CN103328872A - 构造碳氢化合物管线且尤其是水下管线的管道连接方法 - Google Patents

Abstract

一种用于构造碳氢化合物管线且具体是水下管线的管道连接方法，由此，在焊接两个相邻管道（2）以形成削减部（10）后，通过以下步骤围绕所述削减（10）形成保护涂层（20）：将LE（液体环氧）树脂或者粉末状FBE（熔结环氧）树脂涂覆至削减部（10）以形成第一底涂层（11）；将粉末状聚丙烯粘合剂涂覆至仍然湿的第一涂层（11）之上以形成辅助粘合剂涂层（12）；围绕辅助粘合剂涂层（12）安装聚丙烯热收缩套（13）；以及加热套（13）以使其收缩并使其结合到辅助粘合剂涂层（12）。

Description

构造碳氢化合物管线且尤其是水下管线的管道连接方法

技术领域

本发明涉及一种用于构造管线且具体为水下碳氢化合物（油、气等等）管线的管道连接方法。

更详细地，本发明涉及一种用于构造管线的管道连接方法，通过所述方法，在焊接两个相邻对准的管道的面对的自由端以形成环形连接部分后，围绕所述环形连接部分形成保护性聚合物涂层。

背景技术

通过连接管道区段而构造碳氢化合物管线（包括那些水下管线），每个所述管道区段通常包括金属的（通常为钢的）圆柱体，保护性聚合物涂层涂覆于于该圆柱体上以保护该金属圆柱体，并且可选择的压力喷浆或者水泥的外部覆盖层涂覆于该圆柱体上以使管线负重。

每个管道的相对的自由端裸露地留出以将钢圆柱体彼此焊接。

可以在陆地上或者（在水下管线的情况中）在敷设船上进行的连接管道的步骤包括：通常在多个焊接通道中焊接钢圆柱体；以及完成保护聚合物涂层和外部覆盖层（如果有的话）。在每两个钢圆柱体被焊接之后，基本上由管道的自由端限定的裸露的环形连接部分（公知为“削减部（cutback，拼接部）”并且在下文中称为“削减部”）延伸跨越焊接点并轴向位于保护聚合物涂层的两个端部之间，并且必须再用保护涂层进行涂覆。

将保护涂层涂覆于削减部被称作为“现场连接涂覆（field jointcoating，现场补口）”，并且削减部通常涂覆有合适聚合物材料的多个涂层。

最广泛使用的方法通常涂覆三个聚合物涂层：

-直接地涂覆于削减部上的较薄第一涂层或底涂层；

-涂覆在第一涂层之上的聚合物粘着剂的较薄第二涂层；

-涂覆在粘着剂涂层之上的较厚第三涂层或外涂层（其至少比第一涂层和第二涂层厚）。

然后外部覆盖层（如果有的话）也被完成。

现在通常用于涂覆上述类型的三道保护涂层的两种主要的方法是：

1）一个接一个地分别地涂覆这三个涂层；

2）涂覆第一涂层（底涂层），并且然后应用包括与第二涂层和第三涂层对应的两层的热收缩套。

更具体地，第一方法基本上包括：

-将通常为粉末状的FBE（熔结环氧）树脂的第一涂层（底涂层）直接涂覆（例如，喷涂）至加热后（例如，预先感应加热至200-250°C的温度）的削减部上；

-将通常为聚丙烯粘合剂（改性丙烯聚合物或者共聚物）的第二（粘合剂）涂层涂覆（例如，喷涂）在第一涂层之上；以及

-例如，使用能够使聚合物熔融并涂覆所述聚合物的热喷枪或者通过将液态聚合物注射到削减部周围的模子中，将聚丙烯（可能为改性的）的第三涂层（外涂层）涂覆在粘合剂涂层之上。

