CN100447476C - 在役地下管道在线内涂层防护施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在役地下管道在线内涂层防护施工工艺及其专用设备。施工工艺包括管道的前处理、堵漏层的施工和内防腐涂层底层和面层的涂敷，堵漏层的施工包括：在管道内施加堵漏层打底，堵塞漏洞和裂纹；堵漏层表面微孔和微裂缝的封闭处理；在干燥后的堵漏层表面，涂一道稀释的堵漏层微孔封闭涂层；内防腐涂层底层和面层的涂敷包括：当衬里封闭涂层表干后，涂一道内防腐涂层底层；在内涂层底层涂层表干后，最后涂一道内防腐涂层面层。其专用设备包括清管设备、在线内涂敷设备、内涂层质量检测设备。本发明适于：低压旧管道的堵漏修复和内涂层在线施工；城市煤气管道的堵漏修复；城市供水管道的堵漏修复；油田污水管道的堵漏修复。

Description

在役地下管道在线内涂层防护施工工艺

技术领域

本发明涉及在役地下管道的修复技术，具体为一种在役地下管道在线内涂层防护施工工艺。

背景技术

在役的油、气、水管道普遍存在严重的腐蚀、结垢和早期腐蚀裂开，严重影响正常生产，甚至不合理地早期报废。

下列典型案例可以清楚地看出这一点。如图1-2所示热水管线的早期腐蚀穿孔，该热水管线的设计寿命为30年，实际使用寿命仅为4年，穿孔最密处：22个腐蚀穿孔/米。如图3所示，管线结垢情况(低流速时)；如图4所示，管线和阀门结垢早期报废情况。

研究结果表明(图5)，在油井产出的高氯离子含量的卤水中，随着硫化氢含量从50ppm渐次上升到261ppm，加大了低合金钢(UNS G11180)的脆断敏感性，从而明显发生早期断裂的倾向和危险性。

(1)维修保养需要

早期腐蚀穿孔和结垢的管道，需要适时清管、堵漏、内涂防护涂层，达到延寿使用的目的，避免提前报废。

(2)低投资条件下的可靠性工程

管道设计阶段，往往忽视管道在腐蚀性环境中使用时由于局部腐蚀导致早期穿孔或裂开。适时的维修保养是弥补这一不足的重要技术措施。也是一项投资少，提高管道可靠性的延寿使用技术。

管路修复技术现状如下：

管路修复技术主要有下列三种方法：1)气流涂覆法；2)滑块涂覆法；3)软管被覆法。

其中，气流涂覆法和软管被覆法需要在升温条件下实施涂敷和软管被覆，工艺和工装设备复杂，施工费用高；并且，不能在常温下对长距离管线作在线施工。软管被覆法仍不能防止已有局部腐蚀穿孔和腐蚀裂开部位的进一步发展。而滑块涂覆法则可采用常规的清管技术和内涂工艺在常温下长距离管线的在线施工。这项工艺技术可以用于在直管和弯管内涂敷防腐涂层。

事实上，金属结构的表面涂装是最广泛使用的防腐蚀措施。根据国外的统计，在腐蚀防护的费用中，用于表面防护的费用占到总费用的90％以上。从表1公布的日本1993年的统计数字可以看出，腐蚀防护的支出，主要用于表面防护。

通常，在无法更换结构材料的情况下，在役结构的维修保养，表面涂装往往是最主要的防腐措施，也是最简便易行的防腐蚀措施。

表1日本对各种防腐蚀措施费用的统计(1993年)

防蚀对策	防蚀费用，亿日元	比例，％
			表面涂装	15954.8	62.55
金属表面处理	6476.2	25.39
			耐蚀材料	2388.2	9.36
防锈油	156.5	0.61
			缓蚀剂	161.0	0.63
电气防蚀	157.5	0.62
			腐蚀研究	215.1	0.84
总计	25509.3	100.00

大量的在役地下旧管道的维修保养需要一整套高水平的表面防护工艺技术，达到安全保障和延寿使用的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在役地下管道在线内涂层防护施工工艺及其专用设备，在城市煤气、水等公共设施、油田和化工等企业推广应用地面旧管线的堵漏修复和延寿使用技术。

