低温环境管道3pE防腐补口技术分析
庞旭光
摘 要：为了实现低温环境下管道3PE防腐层补口技术的突破，对此进行了深入研究，并做了大量试验和严密论证，研发了新型改性聚脲补口涂料、低温补口施工设备及施工工艺。该技术具有补口施工工艺简便可行，涂层性能可靠等特点。管道补口技术直接关系到整个管道防腐层质量，此项研究对提高低温环境管道补口施工质量及可靠性具有重要意义。
关键词：低温环境；3PE防腐管道
1 3PE防腐管道的概况
3PE防腐管道分为普通级3PE防腐管道和加强级3PE防腐管道，主要的区别就是防腐涂料的厚度不同。加强级防腐肯定防腐强度和防腐性能更加的优越。一层环氧粉末，第二层胶粘剂，第三层聚乙烯三种材料融为一体，并与钢管牢固结合形成优良的防腐层。 管径范围Φ60～Φ1420。3PE和2PE的主要区别：3PE防腐管道多了一个环氧粉末层，而环氧粉末耐腐蚀性能好、力学性能好、抗阴极剥离强，虽然它有表面处理严格、耐候性差、吸水率偏高等优点，但它适用于埋地管道海底管道，包覆层厚度仅为0.3～0.5毫米。。3PE防腐技术综合了环氧涂层与挤压聚乙烯两种防腐层的优良性能，将环氧涂层的界面特性和耐化学特性与挤压聚烯防腐层的机械保护特性等优点结合起来，从而显著改善了各自的性能。3PE防腐管道其特点：机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐热、耐冷、可应用于150度介质中，在寒冷地带均适应。因此，3PE防腐层是理想的埋地管线外防护层。3pe防腐管道指的是管道在不同的工作环境中使用，为减缓或防止管道在外介质的化学、电化学作用下或由微生物的代谢活动而被侵蚀和变质在管道/钢管的外壁上涂3层聚乙烯（3PE）以达到管道防腐的措施。
2 施工工艺技术应用
因为工程项目建设中的各种原因，往往一些油气管线的补口需要在冬季进行施工，完成的补口常常达不到测试验收的标准。如何能保证管线补口的质量，施工技术是否具有可操作性是影响补口防腐层质量的关键。冬季室外施工中更要严格掌控热收缩套（带）工艺技术标准。
补口前必须对焊口两侧进行处理。将环向焊口及其附近的毛刺、焊渣、污物、油及其杂物清理干净。对补口表面部位进行除锈处理，表面除锈的质量应达到规定的 Sa2.5～Sa3.0级。可选用喷沙或机械工具除锈，补口搭接部位的聚乙烯层应打磨至表面粗糙。其端部进行坡口处理，坡角不大于30度，然后用加热器对补口部位进行均匀预热。防腐3PE热收缩套与聚乙烯防腐层搭接宽度应不小于10cm。如果雨天、雪天、风沙天和相对湿度大于85%的时段应停止施工。
完成的防腐3PE热收缩套或缠绕带表面应光滑平整、无皱折、无鼓泡、无麻坑、无裂纹。两端坡角处与热收缩套紧密贴合，无空隙，表面没有烧焦和碳化现象，3PE热收缩套周向应有热熔胶粘剂均匀溢出。补口处应用电火花检漏仪逐个进行针孔检查，如出现针孔应重新补口。防腐3PE热收缩套的剥离强度应符合要求。
3 低温环境管道3pE防腐补口技术措施
1、冬季室外温度较低，在现有的环境条件下进行补口施工，很难使补口的剪切强度和阴极剥离强度达到标准要求。重新返工，增加补口的检测点不合格概率仍旧存在。综合分析原因后，冬季补口影响质量的重要因素就是施工环境温度。因为环境温度很低，即使在施工过程中加热器使管线温度达到标准范围，而金属材质快速的热传导性使温度又会很快的降低。解决温度问题行之有效的办法就是隔绝冷空气架设施工暖棚。施工暖棚不仅要满足温度要求，而且需要保证至少两人的施工操作空间，具备通风换气功能。