涂覆第三涂层的其他已知方法包括：

-所谓的“香烟式包绕”，通过所述方法，聚合物材料薄片被加热、包绕并压缩在削减部周围，位于第二涂层之上；以及

-所谓的“螺旋包绕”，通过所述方法，聚合物材料带被加热、螺旋地缠绕并压缩在削减部周围，位于第二涂层之上。

使用热收缩套的该第二方法主要不同于第一方法之处在于，同时涂覆包含在热收缩套中的第二涂层和第三涂层。

第二方法基本上包括：

-涂覆第一涂层（底涂层），在该情况中，为液态环氧（LE）树脂涂层；

-将热收缩套（HSS）安装在最初的削减部周围。该热收缩套通常包括两个层：构成实际的第三涂层的保护性热收缩外层；以及构成第二（粘合剂）涂层的粘合剂内层；以及

-加热（例如，火焰加热）所述热收缩套以使外层收缩，使内层熔融并因此将所述热收缩套牢固地结合至削减部上的第一涂层（底涂层）。

应用保护涂层的以上和其他基本相似的方法留有改进空间，特别是在容易、通用、有效的应用方面，以及在成品涂层的性能（尤其是在机械强度和剥落方面）上留有改进空间。

事实上，使用已知方法形成的保护涂层被证明远没达到满意的要求。

在一方面，一般已证实，液态环氧（LE）树脂底涂层劣于熔结环氧（FBE）树脂的底涂层，该熔结环氧树脂的底涂层更好地粘附到金属基板上，是更耐受阴极分离的，并且具有良好的高温稳定性和耐受性。

在另一方面，通用的FBE树脂兼容性差，并且因此与现在可用的热收缩系统使用起来是复杂的。

换句话说，现在还没有通用的方法能用在与各种市售系统结合使用的各种应用中、简单且有效的并且提供完全满足要求的保护涂层。

发明内容

本发明的目的是提供用于构造碳氢化合物管线（例如，水下管线）的管道连接方法，该方法包括保护性聚合物涂层应用技术，该技术被设计成用于消除现有技术的缺陷。

根据本发明，提供了用于构造碳氢化合物管线（具体为水下管线）的管道连接方法，如在所附权利要求1以及从属权利要求中要求保护的。

根据本发明的方法是简单的、有效的且高度通用的，并且能通过使用容易获得的商业产品而实现。

此外，所述方法可供生产完全满足要求的保护涂层，特别在机械强度和剥落的方面。

事实上，通过与结构上相似但没有粉末状聚丙烯粘合剂的辅助粘合剂涂层的传统涂层相比较，在根据本发明（即，包括粉末状聚丙烯粘合剂的辅助粘合剂涂层）的涂层上执行的剥落测试显示：传统涂层（没有粉末状聚丙烯粘合剂的辅助粘合剂涂层）仅刚刚满足行业内正常的最低剥落标准，而根据本发明的涂层充分地超出了最低标准，甚至达到了最低标准值的两倍或者三倍。

通过使用通常被分类为“化学上改性的聚丙烯嫁接粘合剂”作为粉末状聚丙烯粘合剂而执行测试，并且更具体地为：

-具有大约为-20°C到140℃的工作温度（即，在该温度下它作为粘合剂保持有效）的高温化学改性聚丙烯嫁接粘合剂，并在基础底涂层（一种所述商业产品是Hifax EPR60/M Bianco）的胶凝时间内被涂覆至大约200-600微米厚；

-具有大约为-20°C到120°C的工作温度的化学改性聚丙烯嫁接粘合剂，并在基础底涂层（例如，Hifax EP510/60M Bianco）的胶凝时间内被涂覆至大约200-600微米厚。

附图说明

下面将参照附图通过实例描述本发明的非限制实施例，其中：

图1示出了待连接的两个管道的不按比例的局部示意性的纵向截面；

图2和图3示出了图1管道在根据本发明的连接方法的各个阶段中的示意性的纵向截面，其中细节没有按照比例。

具体实施方式

图1示出了待连接以形成碳氢化合物管线（例如，水下管线，但非必需如此）的两个管道2。为简化起见，仅管道2的各自的端部被示出。

在准备进行连接时，管道2沿轴线A延伸，并且每个管道都包括：金属（即，钢）圆柱体3；以及保护性（例如，聚乙烯或者聚丙烯）涂层4，所述涂层被涂覆于圆柱体3并用于圆柱体的防腐蚀。管道2还可包括位于保护性涂层4之上的可选择的（例如压力喷浆（Gunite）或者水泥）外部涂层（为简化起见未示出），以使管线负重。