本发明的技术方案是：

一种在役地下管道在线内涂层防护施工工艺，包括管道的前处理、堵漏层的施工和内防腐涂层底层和面层的涂敷，具体步骤如下：

管道的前处理：

(1)用棉弹和钢丝滑刷进行内表面清管，除去管道内壁腐蚀产物和锈垢，最终露出金属本色，而后用棉弹将管道内壁表面刮毛；

(2)用水基清洗剂和清管器进行内表面除油和高压水清洗；

堵漏层的施工：

(1)在管道内施加堵漏层打底，堵塞漏洞和裂纹；

(2)堵漏层表面微孔和微裂缝的封闭处理；在干燥后的堵漏层表面，涂一道稀释的堵漏层微孔封闭涂层，漆膜厚度为60～80μm；

内防腐涂层底层和面层的涂敷：

(1)当封闭涂层表干后，涂一道内防腐涂层底层，漆膜厚度为100～120μm；

(2)在内涂层底层涂层表干后，最后涂一道内防腐涂层面层，漆膜厚度为120～150μm。

在堵漏层中加入界面处理剂，堵漏层所用的材料与界面处理剂按比例3∶1混合，用水调匀后，涂刷在管道内壁打底，厚度为250～350μm。

堵漏层施工过程中要求如下：

(1)施工环境

现场的施工温度不得低于4℃；

(2)清管

用水基清洗剂和清管器将管道内表面除油两遍；

(3)管道内表面润湿

管道内表面清理后应进行冲洗润湿；

(4)堵漏层施工

利用压力涂布器进行施工；

(5)堵漏层养护

采用自然养护法，养护温度不得低于10℃，养护时间不得少于24h。

在干燥后的堵漏层表面，先涂一道混合好的双组分封闭涂层，待漆膜4小时表干后涂下道漆；封闭涂层表干后，涂刷内涂层底层，待漆膜4小时表干后方可涂下道漆；涂层施工完后，管道放置7天再使用。

在役地下管道在线内涂层防护施工专用设备，包括清管设备、在线内涂敷设备、内涂层质量检测设备；其中，清管设备包括：工程车、压力记录仪、清管器信号发射机、清管器，工程车内装发电机和空气压缩机，待处理管道连有压力记录仪，置于待处理管道内的清管器上设有清管器信号发射机；在线内涂敷设备包括：涂敷器、地下内涂管线、与地下内涂管线连通的清管器或涂敷器发送装置、清管器或涂敷器回收装置，涂敷器上设有涂敷器定位仪，清管器或涂敷器发送装置外侧装有进料管道、压力表、排气管道，该进料管道上装有进料阀，该排气管道上装有排气阀，清管器或涂敷器回收装置上装有压力表、排气管道，该排气管道上装有排气阀；内涂层质量检测设备包括：管道内窥检测仪、与管道内窥检测仪相连的地面成像管理装置。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过实验室条件下的工艺试验和按国家标准进行的性能试验，可将原来接头泄漏的铸铁城市煤气管段堵漏修复。耐压性能可长时间稳定在8公斤/厘米²(城市煤气管道只要求耐压3公斤/厘米²，因此，耐压到8公斤/厘米²时，不要求进行更高压力条件下的耐压试验)，更高压力和温度条件下油、气、水管线在典型腐蚀环境中的性能在进一步试验中。根据报道，档次比本发明技术低得多的内涂层，在海水中的使用寿命还能达到60年以上。因此，按照保守的估计，可以预期，采用本发明内涂层防腐蚀修复技术后，使用寿命至少可以得到相应延长。

2、本发明适于在下列管道中进行推广应用：1)低压旧管道的堵漏修复和内涂层在线施工；2)城市煤气管道的堵漏修复；3)城市供水管道的堵漏修复；4)油田污水管道的堵漏修复。

3、市场前景广泛。下列大量的在役旧管道普遍存在不同程度的腐蚀穿孔/裂纹等早期损坏，广泛需要在线维修保养和延寿使用的工艺技术：1)密如蛛网的油田的油、气、水管道系统；2)大量的城市煤气和供水系统；3)化工管道系统等。

