CN103925455A - 一种水体管道补口保护方法和结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水体管道补口保护方法和结构。所述补口保护结构包括管道接口和补口保护材料层，保护材料层自内向外由改性环氧富锌底漆层、中间胶黏层、光固化玻璃钢密封防护层和金属保护套构成。实现保护的方法是：首先对管道接口处进行喷砂除锈，再对焊缝进行打磨；然后涂覆补口防腐材料，首先涂刷一层特制的与金属基材具有强粘结性的环氧富锌底漆，然后缠绕特制的反应型胶粘带作为中间胶粘涂层，最外层包裹一层光固化玻璃钢密封防护套作为隔离防护层；补口外侧安装一个特制的金属保护套。本发明可以对管道补口处起到阴保、密封、防水、抗剥离以及抗外力损伤的保护作用。

Description

一种水体管道补口保护方法和结构
技术领域
本发明属于钢质管道防腐工程领域，具体涉及一种防腐管道补口保护方法和结构。
背景技术
长输管道防腐涂层通常采用熔结环氧粉末（FBE）、聚乙烯三层结构（3PE）等，在实际工程应用中，表现出良好的绝缘性和耐候性，机械强度高，与管道有较好的粘结性。管道主体的防腐层都是在工厂加工完成，防腐性能可靠程度较高，但是管道焊口处的防腐处理都是在现场来完成的，防腐层的防护效果相对较差，在应力存在的情况下，容易造成开裂、剥离等问题，补口处管材最容易遭受腐蚀。
目前国内长输管道的补口形式主要分为两大类，一类是胶带型补口，包括收缩套（带）补口、冷缠胶带补口和热熔胶补口等；另一类是涂敷型补口，如环氧高聚物涂层、聚氨酯泡沫夹克管补口等。传统的补口方法主要缺点涂层附着力不强、密封性不好、补口材料粘结力不够，水体穿越管段长期浸泡于水中，由于环境中的水、离子等腐蚀介质渗透到补口材料中，加上外界应力的影响，极易造成补口材料的剥离；另外在水体管道穿越过程中，由于河底环境复杂，往往由于拖拽导致管道补口处遭受机械损伤和应力破坏，使得补口处成为管道建设质量控制中最薄弱的环节，管道补口的失效问题频繁发生，极大地影响了管道的正常安全运行。
发明内容
针对目前水体管道补口方法的不足，本发明的主要目的在于提供一种水体管道补口方法，另一个目的在于提供一种水体穿越管道补口保护方法。
本发明的原理是：低不饱和橡胶防腐胶粘带通过其胶层与橡胶改性的环氧底漆涂层和胶层背材发生交联反应，极大地提高了补口的粘结力和附着力，密封性和防水性大大增强，水体管段长期置于水环境中补口防腐材料抗剥离性能极强、不脱落；光固化玻璃钢密封防护层对于外界的水环境具有很好的隔离性，同时还具有较高的强度对内层补口材料可以起到保护作用。最外层安装一个金属保护套，对管道补口处加强保护，在水体管道穿越过程中，可以有效保护管道补口处免于外力破坏。
本发明所述的水体管道补口保护结构，包括管道3、焊缝2和位于管道外覆盖焊缝的补口保护材料层1，所述补口保护材料层1自内向外由改性环氧富锌底漆层4、中间胶黏层5、光固化玻璃钢密封防护层6和金属保护套7构成。这种水体管道补口保护结构可以起到阴保、密封、防水、抗剥离以及抗外力损伤的作用。
本发明还公开了一种水体管道补口保护方法，包括以下述步骤实现的：
（1）在管道接口焊接完成后进行喷砂除锈和焊缝处理；
（2）涂敷聚硫橡胶改性环氧富锌防腐底漆；
（3）涂刷中间胶黏层；
（4）包覆光固化玻璃钢密封防护层；
（5）补口外观检测和电火花检测；
（6）最外层加装金属保护套。
本发明具体的其工艺步骤如下：