每个管道2具有：两个轴向相对的端部5（在图1中仅示出一个），所述端部具有相应的环形（圆形）前边缘6；以及两个末端部分7，所述末端部分位于相应的端部5处，不具有涂层4（并且，在这种情况下，没有外部涂层），并且每个末端部分均在边缘6与涂层4的可选择的倾斜的末端部分8之间延伸。

如图2所示，待连接的两个管道2沿轴线A对准（它们的边缘6平行面对并靠近在一起），并且可能以多个道次（pass）被焊接（即，金属圆柱体3被焊接）以在管道2之间形成环形的焊缝9。

参考图2，两个焊接的管道2形成了削减部10，所述削减部沿轴线A在涂层4的末端部分8之间延伸并且沿环形焊缝9延伸。

连接管道2包括在焊接圆柱体3之后完成涂层4。

在对削减部10进行了可能地表面处理后，通过相继涂覆多个聚合物涂层而完成保护性涂层4。

根据本发明的方法的第一实施例包括以下步骤：

-将非聚合-交联的液态环氧（LE）树脂或者部分聚合-交联的液体环氧树脂直接地涂覆至削减部10的表面以形成第一聚合物层或底涂层11。LE树脂以液体的形式被涂覆，例如，手工地擦拭或者使用其他合适的方法。削减部10的表面可以可选择地被预热（例如，在感应夹钳中被感应加热）以便于LE树脂的涂覆（该LE树脂通常具有较高的粘性，在涂覆至加热后的表面时变得更流体化）。而在这样的情况下，在涂覆LE树脂之前或者在涂覆树脂时，所述方法还包括预热的流体化步骤，在该步骤中削减部10被加热到一温度，该温度低于LE树脂开始聚合-交联的温度。

-利用粉末状聚丙烯（聚合物或者共聚物）粘合剂（也是非聚合-交联的或者部分聚合-交联的）涂覆削减部10，在仍然湿的底涂层11之上进行涂覆（在这里和在下文中，“湿”旨在表示涂层中的树脂仍然至少部分是液体的），以形成辅助粘合剂涂层12。术语“聚丙烯粘合剂”旨在表示以丙烯为基础的粘合剂聚合物或者共聚物，并且具体为化学改性的聚丙烯嫁接粘合剂。合适的聚丙烯粘合剂的实例是LyondellBasell产业的“Hifax”范围的产品，优选地具有大约为-20°C到120°C或140°C的工作温度（在该温度下它作为粘合剂保持有效）。尤其合适的是Hifax EP510/60M Bianco、Hifax EPR60/M Bianco或者相似的产品。例如，可通过使用静电喷枪或者其他合适粉末涂覆技术而涂覆聚丙烯粘合剂；并且，辅助粘合剂涂层12的厚度范围大约在200到600微米之间。

-（例如通过感应加热削减部10）将底涂层11和辅助粘合剂涂层12加热到足够高的温度以使得LE树脂和聚丙烯粘合剂聚合-交联。这个聚合加热步骤能够以各种方式被执行。例如，该聚合加热步骤可以在涂覆底涂层和/或者聚丙烯粘合剂之前开始，并且在涂覆底涂层和/或者聚丙烯粘合剂之后继续；当涂覆底涂层和/或者聚丙烯粘合剂（例如，在具有用于底涂层和/或者聚丙烯粘合剂的内部涂抹器的感应夹钳中）时，至少部分执行该聚合加热步骤；或者通过与底涂层和/或者聚丙烯粘合剂的涂覆等交替地分阶段执行该聚合加热步骤。

-将热收缩套（HSS）13围绕削减部10安装。套13是两层的聚丙烯套（例如，商业的Canusa或者Berry塑料管）包括聚丙烯粘合剂的粘合剂内层14以及聚丙烯热收缩外层15。

-加热（例如，火焰或者红外辐射加热）套13以使外层15收缩并使内层14融化。内层14在辅助粘合剂涂层12之上形成粘合剂涂层17（图3），并且外层15在涂层17之上形成保护涂层18。

