中小口徑管道內防腐施工工法河北華北石油工程建設有限企業周紹明倪春江 吳斌杜風趙明法0序言在長輸管道運行過程中，因輸送介質中存在多種腐蝕性物質，導致引起管道內銹蝕，進而產生穿孔和泄漏的事故，導致生產停止、環境污染等問題。此外還使鋼管內壁表面粗糙，運行費用增長等等，由此損失要數以億元來計。面對著目前凸現的全球能源危機以及對環境保護意識的不停增強，人們對輸送油氣鋼質管道的內外保護越來越重視。在外防腐技術日臻完善的今天，管道內防腐施工技術開發與應用已經顯得至關重要。目前，管道內防腐施工在國內防腐領域來說是一項技術含量高、施工難度大的防腐工藝，它的難點在于管道內防腐機械化預制生產和現場補口工藝技術，其重要問題有：1）怎樣實現小口徑管道內防腐機械化作業？2）怎樣提高管道內除銹效率和除銹質量？3）怎樣保障管道內涂層的涂覆效果？4）怎樣真正處理長距離管道的內補口問題，保證整體防腐質量？9月我企業中標蘇丹三七區FSF項目管道內防腐工程，為此，企業組織了管道內防腐技術的科研攻關，并在該工程中成功應用，得到業主、監理、總包商的高度評價。該項科研成果被評為企業科技進步一等獎，以該項科研項目為基礎展開的創新型QC小組活動榮獲了華北石油管理局QC成果二等獎，有關該項施工技術的論文榮獲石油天然氣中心站年會論文評比一等獎。在此基礎上，企業組織編制了《中小口徑管道內防腐施工工法》，并在蘇丹三七區FSF項目管道內防腐工程續建工程中獲得良好的效果。1工法特點長期以來，國內內防腐施工技術一般采用的是開放式噴砂除銹和擠涂式涂裝和補口，它的弊病在于除銹效率低下、涂層厚度和質量難于保證，尤其是焊口處的涂層厚度無法得到保證，已不能適應目前的施工規定。對于高質量、高效率的管道內防腐施工措施，在大口徑管道內防腐技術方面，國內各防腐企業研究較早，有個別成功經驗。而中、小口徑管道內防腐技術還很不成熟，尤其是長距離管道內補口，基本上是沒有處理的難題。本工法的特點是，摒棄了以人工操作為主的開放式噴砂除銹和擠涂式涂裝工藝，廠內預制所有采用機械化操作，極大地提高了施工效率，尤其是處理了管道內防腐補口施工中存在的問題。施工時，可以進行焊道的長距離定位、除銹、補口施工，使所有管線內涂層持續、完整，保證管線內防腐整體質量，消除了管道內防腐補口施工難這一瓶頸。在造價方面，由于內噴涂及內補口施工設備均以220V交流電作為工作電源，所有設備在低能耗狀態下，即可進行管道內防腐施工，減少了野外組織施工的難度，與其他施工措施相比施工成本較低；在施工安全面，處理了因開放式噴砂所導致的環境污染及施工安全等諸多問題。總之，此項管道內防腐施工技術具有防腐質量好、生產效率高、補口技術創新、檢測手段先進、施工造價低、施工環境優、檢測手段先進等明顯特點。2合用范圍該工法合用于中、小口徑（管徑范圍為φ159-φ508mm）長輸管道和油田集輸管道的液態涂料內防腐預制和現場補口施工。展開批量生產時，投入的設備經濟數量如下：1）建立一條可四根鋼管同步除銹的除銹生產線單班可除銹管線1.0-1.5公里；2）在預制廠內建立一條內噴涂生產線，在只采用一套內噴涂作業車狀況下，單班生產能力為1.0-1.5公里；3）在采用一套補口設備（包括內除銹、補口、檢測）時，每工日可現場補口2公里管線。3工藝原理本工法分為：廠內預制、現場補口、施工檢測3部分。