2、现场补口人员应经过培训合格，持证上岗，具备专业技术水平。焊口周围应有足够的作业空间，钢管下面的空间高度应在400mm以上。将焊口及两侧150mm 范围内的油污、泥土等清理打磨干净，两侧涂层切成坡角。冬季施工当管口表面有水汽（露水或霜）时，应用加热器进行加热清除管道表面的水分，加热温宜为 30℃～40℃。加热进行预热去潮，表面干燥后，测量管子表面上下左右4个点温度，达到要求后方可喷砂除锈。
3、喷枪喷砂时应与管道轴线位置相对垂直，喷枪沿管道轴线匀速往复移动。喷砂时应将焊缝防腐层与补口材料搭接范围内的防腐涂层表面一并打毛，且不得使用河砂。当金属表面呈现金属本色、没有黑色或红色斑点，且表面预处理质量应达到Sa2.5级要求即可停止喷砂，锚纹深度 50-75μm。施工达到锚纹的深度范围内，环氧底漆和管体表面才能获得最佳的粘结效果。除锈完毕后应将焊口及两侧飞溅物清除干净。对喷砂设备无法进入的特殊地段，取得建设单位和监理代表许可的情况下，可采用电动钢丝刷或打磨机除锈，处理后达到 St3 级。建议除锈完成后进行表面高压空气吹扫，再将极化处理电极置于待处理的3PE表面上，开启电源沿周围匀速移动极化处理一遍，避免留有死角。表面处理后在2小时以内进行补口安装作业。
4、冬季管线补口预热及后续技术操作必须在暖棚中连续进行才能有效保证施工的质量。预热钢管补口及防腐涂层表面预热温度考虑管材的热传导性，应适当提高达到70～90℃，预热时间不低于5min，管径越大预热时间越长。PE防腐层适当加热，两侧同时进行有效加热宽度150mm。加热器宜中火，应调好火焰长度和温度，同时要注意暖棚中加热设备及使用气罐的安全。管口加热时，应转动环状火焰加热器，预热要均匀，特别是钢管底部与侧面的温度，应保持钢管四周温度一致。
达到预热温度后，涂抹配套环氧底漆。处理过的补口表面应无湿气、无返锈。钢管预热时开始调配底漆，底漆应混合均匀。用专用刷子均匀涂刷2～3遍，反复竖顺，无气泡，底漆厚度大于100μm。环氧底漆应充分表干，不具有流动性再安装热收缩套（带），这样既可避免底漆受到损伤，又可避免施工工期的延长。
烘烤热收缩带时，宜两人分别从中央部位向两侧均匀移动加热，使中间部位首先收缩。从管底到管顶逐步时热收缩套（带）均匀收缩用滚子滚压平整，将空气完全排出，使之粘接牢固。待热收缩带收缩完毕、全部紧紧贴合后，轴向接缝和环向接缝有粘胶均匀溢出时，即可认为热收缩套（带）安装收缩完毕。同时在暖棚中操作中需要定时进行通风换气。
表面检查合格后电火花检漏仪检漏无漏点为合格。补口处的剥离强度测试需要在补口完成24 h后进行，温度为10℃～35℃。每100个补口至少抽测一个口，如不合格，要加倍抽测。现场温度过低，尤其是冬季施工中，材料因为低温产生冷脆性，管体表面粘结底漆收缩粘结力差，补口处的强度很难达到标准要求。要在暖棚中将防腐层加热至检测温度后进行检测。
4 结束语
综上所述，冬季室外温度较低，在现有的环境条件下进行补口施工，很难使补口的剪切强度和阴极剥离强度达到标准要求，更是考验了补口工艺施工技术。重新返工，增加补口的检测点不合格概率仍旧存在。综合分析原因后，冬季补口影响质量的重要因素就是施工环境温度。解决温度问题行之有效的办法就是3PE管道补口腐蚀技术。该技术的应用满足了冬季管线补口连续作业的要求。
参考文献
[1]姚红艳.管道防腐补口技术及标准化管理[J].工业技术创新.2016（04）
[2]赵君，侯宇，张丰，王德增，刘玲莉，丁峰.管道3PE防腐涂层补口技术标准及规范对比分析[J].油气储运.2009（03）
[3]张其滨，张丽萍，刘金霞，赫连建峰.管道3LPE防腐层补口技术研究和应用新进展[J].石油工程建设.2014（01）
[4]赵莉，颜丹.冬季3PE油气管线防腐补口技术措施[J].中国石油和化工标准与质量. 2013（14）