用于辅助粘合剂涂层12的粉末状聚丙烯粘合剂是与套13的粘合剂内层14的聚丙烯粘合剂相同类型的并且/或者是与所述套的粘合剂内层的聚丙烯粘合剂能在化学上相容的。

更具体地，用于辅助粘合剂涂层12的聚丙烯粘合剂是与套13的粘合剂内层14的聚丙烯粘合剂相同的，但是为粉末形式的。

辅助粘合剂涂层12因而提供热收缩套13到底涂层以及因此到金属圆柱体3的紧密、持久、可靠的粘合以获得良好性能（甚至在高的工作温度下）的保护性涂层20，并且该保护性涂层总体上包括底涂层11、辅助粘合剂涂层12、粘合剂涂层17以及保护涂层18。

参考图2和图3，根据本发明方法的第二实施例包括步骤：

-将非聚合-交联或者部分聚合-交联的FBE（熔结环氧）树脂粉末直接地涂覆在削减部10的表面上以形成底涂层11（保护性涂层20的第一涂层）。例如，可通过使用能够融化和涂覆聚合物的静电热喷枪而涂覆FBE树脂。

-（例如，通过感应夹钳加热削减部10）将底涂层11加热到足够高的温度以使FBE树脂聚合-交联。这个聚合化加热步骤可以各种方式被执行，并且有利地包括以下步骤：在涂覆FBE树脂前或者在涂覆FBE树脂时将削减部10预热到第一温度，在该第一温度FBE树脂基本上是液态的并且开始聚合化；以及在涂覆FBE树脂后将削减部10加热到比第一温度高的第二温度。

-以与如上描述的形成辅助粘合涂层12相同的方式，利用粉末状聚丙烯（聚合物或者共聚物）粘合剂涂覆削减部10，在仍然湿的底涂层11（FBE树脂至少部分地保持液体状态）之上进行涂覆。达到涂覆并聚合-交联FBE树脂的温度通常也是高的，足以涂覆并聚合-交联粉末状聚丙烯粘合剂，因此不需要进一步的加热。然而温度仍然可以被监测，并且如果温度降低到特定的阀值以下，可以通过进一步加热将温度增加到使聚丙烯粘合剂聚合-交联所要求的温度。

-如以上描述的，将热收缩套（HSS）13安装在削减部10周围。套13是以上描述类型的两层的套，并且因此包括聚丙烯粘合剂的粘合剂内层14和保护性聚丙烯的热收缩外层15。

-加热（例如，火焰或者红外辐射加热）套13以使聚丙烯的热收缩外层15收缩并使内层14融化以在削减部10上以及在底涂层11和辅助粘合剂涂层12之上（图3）形成粘合剂涂层17，所述粘合剂涂层17之上覆有保护涂层18。

如在图2和图3中所示，根据本发明方法的第三实施例包括以下步骤：

-将粉末状FBE树脂直接地涂覆到削减部10的表面上（如同第二实施例中那样）以形成底涂层11。在该情况下，涂覆FBE树脂同样包括加热底涂层11，可以在涂覆FBE树脂前、涂覆FBE树脂时和/或涂覆FBE树脂后被执行。如第二实施例中那样，FBE树脂最好能涂覆至预热过的削减部10的表面，因此根据本发明的方法优选地还包括以下步骤：在涂覆FBE树脂前和/或涂覆FBE树脂时将削减部10预热到第一温度，在该第一温度下FBE树脂基本上是液体的并且开始聚合化；以及在涂覆FBE树脂后将削减部10加热到比第一温度高的第二温度。

-利用粉末状聚丙烯（聚合物或者共聚物）粘合剂涂覆削减部10，在仍然湿的底涂层11（FBE树脂仍然处在至少部分地液体状态）之上进行涂覆，以形成辅助粘合涂层12，如在第一实施例和第二实施例中描述的。在该情况下，同样地，达到涂覆并聚合-交联FBE树脂的温度通常是高的，足以涂覆并聚合-交联粉末状聚丙烯粘合剂，因此不需要进一步的加热。然而如以上陈述的，如果需要，可执行进一步的加热，因此根据本发明的方法通常还包括以各种方式中的任何方式加热底涂层11和辅助粘合剂涂层12的步骤。

-将热收缩套13安装在削减部10周围。所述套可以是如以上描述的两层的套（即，包括聚丙烯粘合剂的粘合剂内层14以及保护性聚丙烯热收缩外层15），或者是仅包括聚丙烯热收缩外层15的单层的套（即，没有图2中的层14）。