3.1管道內除銹原理管道內除銹系統由供丸系統、噴丸系統、除塵系統、空氣壓縮系統、供管系統和電氣控制系統構成。重要部件有：提高機、螺旋分離器、螺旋輸送器、噴丸室體、運管傳動車、噴丸傳動車、儲氣罐、油水分離器、空壓機、管線平臺等。其工作原理為：由運管小車將鋼管放入噴丸室體，噴丸小車帶動砂罐前行，同步啟動噴丸遙控裝置，以壓縮空氣為動力的鋼丸由散槍頭噴射到鋼管內壁，并由壓縮空氣帶動進入噴丸室體，帶粉塵氣體通過除塵器排放到大氣中；鋼丸則由噴丸室底部排放口流入螺旋輸送器后，依次通過提高機、螺旋分離器儲存在供丸系統內。當噴丸小車行進到鋼管管口附近完畢內除銹工作時，噴丸小車上的砂罐口則正對供丸系統的排放口，啟動氣控閘閥進行裝鋼丸，隨即噴丸小車漸漸后退并對鋼管進行排氣吹掃。當小車推究竟部后，打開噴丸室體，通過運管小車將鋼管運出，并裝入待除銹的鋼管，至此完畢管線除銹作業。3.2管道內噴涂原理內噴涂由管道內噴涂車完畢，其重要由行走、供料、旋噴和控制四個部分構成。內噴涂車工作時以220V交流電作動力源，在管道內正反兩個方向爬行，其最大爬行深度為20米；工作時所有的操作指令都通過控制箱上的按鍵來完畢，操作人員可直觀、精確、以便地進行操作。供料系統由料倉和料泵構成，料倉內的涂料通過電機帶動的齒輪泵將其打入旋杯內，旋噴電機以0r/min以上的旋噴轉速，使旋杯內涂料在強離心力的作用下高效率霧化，均勻的噴涂在鋼管內表面上，形成優良的防腐層。3.3管道內補口原理現場補口由管道內除銹小車和噴涂小車來完畢。3.3.1管道內除銹車重要構造由行走、定位、除銹和控制等部分構成。工作時以220V交流電作動力源，行走系統的行走電機通過控制箱在管道內正反兩個方向爬行，其最大爬行深度為300米；定位系統采用CCD定位裝置，操作人員通過控制箱上的液晶電視可直觀、精確、以便地確定要除銹的位置，啟動除銹電機，使鋼刷在焊道附近來回打磨，之至到達規定的除銹級別；工作時所有的操作指令都通過控制箱上的按鍵來完畢。3.3.2管道內噴涂車重要構造由行走、定位、供料、旋噴和控制等五個部分構成。工作時以220V交流電作動力源，行走系統的行走電機通過控制設備在管道內正反兩個方向爬行，其最大爬行深度為300米；定位系統采用CCD定位裝置，操作人員通過控制箱可直觀、精確、以便地確定要補口補傷的位置；供料系統有料倉和料泵構成，涂料在料倉內通過電機帶動齒輪泵將涂料打入旋杯內；通過旋噴電機,旋噴轉速在每分鐘0轉以上，使涂料通過旋杯在強離心力的作用下高效率霧化，使涂料均勻的噴涂在鋼管焊道上；工作時所有的操作指令都通過控制箱上的按鍵來完畢。3.4管道焊口涂層內檢測原理檢測小車的重要構造由行走、攝像、燈光、測厚、測厚頭旋轉伸縮、控制等部分構成。設備工作時以220V交流電作動力源行走，行走系統的行走電機通過控制系統可在管道內正反兩個方向爬行，其最大爬行深度為300米；定位系統采用CCD定位裝置，測厚頭通過控制系統可在管內進行360°旋轉伸縮，操作人員通過控制箱上的液晶電視可直觀、精確、以便地確定要檢測的位置；工作時所有的操作指令都通過控制箱上的按鍵來完畢。4工藝流程和操作要點4.1廠內預制4.1.1施工工藝流程鋼管上線鋼管上線鋼管內表面預處理管道內吹掃鋼管內處理質量檢查管端處理漆料配置內壁噴涂固化質量檢查標識儲存發放鋼管內異物清除圖4.1.1-1施工工藝流程圖圖4.1.1-2施工工藝示意圖4.1.2操作要點1鋼管內表面預處理1)鋼管上線采用吊車或抓管機將合格的鋼管放到施工平臺上。