步骤（1）中，补口表面喷砂除锈和焊缝处理，在管道焊接完成后，首先对管道防腐层预留管口处进行预热，温度宜为30℃～40℃，以清除管体表面水分。然后进行喷砂除锈，水体穿越管段处防锈等级应该高于普通管段一个等级。使用环保喷砂机，采用耐磨性强的棕钢玉砂，至少处理到Sa2.5级，表面粗糙度达到60～80μm，结合强度达到1.5～3.8MPa。与管道PE防腐层交界处至少50mm以内都要进行喷砂除锈或者手工打磨处理。对焊缝进行手工打磨处理，增加表面粗糙度。然后采用高压空气对喷砂或者手工打磨后的管口表面吹扫干净。
步骤（2）涂刷防腐底漆，在进行喷砂除锈达到要求的除锈等级之后，首先涂刷一层橡胶改性的环氧富锌底漆作为水体管线补口阴保涂层，采用美国迈图公司的双酚A型环氧树脂作为主要成膜物质，用聚硫橡胶对其进行改性，聚硫橡胶和环氧树脂比为4：1，固化剂采用美国迈图公司的Epikure8538-Y-68胺类环氧固化剂，环氧树脂/固化剂比为3.5～4：1，颜料采用500目以上的片状锌粉，锌含量70%～75%，水作为溶剂，涂刷漆膜厚度120μm～140μm，涂刷过程用涂层测厚仪检测湿膜厚度。然后对其加热从而加速涂层干燥或者自然风干。
步骤（3）涂敷防腐密封胶粘层，在涂刷的补口底漆实干之后，缠绕低不饱和橡胶防腐胶粘带，制作补口密封胶粘涂层，厚度在0.7～1.4mm之间，宽度为400mm，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度大于100mm。
步骤（4）包覆光固化玻璃钢密封防护层，本发明补口处材料最外层采用光固化玻璃钢复合材料，该复合材料强度高，密封防水性好，对整个补口腐蚀防护体系具有重要的防护作用。根据测试方法GB/T0066，由光固化玻璃钢复合材料制作的密封防护层厚度在1.5～2.2mm之间，达到设计强度的时间为5-6h，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度大于100mm。测试各项技术指标，都达标后，方可进行下一步施工流程。
步骤（5）电火花检漏，补口处应光滑平整、无皱折、鼓泡。表面检查合格后，用火花检漏仪进行检漏，检漏电压满足设计或产品规格书要求的电压，无漏点为合格。
步骤（6）安装金属保护套，在对管道接口处完成防腐处理并检验合格之后，加装一个特制的金属套，由高强度耐腐蚀铬钢或其他高强度耐腐蚀材料制造，其宽度为500mm，厚度为5～8mm，包裹在管道补口处的最外侧，焊缝左右距离分别为250mm，用螺栓拧紧，保证金属套紧扣管体。
本发明的水体管段补口保护方法，对于长期置于水环境中的穿越管道补口处的防腐和保护具有更强的针对性和有效性，解决了传统管道补口方法粘结不牢、附着力低、易剥离以及容易遭受机械损伤和应力破坏的问题。
本体保护采用橡胶改性的环氧底漆涂层，环氧树脂是一种很好的防腐基材，用聚硫橡胶对其进行改性，环氧树脂的环氧基和低分子聚硫橡胶的硫醇基反应，大大增强了涂层的粘结性和防水性。
环氧底漆的固化剂采用美国迈图公司Epikure8538-Y-68胺类环氧固化剂，是一种与水兼容的、低粘度的、改性多元胺加成物，以水作为溶剂，与橡胶改性的环氧树脂以及颜填料发生交联固化反应，安全环保，同时胺可与钢铁表面的氧化物形成氢键，极大提高了涂膜的附着力和抗剥离性能。
环氧富锌底漆颜料采用500目以上的片状锌粉，具有更好的屏蔽性，同时金属锌可以对金属管材起到阴极保护的作用，有助于提高管道的完整性和使用的可靠性，延长管道的安全服役时间。
密封胶粘层的基本组成成分是低不饱和橡胶，没有体积变化型的挥发，不存在水与胶层分的置换过程，环保且抗老化性优于聚乙烯补口材料。低不饱和橡胶防腐胶粘带通过其胶层与橡胶改性的环氧富锌底漆和胶层背材发生交联反应极大提高了整体的附着力和防水性，水体管段长期置于水环境中补口防腐材料抗剥离性能极强、不易脱落。
光固化玻璃钢密封防护层由特殊的光固化玻璃钢复合材料制成，具有极强的密封性、防水性，同时具有较高的强度，对于整个补口体系实现长期有效的腐蚀防护具有重要作用。
