高强度钢管道腐蚀
 

　　文/张其滨,韩文礼,李爱贵·中国石油集团工程技术研究院
 

　　西气东输二线由于采用了X80高强度钢,因此在管体防腐、补口和防腐层抗大应变性能方面面临着一些技术难题。为了解决这些难题,中石油有针对性的开展了科研攻关并取得了成果。
 

　　西气东输二线包含“—干五支”,总长超过7300km。其中干线长度约4700km ,采用Ø1219mm、X80高强度钢,设计压力12MPa,设计年输送能力300亿方。
 

　　与西气东输工程相比,西气东输二线采用了X80高强度钢,因此,就防腐而言,X80高强度钢级管线具有与其它钢级管线所不具有的特殊的防腐技术和防腐施工问题。根据当时国内外的现状和发展趋势,针对国内已建管道工程防腐中存在的技术和质量问题,结合西气东输二线采用X80高强度钢和Ø1219mm大口径管道对防腐提出的技术要求,中国石油组织力量开展了攻关研究。
 

　　通过两年时间攻克一系列难题,形成了高强度钢管道的防腐技术整体方案,有效解决了西气东输二线建设面临的防腐关键技术难题,为提高西气东输二线工程的防腐质量提供了强有力的技术支持和保障。
 

面临的难题
 

       离强度钢管3PE防腐涂层技术
 

       3PE防腐是我国长输管道首选的防腐技术,但由于西气东输二线采用了X80高强度钢管,常规3PE防腐层的涂敷预热温度(200～250℃ )对X80钢的力学性能有—定的影响。
 

       相关研究表明,200℃ 以上的加热温度会对钢管的屈服强度和屈强比产生明显的影响,使原本平滑的应力—应变曲线出现明显的屈服平台,导致屈强比显著上升,在宏观上表现为应力的增加,同时应变时效对X80钢的冲击功、韧性、延性都有不良的影响。因此,工程施工前迫切需要适合X80钢管道的3PE防腐层材料和涂敷工艺新技术。
 

　　管道现场防腐补口技术
 

　　美国输送安全局管道事故调查结果表明,45%的管道事故是由管道外腐蚀引起的,而80%以上的外腐蚀发生在管道补口处,补口是管道防腐的薄弱环节。
 

　　近年来,管道补口多采用环氧底漆+热收缩带的方法。底漆的主要作用是提高热收缩带的抗阴极剥离,其防腐蚀功能并不突出;而且底漆和热收缩带配套施工要求苛刻,烘烤粘结质量难以稳定,而收缩带一旦渗漏进水,钢管就没有任何屏障。
 

　　当时,国内补口工艺要求环氧底漆在表干状态下包覆热收缩带,主要的理念是表干状态的环氧底漆与熔融状态下的热熔胶发生反应,达到融合粘结的效果;而环氧底漆在实干后就不能与热熔胶产生有效的融合粘结。如果在Ø1219mm的管道上同样采取这种工艺则很难达到质量要求。
 

　　因此,具有良好防腐蚀性能、适应现场施工要求的补口底漆和与之配套的现场补口作业工法成为西气东输二线工程的急需。
 

　　3PE防腐层大变形钢管适用技术
 

　　西气东输二线管道经过强震区、地震断裂带和其他特殊地段时(见图1) ,将采用具有抗大变形性能的管道。管道在大变形条件下无疑会影响到外防腐涂层的性能,技术上要求抗大变形管段选用的防腐涂层必须能够承受设计允许的最大变形量带来的影响,并保持长期完整性和对管道的良好粘结。
 

　　在国内现有的管道涂层技术的标准中,SY/T 0413《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》中的一项防腐层的抗弯曲性能是涂层和基材同时发生变形的性能要求,该指标规定:抗弯曲(-30℃ ，2.5)聚乙烯无开裂,其弯曲变形达到了2%;SY/T0315《钢质管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范》中规定:抗弯曲(-3° C,2.5)涂层无裂纹。
 

　　图1管道途经黄土区
 

　　从两个规定可以看出,标准只是对3PE防腐层的低温塑性进行了要求,对于变形后的防腐层的其他性能并无相应的要求。因此,通过实验研究出管道发生大变形时对防腐涂层性能的影响,进而提出抗大变形管道涂层的性能和施工工艺要求,是铺设大变形管道前必须完成的工作。
 

防腐新技术
 

　　针对西气东输二线建设面临的防腐关键技术难题,通过开展试验研究,取得一系列研究成果,形成了高强度钢管防腐技术整体方案,并应用于西气东输二线X80钢管的3PE防腐层涂敷生产和防腐补口施工,取得了良好的效果。
 

　　图2 3PE防腐层低温涂敷试验管

　　3PE防腐层低温涂敷技术
 

　　通过试验研究(见图2),开发出一整套的X80管道3PE防腐层低温涂敷技术,既保证了防腐层质量,又确保对X80钢管力学性能影响不大。X80钢管道3PE防腐层低温涂敷技术主要包括以下几方面:
 

　　(1) 确定了X80钢管防腐层涂敷要低于200℃ ,在此温度下,对X80钢管力学性能影响不大。
 

　　(2)从 国内外不同生产厂家的环氧粉末中,筛选确定了满足低温固化要求的环氧粉末产品。

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