鋼管內異物清除采用目視的措施檢查鋼管內有無雜物，假如有應清除潔凈。除銹作業鋼管內表面預處理采用鋼管內壁噴丸生產線進行除銹作業，關鍵控制點為鋼管內壁及鋼丸必須干燥，氣量充足、干燥無油污，一般根據每把噴砂槍的用氣量來配置空壓機大小，壓力必須控制在0.6～0.7MPa間，調整好鋼丸流量，這樣才能保證有良好的效果。①將鋼管由運管小車送入噴丸室內，由噴丸小車將噴丸槍頭推進到送進管口處。②啟動噴丸裝置，當有鋼丸噴出時，開動噴丸小車帶動噴丸槍頭緩慢向前移動，直到將整鋼管噴射完畢，關閉噴丸及前進控制。③將噴丸小車緩慢后退，同步啟動吹氣裝置，進行余砂吹掃處理當槍頭離開管口后，啟動噴丸室蓋，用運管小車送出內表面預處理完的鋼管后，繼續進行下一組鋼管的內表面預處理。2管道內吹掃將內表面預處理完的管線擺放在吹掃線平臺，運用壓縮空氣對鋼管內壁再次進行吹掃，將鋼管預處理時遺留在管內的微塵吹掃潔凈。3鋼管內處理質量檢查鋼管內表面除銹等級應到達《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB／T8923—1988中規定的Sa3級。4管端處理在檢測合格的管線兩端60～80mm范圍內涂刷硅酸鋅可焊性防銹涂料，干膜厚度為20～40μm，以防止做完防腐層后的管線在焊接前再次生銹。5鋼管內壁噴涂運用管道內噴涂車對鋼管內壁進行噴涂防腐。1)噴涂前，將配比、熟化好的涂料裝進噴涂車的儲料倉（涂料必須嚴格根據廠家的配比規定進行調配），然后把內噴涂車放到鋼管內，啟動內噴涂車控制箱上行走調速開關，使其行進到鋼管的另一端。2)在管端安裝錐形預留段保護套，使噴涂時能在管端留出刷有可焊涂料的預留段。3)按照規定的工藝參數調整設定好旋噴速度、行走速度和泵料速度，啟動內噴涂車的料泵與旋杯旋轉機構，待涂料充足霧化后，再啟動行走開關使內噴涂車倒退噴涂，完畢鋼管內壁噴涂作業。4)涂層質量檢測當內防管噴涂完畢后將鋼管擺放到操作臺靜置、晾干，24小時后進行內涂層的外觀、厚度的檢測，當檢測不夠厚度時應進行補噴。6內噴涂施工注意事項1)有專人操作、保管設備。2)施工時，噴涂小車要輕拿輕放，旋噴電機的軸及旋杯嚴禁有任何外力的碰撞，尤其是在設備進出管道時要格外小心。3)電纜線在施工中和寄存地要防止有車輛及器械等的碾壓和沖擊。4)設備應寄存在陰涼、干燥、通風處，控制箱及車體嚴禁在太陽下暴曬。5)噴涂機用完后，應及時進行徹底的清洗，包括料倉、料泵、料管、旋杯以及車身等。較長時間不用時，嚴禁不清洗、清洗的不徹底或料倉內有剩料。4.2現場補口4.2.1補口工藝流程圖補口準備補口準備管道內焊口除銹除銹質量檢測管口內噴涂內防腐層質量檢測固化驗收圖4.2.1-14.2.2操作要點內補口先用管道內除銹車對焊口進行除銹，然后采用管道內補口車進行管道焊口噴涂，待涂層完全固化后采用管道內檢測車進行觀測、檢查。由于所有補口設備均為有線設備，最長爬行距離為300米，爬坡角度30°，因而在本工程的詳細施工措施為：先由管線施工單位將鋼管分別組對成長度為260～280米的分段管線，然后在內補口施工時對焊口打磨除銹、噴涂防腐涂料，待所有管段補涂完后,對這些管段的對接焊口進行補口,對一段補一段,以免出現漏涂焊口.1管道內焊口除銹運用管道內壁焊口除銹車對焊口內壁運用自帶的兩個鋼絲刷進行正反轉兩個方向進行除銹。