在管道搭接处的补口最外侧安装一个特制的金属保护套，有效保护了管道补口处在水体穿越过程中免于外力机械损伤和应力破坏。
附图说明
图1水体管道补口保护结构。
图2是图1的A-A向剖面图。
具体实施方式
本发明的水体管道补口保护结构如附图1所示，包括管道3、焊缝2和位于管道外覆盖焊缝的补口保护材料层1，所述保护材料层1如图2所示，自内向外由改性环氧富锌底漆层4、中间胶黏层5、光固化玻璃钢密封防护层6和金属保护套7构成。
本发明的水体管道补口方法，在施工过程中，按照发明内容中描述的水体管道补口结构示意图和补口工艺流程的方法进行操作，每一步均需达到本发明规定的相应的技术指标方可进行下一部操作。
下面结合具体实施例对发明内容做进一步阐述，但发明方法不仅限于此。
补口表面除锈和焊缝处理完成并检验合格之后，开始实施下述管道补口操作流程。
实施例1：
首先涂敷制备的橡胶改性的环氧富锌底漆作为水体管线补口阴保涂层，聚硫橡胶和环氧树脂比为4：1，环氧树脂/固化剂比为3.5：1，锌含量70%，涂刷漆膜厚度120μm，助剂和添加剂适量。
然后缠绕不饱和橡胶防腐型胶粘带，制作补口密封胶粘涂层，厚度为0.7mm，宽度为400mm，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
接着包覆由光固化玻璃钢复合材料制作的光固化玻璃钢密封防护套，厚度1.5mm，光固表干时间为10分钟内，达到设计强度的时间为6小时内，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
检验结果表明，补口处光滑平整、无皱折、鼓泡。用火花检漏仪进行检漏，检漏电压满足设计或产品规格书要求的电压。耐水性、耐盐雾性试验，持续超过600h，无锈蚀起泡，抗剥离性能好，附着力（划格法）等级为0，均满足检测标准。
完成补口焊接和防腐处理工序并检验合格之后，在补口最外侧对称安装特制的金属保护套，将螺栓拧紧，使金属保护套紧扣管道补口。
实施例2：
首先涂敷制备的橡胶改性的环氧富锌底漆作为水体管线补口阴保涂层，聚硫橡胶和环氧树脂比为4：1，环氧树脂/固化剂比为3.5：1，含锌量72.5%，漆膜厚度130μm，助剂和添加剂适量。
然后缠绕不饱和橡胶防腐型胶粘带，制作补口密封胶粘涂层，厚度为0.9mm，宽度为400mm，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
包覆由光固化玻璃钢复合材料制作的光固化玻璃钢密封防护层，厚度1.7mm，光固表干时间为10分钟内，达到设计强度的时间为6小时内，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
试验结果表明，补口处光滑平整、无皱折、鼓泡。用火花检漏仪进行检漏，检漏电压满足设计或产品规格书要求的电压。耐水性、耐盐雾性试验，持续超过600h，无锈蚀起泡，抗剥离性能好，附着力（划格法）等级为0，均满足检测标准。
完成补口焊接和防腐处理工序并检验合格之后，在补口最外侧对称安装特制的金属保护套，将螺栓拧紧，使金属保护套扣管道补口。
实施例3：
首先涂敷制备的橡胶改性的环氧富锌底漆作为水体管线补口阴保涂层，聚硫橡胶和环氧树脂比为4：1，环氧/固化剂比为4：1，含锌量72.5%，漆膜厚度140μm，助剂和添加剂适量。
然后缠绕一种不饱和橡胶防腐型胶粘带，制作补口密封胶粘涂层，厚度为1.1mm，宽度为400mm，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