-加热（例如，火焰或者红外辐射加热）套13以使聚丙烯热收缩外层15收缩并使粘合剂内层14（如果有的话）融化以在削减部10上在底涂层11和辅助粘合剂涂层12之上形成保护涂层18以及可能还有粘合剂涂层17（图3）。

当使用仅包括聚丙烯热收缩层15的单层套13时，用于辅助粘合剂涂层12的粉末状聚丙烯粘合剂是与套13的聚丙烯材料能在化学上相容的。

在所有的实施例中，如果需要，外部覆盖层利用沥青或者树脂涂层（未示出）完成。

然而，清楚地，在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以对本文中所描述的和所示出的方法做改变。

Claims (12)

1.一种用于构造碳氢化合物管线的管道连接方法，所述管线具体是水下管线；所述方法包括以下步骤：焊接两个相邻的对准的管道（2）以形成削减部（10）；并且围绕所述削减部（10）形成保护涂层（20）；形成所述保护涂层（20）的步骤包括：

-将LE（液体环氧）树脂或者粉末状FBE（熔结环氧）树脂涂覆至所述削减部（10）的表面以形成限定底涂层的第一聚合物涂层（11）；

-在所述第一涂层（11）仍然是湿的情况下将粉末状聚丙烯粘合剂涂覆至所述第一涂层（11）之上，以形成辅助粘合剂涂层（12）；

-围绕所述辅助粘合剂涂层（12）安装聚丙烯热收缩套（HSS）（13）；以及

-加热所述套（13）以使其收缩并将其结合至所述辅助粘合剂涂层（12）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述辅助粘合剂涂层（12）的所述粉末状聚丙烯粘合剂是与所述套（13）的最内层的材料相同类型的和/或是能在化学上相容的，具体是与所述套（13）的粘合剂内层（14）的聚丙烯粘合剂相同类型的和/或能在化学上相容的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述热收缩套（13）包括聚丙烯粘合剂的粘合剂内层（14）；并且用于所述辅助粘合剂涂层（12）的所述粉末状聚丙烯粘合剂是与所述套（13）的所述粘合剂内层（14）的所述聚丙烯粘合剂相同类型的和/或能在化学上相容的。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，用于所述辅助粘合剂涂层（12）的所述粉末状聚丙烯粘合剂是与所述套（13）的所述粘合剂内层（14）相同的聚丙烯粘合剂，但却是粉末形式的。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述热收缩套（13）是包括聚丙烯粘合剂的粘合剂内层（14）和聚丙烯的热收缩外层（15）的两层的聚丙烯套。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述热收缩套（13）是单层的聚丙烯套，所述单层的聚丙烯套包括与用于所述辅助粘合剂涂层（12）的所述粉末状聚丙烯粘合剂在化学上能相容的单层热收缩聚丙烯层（15）。

7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述聚丙烯粘合剂是在LyondellBasell产业“Hifax”范围中的产品或者相似的产品。

8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述粉末状聚丙烯粘合剂通过使用静电喷枪而涂覆。

9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，还包括至少一个加热步骤，以通过例如感应加热所述削减部（10）而将所述第一涂层（11）和第二涂层（12）加热到足以使得所述底涂层和所述聚丙烯粘合剂聚合-交联的足够高温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述底涂层优选地是LE（液体环氧）树脂，并且所述方法包括，在所述底涂层涂覆步骤前和/或与所述底涂层涂覆步骤同时的流体化加热步骤，在所述流体化加热步骤中所述削减部（10）被加热至低于所述底涂层的所述聚合-交联温度的温度，以流体化并且帮助所述底涂层的涂覆。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述底涂层优选地是粉末状FBE（熔结环氧）树脂，并且所述方法包括在所述底涂层的涂覆之前和/或与所述底涂层的涂覆同时执行的加热至第一温度的第一加热步骤；以及在涂覆所述底涂层之后执行的加热至比所述第一温度高的第二温度的第二加热步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，达到涂覆并聚合-交联所述底涂层的所述温度是足够高的以还涂覆并聚合-交联所述粉末状聚丙烯粘合剂。

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