2除銹質量檢測采用管道內壁檢測車進行檢測，檢測措施：將檢測車放進管道內，尋找到焊口位置后對管道焊口內壁的除銹狀況通過信號傳播到監測器的屏幕上，并與原則中St3級的圖片進行比較，除銹效果應符合規定。3焊口內噴涂運用管道內補車通過車上自帶攝像頭對焊口進行定位、噴涂。施工措施及工藝與管道內噴涂車相似。4內防腐層質量檢測涂層固化后，采用管道內壁檢測車進行檢測，檢測措施：將檢測車放進管道內，尋找到焊口位置后對管道焊口內壁的噴涂狀況通過信號傳播到控制箱上的液晶顯示屏上，然后通過探測頭對防腐層進行檢測。5施工設備與材料5.1施工設備5.1.1管道內除銹線1設備型號HS55GP型。2管道內除銹線具有：構造合理、操作簡便、環境保護節能、自動化程度高，可實現工廠化持續生產的生產線。該生產線在性能上還具有如下特性：鋼丸噴射合用φ159-φ508mm除銹等級達Sa1～Sa3任意級別除銹效率在60m2一次動作可以完畢4根鋼管除銹作業5.1.2管道內噴涂1設備型號YQP-30-I型。2管道內噴涂機應具有：構造緊湊，操作簡便，行速均勻，高效霧化，尤其合用于厚漿型重防腐涂料的設備。該線在合用性上還應具有如下特性：合用管徑φ159～φ508mm涂料噴嘴旋噴速度：≥0r/min合用涂料粘度：涂-4杯≤150秒一次作業距離：不不不小于20m。霧化均勻，涂膜厚度一致。一次成膜厚度為：30μm～500μm（根據所用涂料不一樣而定）。5.1.3管道內補口設備管道內補口施工分三個部分，分別為管道焊口內除銹、管道焊口內噴涂、管道焊口內檢測。其共性部分規定：構造合理，能在管內300米的范圍內自由行走，操作簡便，自動定位，可從顯示屏上觀測到每個焊口。詳細規定如下：1管道焊口內除銹車：合用管徑φ159～φ508mm旋轉式鋼絲刷除銹自由確定除銹寬度除銹級別不不不小于St32管道焊口內噴涂車：合用管徑φ159～φ508mm旋噴速度：≥0r/min（低于該值霧化不好）合用涂料粘度：涂-4杯≤150秒霧化均勻，涂膜厚度一致一次成膜厚度為：30μm～500μm（根據所用涂料不一樣而定）3管道焊口內檢測車：合用管徑φ159～φ508mm可觀測和檢測300米范圍內任意焊口涂層厚度。5.2防腐涂料5.2.1根據蘇丹氣候和生產的特點，加之工期緊的需要，我們對國內外的涂料進行了詳細的調查和研究，因此確定如下特殊規定：1)重防腐型厚漿涂料；2)噴涂后滿足一次成膜、干膜厚度達300μm；3)可以在50℃的環境溫度下，在1.5小時內不抱聚4)在50℃的環境溫度，噴涂到達一次成膜厚度規定的下，濕膜不流掛、不滴流5.2.2其他工程施工可根據工程設計規定，選擇不一樣性能指標的防腐材料，防腐施工時，可根據材料的性能指標，采用不一樣的生產工藝參數。6質量控制6.1執行原則為保證施工質量，使管道內防腐質量滿足使用功能需要，施工時應嚴格按照設計方案及SY/T0457-《鋼質管道液體環氧涂料內防腐技術原則》中規定的技術及質量規定進行施工。6.2質量規定6.2.1產品生產過程中應有各工序的質量檢查記錄。本道工序質量不合格，嚴禁進入下道工序。6.2.2鋼管內表面預處理后，采用管道內檢車進行檢測，檢測措施：將檢測車放進管道內，在行進過程中將管道內壁的除銹狀況通過信號傳播到液晶顯示屏上，并與原則中Sa3級的圖片進行比較，除銹效果應符合規定。