附图说明

图1-图2为热水管线的早期腐蚀穿孔图片，设计寿命为30年，实际使用寿命仅为4年，穿孔最密处：22个腐蚀穿孔/米。

图3为管线结垢(低流速时)图片。

图4为管线和阀门结垢早期报废图片。

图5为在5％NaCl溶液中UNS G11180钢应力～应变曲线。

图6为清管操作的示意图。

图7为在线内涂敷设备示意图。

图8为内涂层质量检测设备示意图，利用聪明的管道猪(Smart pipeline pig)对涂层是否有针孔进行检测。

图中，1工程车；2压力记录仪；3清管器信号发射机；4PIG清管器；5进料阀；6压力表；7排气阀；8涂敷器定位仪；9压力表；10排气阀；11清管器或涂敷器回收装置；12地下内涂管线；13涂敷器；14清管器或涂敷器发送装置；15地面成像管理装置；16管道内窥检测仪。

具体实施方式

本发明地下管道堵漏修复和内涂防腐主要施工设备与工装，为现场或野外作业装备工程车，包括：清管设备、在线内涂敷设备、内涂层质量检测设备等。

如图6所示，管道猪(Pig)清管操作的示意图。清管设备包括：工程车1、压力记录仪2、清管器信号发射机3、PIG清管器4，工程车1内装发电机和空气压缩机，待处理管道连有压力记录仪2，置于待处理管道内的PIG清管器4上设有清管器信号发射机3。

其工作过程如下：

(1)利用压缩空气作动力，推动带刀具的管道猪清管器，将管道内的垢和锈除去，必要时须重复进行，直到将管道内的垢和锈除净，露出钢铁表面的本色(相当于表面达到Sa2.5级)。

(2)利用压缩空气作动力，推动带钢丝刷的管道猪清管器，将管道内壁刮毛，而后，用水基清洗剂去除金属表面的油污，以利于增强涂层在钢管内表面的附着力。

(3)利用压力记录仪监视管内压力变化，利用跟踪定位仪接收清管器信号发射机发出的信号进行定位。

如图7所示，在线内涂敷设备示意图。在线内涂敷设备包括：涂敷器13、地下内涂管线12、与地下内涂管线12两端分别连通的清管器或涂敷器发送装置14、清管器或涂敷器回收装置11，涂敷器13上设有涂敷器定位仪8，清管器或涂敷器发送装置14外侧装有进料管道、压力表6、排气管道，进料管道上装有进料阀5，排气管道上装有排气阀7，清管器或涂敷器回收装置11上装有压力表9、排气管道，排气管道上装有排气阀10。

通过进料阀将涂料加到两个涂敷器之间，加满后利用空气压缩机推动涂敷器前行，达到涂敷的目的，利用涂敷定位仪进行定位跟踪，涂敷完成后，在回收装置中回收涂敷器。

如图8所示，内涂层质量检测设备示意图。内涂层质量检测设备包括：管道内窥检测仪16、与管道内窥检测仪16相连的地面成像管理装置15。

利用聪明的管道猪(Smart pipeline pig)对涂层是否有针孔进行检测。在条件不具备时，可用常规的涂层针孔捡漏仪和测厚仪检测带涂层管线的两端的涂层。

本发明管道堵漏修复和延寿使用内涂覆新工艺，包括管道的前处理、堵漏层的施工工艺、防腐蚀涂料的施工工艺，具体步骤如下：

1、管道的前处理：

(1)用棉弹(发泡聚氨脂弹丸)和钢丝滑刷进行内表面清管，除去管道内壁腐蚀产物和锈垢，最终露出金属本色，而后用棉弹将管道内壁表面刮毛；

(2)用水基清洗剂和清管器进行内表面除油(两遍)和高压水清洗。

2、堵漏层的施工

(1)在管道内施加堵漏层打底，堵塞漏洞和裂纹；

(2)堵漏层表面微孔和微裂缝的封闭处理；在干燥后的堵漏层表面，涂一道稀释的堵漏层微孔封闭涂层，漆膜厚度为60～80μm。

为使堵漏层与管道内壁保持良好的粘接性，在堵漏层中加入界面处理剂。堵漏层所用的材料与界面处理剂按比例3∶1混合，用水调匀后，涂刷在管道内壁打底，厚度大约为300μm。