摘 要：为了实现低温环境下管道3PE防腐层补口技术的突破，对此进行了深入研究，并做了大量试验和严密论证，研发了新型改性聚脲补口涂料、低温补口施工设备及施工工艺。该技术具有补口施工工艺简便可行，涂层性能可靠等特点。管道补口技术直接关系到整个管道防腐层质量，此项研究对提高低温环境管道补口施工质量及可靠性具有重要意义。
关键词：低温环境；3PE防腐管道
1 3PE防腐管道的概况
3PE防腐管道分为普通级3PE防腐管道和加强级3PE防腐管道，主要的区别就是防腐涂料的厚度不同。加强级防腐肯定防腐强度和防腐性能更加的优越。一层环氧粉末，第二层胶粘剂，第三层聚乙烯三种材料融为一体，并与钢管牢固结合形成优良的防腐层。 管径范围Φ60～Φ1420。3PE和2PE的主要区别：3PE防腐管道多了一个环氧粉末层，而环氧粉末耐腐蚀性能好、力学性能好、抗阴极剥离强，虽然它有表面处理严格、耐候性差、吸水率偏高等优点，但它适用于埋地管道海底管道，包覆层厚度仅为0.3～0.5毫米。。3PE防腐技术综合了环氧涂层与挤压聚乙烯两种防腐层的优良性能，将环氧涂层的界面特性和耐化学特性与挤压聚烯防腐层的机械保护特性等优点结合起来，从而显著改善了各自的性能。3PE防腐管道其特点：机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐热、耐冷、可应用于150度介质中，在寒冷地带均适应。因此，3PE防腐层是理想的埋地管线外防护层。3pe防腐管道指的是管道在不同的工作环境中使用，为减缓或防止管道在外介质的化学、电化学作用下或由微生物的代谢活动而被侵蚀和变质在管道/钢管的外壁上涂3层聚乙烯（3PE）以达到管道防腐的措施。
2 施工工艺技术应用
因为工程项目建设中的各种原因，往往一些油气管线的补口需要在冬季进行施工，完成的补口常常达不到测试验收的标准。如何能保证管线补口的质量，施工技术是否具有可操作性是影响补口防腐层质量的关键。冬季室外施工中更要严格掌控热收缩套（带）工艺技术标准。
补口前必须对焊口两侧进行处理。将环向焊口及其附近的毛刺、焊渣、污物、油及其杂物清理干净。对补口表面部位进行除锈处理，表面除锈的质量应达到规定的 Sa2.5～Sa3.0级。可选用喷沙或机械工具除锈，补口搭接部位的聚乙烯层应打磨至表面粗糙。其端部进行坡口处理，坡角不大于30度，然后用加热器对补口部位进行均匀预热。防腐3PE热收缩套与聚乙烯防腐层搭接宽度应不小于10cm。如果雨天、雪天、风沙天和相对湿度大于85%的时段应停止施工。
完成的防腐3PE热收缩套或缠绕带表面应光滑平整、无皱折、无鼓泡、无麻坑、无裂纹。两端坡角处与热收缩套紧密贴合，无空隙，表面没有烧焦和碳化现象，3PE热收缩套周向应有热熔胶粘剂均匀溢出。补口处应用电火花检漏仪逐个进行针孔检查，如出现针孔应重新补口。防腐3PE热收缩套的剥离强度应符合要求。
3 低温环境管道3pE防腐补口技术措施
1、冬季室外温度较低，在现有的环境条件下进行补口施工，很难使补口的剪切强度和阴极剥离强度达到标准要求。重新返工，增加补口的检测点不合格概率仍旧存在。综合分析原因后，冬季补口影响质量的重要因素就是施工环境温度。因为环境温度很低，即使在施工过程中加热器使管线温度达到标准范围，而金属材质快速的热传导性使温度又会很快的降低。解决温度问题行之有效的办法就是隔绝冷空气架设施工暖棚。施工暖棚不仅要满足温度要求，而且需要保证至少两人的施工操作空间，具备通风换气功能。