6.2.3防腐層外觀檢查：防腐層實干后采用管道內檢測車進行檢測，檢測措施：將檢測車放進管道內，在行進過程中將管道內壁的噴涂狀況通過信號傳播到液晶顯示屏上檢查其外觀與否平整、光滑，有無氣泡、漏涂和流掛現象。6.2.4防腐層厚度檢測：防腐層實干后，運用管道內檢測爬行器，將檢測車放進管道內，在爬行過程中對鋼管內壁任意確定三個位置，檢測每一種位置沿圓周方向均勻分布的任意4點，厚度應≥250μm或設計的規定。6.2.5通過上述質量檢查不合格的防腐層都應補涂或重涂，直至合格。6.2.6當環境相對濕度不小于85%時，應對鋼管除濕后方可作業，嚴禁在雨、雪、霧及風沙等氣候條件下露天作業。6.3技術措施及管理措施6.3.1施工時，應采用定人、定崗、定責的措施組織施工，施工關鍵崗位必須做到由有經驗的技術人員根據本班次的施工內容及施工環境狀況進行班前到崗技術交底。6.3.2鋼管內表面采用拋丸方式除銹到達Sa3級，預處理后，應用清潔、干燥、無油的壓縮空氣將鋼管內砂粒、塵埃、銹粉等灰塵清除潔凈。6.3.3若鋼管內壁潮濕，噴涂施工前，應將鋼管預熱驅除潮氣，預熱溫度控制在40-60℃6.3.4當環境溫度<25oC時，內壁一次成濕膜厚度應到達250-300μm，一次成干膜厚度應到達150-200μm；當環境溫度25oC-40oC時，內壁一次成濕膜厚度應到達350-400μm，一次成干膜厚度應到達150-200μm；當環境溫度>40oC時，內壁一次成濕膜厚度應到達250-300μm，一次成干膜厚度應到達150-200μm。7安全措施7.1執行根據及有關規定1)防腐生產的安全、環境保護應符合(涂裝作業安全規程涂漆前處理工藝安全及其通風凈化)GB7692的規定。2)涂漆區電氣設備應符合國家有關爆炸危險場所電氣設備的安全規定，電氣設施應整體防爆，操作部分應設觸電保護器。3)鋼質管道除銹、涂敷生產過程中，所有機械設施的轉動和運動部位應設有防護罩等保護設施。4)工作場所必須通風。5)工作前要詳細檢查，施工設備、機具要符合HSE規定。6)所有涂料應寄存在陰涼通風處，不能在陽光下保曬。7)施工作業時，要穿戴好勞動保護用品，衣袖、褲腳、領口要扎緊，并要戴口罩、風鏡，接觸有毒物質時還應戴防毒面具。8)啟動設備前要給各崗人員發預備信號，嚴格按照多種作業線及設備操作規程作業。9)嚴禁在施工現場進餐、喝涼爽飲料或吸煙。10)工作完畢后,要將殘存的易燃、有毒物質及其他雜物清除潔凈。7.2安全規定與防止措施1)提高安全生產意識，使施工人員都能意識到在施工過程中危險是隨時存在的，所有人員必須認真遵守安全條例和安全規定；所有施工人員在被派到現場之前，都必須理解擬進行的工作危險點及全防備措施。2)根據安全規定應向項目人員和業主代表、監理工程師提供在工作中所需要的安全保護用品（包括防護衣服、頭盔、護目鏡、工作鞋等）。3)施工現場設安全生產和操作規程牌,在有潛在危險的地方設明顯的安全警示標志,必要時設置安全欄桿，以控制車輛及行人的行動。4)對所有到施工現場的參觀者，在進入施工現場之前，應有也許對他們導致的傷害的特殊危險識別標志進行導向，包括警告、個人保護設備的使用和企業安全政策等。5)教育并監督所有員工遵守所有法規及對的使用個人防護設備。