堵漏层施工要求：

(1)施工环境

现场的施工温度不得低于4℃。

现场施工管段，在堵漏层施工前应按有关标准规定进行清扫、组对、焊接、耐压试验、严密性试验，对外防腐层补口补伤，而且除现场施工管段两端外，其余部分的管沟已回填。

(2)清管

用水基清洗剂和清管器将管道内表面除油两遍。堵漏层施工前应先清管，清除现场施工管段内的石块、泥等杂物。

(3)管道内表面润湿

管道内表面清理后应进行冲洗润湿。冲洗润湿后的内表面不得有灰尘，也不得有积水。

(4)堵漏层施工

利用压力涂布器进行施工。

(5)堵漏层养护

采用自然养护法，养护温度不得低于10℃，养护时间不得少于24h。

(6)质量检验

在堵漏层养护期满后应对其外观、裂纹和厚度进行检验。

3、内防腐涂层底层和面层的涂敷

(1)当堵漏层封闭涂层表干后，涂一道内防腐涂层底层，漆膜厚度为100～120μm。

(2)在内涂层底层涂层表干后，最后涂一道内防腐涂层面层，漆膜厚度为120～150μm。涂层施工完后，如果工期允许，管道需放置7天再使用。

防腐蚀涂料的施工要求：

1、涂料在涂刷前，必须保证堵漏层的完全干燥。

2、在干燥后的堵漏层表面，先涂一道混合好的双组分封闭涂层，漆膜要求均匀，不得漏涂。待漆膜4小时表干后方可涂下道漆。

3、封闭涂层表干后，涂刷内涂层底层。漆膜要求均匀，不得漏涂。待漆膜4小时表干后方可涂下道漆。

4、内涂层底层表干后，涂刷内涂层面层。漆膜要求均匀，不得漏涂。涂内涂层面层时要在不流淌的前提下尽量涂厚。

5、涂层质量检查

(1)外观检查：涂层饱满，表面呈现光亮的漆膜，对表面的皱折和鼓包要除掉补涂。

(2)粘接力检查：涂层完全固化后，用小刀切开舌型切口，用力撕涂层，只能断裂，不能大面积撕开。不合格的管段应撕掉重新施工。

(3)针孔检查：涂层实干后用2000伏电火花检漏，发现针孔应补涂。

(4)厚度检查：涂层完全固化后，用涂层测厚仪测定厚度。

Claims (3)

1、一种在役地下管道在线内涂层防护施工工艺，其特征在于包括管道的前处理、堵漏层的施工和内防腐涂层底层和面层的涂敷，具体步骤如下：

管道的前处理：

(1)用棉弹和钢丝滑刷进行内表面清管，除去管道内壁腐蚀产物和锈垢，最终露出金属本色，而后用棉弹将管道内壁表面刮毛；

(2)用水基清洗剂和清管器进行内表面除油和高压水清洗；

堵漏层的施工：

(1)在管道内施加堵漏层打底，堵塞漏洞和裂纹；

(2)堵漏层表面微孔和微裂缝的封闭处理；在干燥后的堵漏层表面，涂一道稀释的堵漏层微孔封闭涂层，漆膜厚度为60～80μm；

内防腐涂层底层和面层的涂敷：

(1)当封闭涂层表干后，涂一道内防腐涂层底层，漆膜厚度为100～120μm；

(2)在内防腐涂层底层表干后，最后涂一道内防腐涂层面层，漆膜厚度为120～150μm。

2、按照权利要求1所述的在役地下管道在线内涂层防护施工工艺，其特征在于：在堵漏层中加入界面处理剂，堵漏层所用的材料与界面处理剂按比例3∶1混合，用水调匀后，涂刷在管道内壁打底，厚度为250～350μm。

3、按照权利要求1所述的在役地下管道在线内涂层防护施工工艺，其特征在于堵漏层施工过程中：

(1)施工环境

现场的施工温度不得低于4℃；

(2)清管

用水基清洗剂和清管器将管道内表面除油两遍；

(3)管道内表面润湿

管道内表面清理后应进行冲洗润湿；

(4)堵漏层施工

利用压力涂布器进行施工；

(5)堵漏层养护

采用自然养护法，养护温度不得低于10℃，养护时间不得少于24h。

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