能達(dá)到最佳效果。如果能采取機(jī)械修磨就可達(dá) 到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，將解決根本性的問，事半功倍。在涂敷工位，由于鋼管及涂層表面溫度在200 r左右，聚 乙烯涂層還處于熔融狀態(tài)，因此表面十

5、分柔軟，此時如果將 剛涂敷過的鋼管通過支持輥，鋼管焊縫處與支撐輥為線接 觸，焊縫處壓力增大，必然造成焊縫處涂層厚度被碾壓減小。 對此，必須加快涂敷后鋼管的冷卻速度。一是要加大噴淋冷 卻水量，采用低壓力大流量的水噴淋在涂層表面。二是增加 鋼管內(nèi)表而冷卻?？刹扇≡阡摴軆?nèi)壁通水冷卻的辦法以實(shí)現(xiàn) 快速冷卻，使涂層硬度增加。注意，在防腐管進(jìn)入水冷系統(tǒng) 后，前500MM-300MM為保證防腐管涂層的整體均勻度應(yīng)采取 低壓大水量在在500MM-300MM處形成均勻的冷卻水膜覆蓋防 腐層全表面，減少水積點(diǎn)，和水流槽的出現(xiàn)。還應(yīng)注意管內(nèi) 水冷卻時一定控制好水量和噴嘴位置，要防止冷卻水倒流到 涂敷工位。在側(cè)向纏繞

6、成型時，從機(jī)頭出來的處于熔融狀態(tài)的聚乙 烯和膠粘劑片材經(jīng)拉伸后纏繞在鋼管表面，再經(jīng)上壓輥壓緊 后完成涂敷過程。調(diào)整適宜的氣缸壓力并保持穩(wěn)定非常重 要。一般壓輥壓力在壓輥兩端分別控制，壓輥前端壓力的壓 力保證在鋼管接頭和涂敷過程中防腐層充分壓實(shí)，以在鋼管 接頭處和涂敷過程中不出現(xiàn)氣泡為宜（0.4-0.2MP左右）。 壓輥后端的壓力可適當(dāng)?shù)臏p?。?.2MP左右），以在鋼管接 頭處和涂敷過程中不出現(xiàn)氣泡為好。在壓輥兩端加裝調(diào)整和 穩(wěn)壓裝置。另外，上壓輥及下托輥應(yīng)選耐高溫、比較柔軟、 質(zhì)量較好的橡膠材料。一方面可以起到防止焊縫處涂層厚度 減薄作用，二是可以減少兩根鋼管接頭處涂敷時由于對接不 齊引起的氣

7、泡現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中大口徑的鋼管焊縫處涂層厚度比小口徑鋼 管焊縫處的涂層厚度好滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，這是因?yàn)榇罂趶戒?管表而曲度比小口徑鋼管表面的曲度要小，相對于小口徑鋼 管大口徑的鋼管焊縫處過度到管體比小口徑鋼管焊縫過度 到管體要平滑的多。因此在小口徑鋼管的涂敷生產(chǎn)中焊縫的 高度要求應(yīng)比大口徑鋼管更加嚴(yán)格。因此建議分廠對不同管 徑的鋼管焊縫要求的高度采取不同的焊縫高度要求。管徑大 于等于1016 MM的鋼管焊縫高度要求可小于1.8MM，管小于 1016MM的鋼管隨著管徑的減小可使管焊縫的高度的絕對值 逐漸減小。在外防一線歷年的生產(chǎn)中管徑大于等于1016MM的 鋼管聚乙烯的消耗都基本能控制在標(biāo)準(zhǔn)要求

8、的范圍之內(nèi)，而 在管徑小于1016MM的鋼管生產(chǎn)中就很難達(dá)到分廠規(guī)定的聚 乙烯的材耗。大部分的小管徑的鋼管為了滿足焊縫處涂層厚 度的要求只得加大涂層的平均厚度，使得大量聚乙烯白白浪 費(fèi)使得防腐成本大幅增加。最后就是要求防腐管的整體外涂層要足夠的均勻，涂層 的最厚點(diǎn)和最薄點(diǎn)不要相差太大，要求螺距穩(wěn)定搭接量穩(wěn) 定。涂層的厚度變化明顯相對于焊縫處的厚度變化也會更加 的明顯，因?yàn)楹缚p處受到的壓力比管體處受到的壓力更大是 整個防腐層的最薄弱環(huán)節(jié)所以要求螺距要穩(wěn)定，擠出量要穩(wěn) 定，涂層的均勻度要穩(wěn)定。在螺旋埋弧焊管的3PE防腐中，由于焊縫余高的存在，容 易產(chǎn)生涂層厚度不均及焊縫處厚度減薄問題。通過調(diào)整生產(chǎn) 工藝及裝置，選用強(qiáng)度和