作業現場及生活區應配置必須的安全設施，如消防設施（滅火器、滅火沙、桶等）及安全護欄、防護標志牌等。8環境保護措施鋼質管道除銹、涂敷生產過程中，多種設備產生的噪聲應符合(工業企業噪聲控制設計規范)GBJ87的有關規定。鋼質管道除銹、涂敷生產過程中，空氣中粉塵含量不得超過《工業企業設計衛生原則》TJ36的規定。鋼質管道除銹、涂敷生產過程中，空氣中有害物質濃度不得超過《涂裝作業安全規程涂漆工藝安全及其通風凈化》GB6514的規定。對產生的廢棄物等，按照規定進行處理，不得隨意丟棄垃圾和廢棄物。9效益分析該工法自12月中旬在蘇丹投入應用至今，合計生產和防腐補口了6寸-20寸管道110公里，實現協議收入1197萬（人民幣）。工程除銹、噴涂、補口質量一次合格率到達99%，得到業主、監理和總包商的高度評價。9.1管道內防腐除銹生產線的實際應用由于采用了環境保護型密閉噴丸除銹的智能化控制系統，實現了自動上下管、行走、噴丸、回收、裝料及粉塵處理的全自動化操作功能，該項技術在國內同行業中處在領先水平。由于該項技術的運用，在蘇丹三七區內防腐施工中發揮了極大的作用，保證了工程的順利完畢，它的優勢詳細體目前：1)自動化程度高、操作簡便、安全環境保護。由于采用了全自動化的控制，各項工序都通過中央控制箱來操作控制，同步由于采用了密閉噴丸和自動篩砂、上料，防止了灰塵滿天的現象和施工人員倒料、裝料的大體力勞動，所有工作僅需三人即可完畢。SHAPE2)質量好，除銹效率高。施工中，所有的工序都是通過設定好的參數來運行的，施工人員在工作中只需看好控制箱并進行巡檢即可，防止了以往的職工的疲勞施工和行速不平穩的現象，從而保證了除銹的施工質量，通過使用四把噴槍對四根鋼管同步進行除銹的作業，又極大地提高了生產效率。在蘇丹三七區的內防施工中，該線單班生產效率達1.0～1.5公里，并且除銹質量均為優良。SHAPE3)管徑適應性寬，可滿足在φ76-φ508間的任意管線。由于該生產線可根據管線規風格換不一樣的噴砂槍頭，在蘇丹現場施工中，我們分別配置了250型散槍頭和508型旋轉槍頭。9.2管道內噴涂施工實際中的應用該項施工技術采用的是噴涂小車在管內行走的噴涂方式，變化了以往的擠涂法施工，設備的旋噴、行走、泵料均由主操作手向控制箱輸入參數自動完畢，同步該設備高固體含量的厚漿型環氧涂料有著極好的霧化性，濕膜一次噴涂厚度可達400μm而不流掛，噴涂均勻，涂層厚度前后基本一致，從而實現了流水線式作業，大大地提高了施工效率，減少了生產成本。該項技術和工藝屬國內領先技術，并在蘇丹三七區內防腐施工中發揮了強勁的功能，它的優勢詳細體目前：1)構造緊湊，操作簡便，行速均勻，高效霧化。由于采用了微型電機、變頻器和集成電路，該工裝具有極為緊湊的構造，通過將電機的運轉數據轉換成數字顯示在控制箱操作屏上，因而操作起來極為以便，所有噴涂作業僅需三人即可完畢。2)漆膜外觀質量好，厚度均勻，一次成膜厚度可達300μm以上。3)施工效率高，合用φ159～φ508間的任意管徑。由于設備體積小，重量輕，操作簡便，凡具有220V電源的場地均能施工，并且施工速度極快，以12米管為例，其生產速度為6min/根。對于不一樣管徑的鋼管，通過更換拓展輪調好中心即可以便施工，因而極有很廣闊的適應性。9.3管道內補口施工實際中的應用由于焊接中的熱應力影響，焊材和基材的差異易形成電化學腐蝕的原