2、现场补口人员应经过培训合格，持证上岗，具备专业技术水平。焊口周围应有足够的作业空间，钢管下面的空间高度应在400mm以上。将焊口及两侧150mm 范围内的油污、泥土等清理打磨干净，两侧涂层切成坡角。冬季施工当管口表面有水汽（露水或霜）时，应用加热器进行加热清除管道表面的水分，加热温宜为 30℃～40℃。加热进行预热去潮，表面干燥后，测量管子表面上下左右4个点温度，达到要求后方可喷砂除锈。
3、喷枪喷砂时应与管道轴线位置相对垂直，喷枪沿管道轴线匀速往复移动。喷砂时应将焊缝防腐层与补口材料搭接范围内的防腐涂层表面一并打毛，且不得使用河砂。当金属表面呈现金属本色、没有黑色或红色斑点，且表面预处理质量应达到Sa2.5级要求即可停止喷砂，锚纹深度 50-75μm。施工达到锚纹的深度范围内，环氧底漆和管体表面才能获得最佳的粘结效果。除锈完毕后应将焊口及两侧飞溅物清除干净。对喷砂设备无法进入的特殊地段，取得建设单位和监理代表许可的情况下，可采用电动钢丝刷或打磨机除锈，处理后达到 St3 级。建议除锈完成后进行表面高压空气吹扫，再将极化处理电极置于待处理的3PE表面上，开启电源沿周围匀速移动极化处理一遍，避免留有死角。表面处理后在2小时以内进行补口安装作业。
4、冬季管线补口预热及后续技术操作必须在暖棚中连续进行才能有效保证施工的质量。预热钢管补口及防腐涂层表面预热温度考虑管材的热传导性，应适当提高达到70～90℃，预热时间不低于5min，管径越大预热时间越长。PE防腐层适当加热，两侧同时进行有效加热宽度150mm。加热器宜中火，应调好火焰长度和温度，同时要注意暖棚中加热设备及使用气罐的安全。管口加热时，应转动环状火焰加热器，预热要均匀，特别是钢管底部与侧面的温度，应保持钢管四周温度一致。
达到预热温度后，涂抹配套环氧底漆。处理过的补口表面应无湿气、无返锈。钢管预热时开始调配底漆，底漆应混合均匀。用专用刷子均匀涂刷2～3遍，反复竖顺，无气泡，底漆厚度大于100μm。环氧底漆应充分表干，不具有流动性再安装热收缩套（带），这样既可避免底漆受到损伤，又可避免施工工期的延长。
烘烤热收缩带时，宜两人分别从中央部位向两侧均匀移动加热，使中间部位首先收缩。从管底到管顶逐步时热收缩套（带）均匀收缩用滚子滚压平整，将空气完全排出，使之粘接牢固。待热收缩带收缩完毕、全部紧紧贴合后，轴向接缝和环向接缝有粘胶均匀溢出时，即可认为热收缩套（带）安装收缩完毕。同时在暖棚中操作中需要定时进行通风换气。
表面检查合格后电火花检漏仪检漏无漏点为合格。补口处的剥离强度测试需要在补口完成24 h后进行，温度为10℃～35℃。每100个补口至少抽测一个口，如不合格，要加倍抽测。现场温度过低，尤其是冬季施工中，材料因为低温产生冷脆性，管体表面粘结底漆收缩粘结力差，补口处的强度很难达到标准要求。要在暖棚中将防腐层加热至检测温度后进行检测。
4 结束语
综上所述，冬季室外温度较低，在现有的环境条件下进行补口施工，很难使补口的剪切强度和阴极剥离强度达到标准要求，更是考验了补口工艺施工技术。重新返工，增加补口的检测点不合格概率仍旧存在。综合分析原因后，冬季补口影响质量的重要因素就是施工环境温度。解决温度问题行之有效的办法就是3PE管道补口腐蚀技术。该技术的应用满足了冬季管线补口连续作业的要求。
参考文献
[1]姚红艳.管道防腐补口技术及标准化管理[J].工业技术创新.2016（04）
[2]赵君，侯宇，张丰，王德增，刘玲莉，丁峰.管道3PE防腐涂层补口技术标准及规范对比分析[J].油气储运.2009（03）
[3]张其滨，张丽萍，刘金霞，赫连建峰.管道3LPE防腐层补口技术研究和应用新进展[J].石油工程建设.2014（01）
[4]赵莉，颜丹.冬季3PE油气管线防腐补口技术措施[J].中国石油和化工标准与质量. 2013（14）