接着包覆由一种光固化玻璃钢复合材料制作的光固化玻璃钢密封防护层，厚度1.9mm，光固表干时间为10分钟内，达到设计强度的时间为6小时内，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
检验结果表明，补口处光滑平整、无皱折、鼓泡。用火花检漏仪进行检漏，检漏电压满足设计或产品规格书要求的电压。耐水性、耐盐雾性试验，持续超过600h，无锈蚀起泡，抗剥离性能好，附着力（划格法）等级为0，均满足检测标准。
完成补口焊接和防腐处理工序并检验合格之后，在补口最外侧对称安装特制的金属保护套，将螺栓拧紧，使金属保护套紧扣管道补口。
实施例4：
首先涂敷制备的橡胶改性的环氧富锌底漆作为水体管线补口阴保涂层，聚硫橡胶和环氧树脂比为4：1，环氧树脂/固化剂比为4：1，含锌量75%，漆膜厚度140μm，助剂和添加剂适量。
然后缠绕不饱和橡胶防腐型胶粘带，制作补口密封胶粘涂层，厚度为1.4mm，宽度为400mm，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
接着包覆由光固化玻璃钢复合材料制作的光固化玻璃钢密封防护层，厚度2.2mm，光固表干时间为10分钟内，达到设计强度的时间为6小时内，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度为100mm。
检验结果表明，补口处光滑平整、无皱折、鼓泡。用火花检漏仪进行检漏，检漏电压满足设计或产品规格书要求的电压。耐水性、耐盐雾性试验，持续超过600h，无锈蚀起泡，抗剥离性能好，附着力（划格法）等级为1，均满足检测标准。
完成补口焊接和防腐处理工序并检验合格之后，在补口最外侧对称安装特制的金属保护套，将螺栓拧紧，使金属保护套紧扣管道补口。
上述实例仅仅是清楚地表明本发明创造的思想所做的举例，而并非本发明具体实施方式的限定。对于所属领域的工程技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和改动。这里无需也无法例举出所有的实施方式。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种水体管道补口保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在管道接口焊接完成后进行喷砂除锈和焊缝处理；
（2）涂敷聚硫橡胶改性环氧富锌防腐底漆；
（3）制作防腐密封胶粘层；
（4）包覆光固化玻璃钢密封防护层；
（5）补口外观检测和电火花检测；
（6）最外层加装金属保护套。
2.根据权利要求1所述的一种水体管道补口保护方法，其特征在于：步骤（1）中焊接完成后对管道接口处预留段进行预热，温度宜为30℃～40℃，喷砂防锈等级应该高于普通管段一个等级，至少处理到Sa2.5级，表面粗糙度达到60~80μm，结合强度达到1.5~3.8MPa。
3.根据权利要求1和2所述的一种水体管道补口保护方法，其特征在于：与管道管道接口交界处至少50mm以内都要进行喷砂除锈或者手工打磨处理，并且对焊缝进行手工打磨处理。
4.根据权利要求1所述的一种水体管道补口保护方法，其特征在于：橡胶改性的环氧富锌底漆，采用美国迈图公司的双酚A型环氧树脂作为主要成膜物质，用聚硫橡胶对其进行改性，聚硫橡胶和环氧树脂比为4：1，固化剂采用美国迈图公司的Epikure 8538-Y-68胺类环氧固化剂，环氧树脂/固化剂比为3.5~4：1，颜料采用500目以上的片状锌粉，锌含量70%~75%，水作为溶剂，涂刷漆膜厚度120μm ~140μm。
5.根据权利要求1所述的一种水体管道补口保护方法，其特征在于：步骤（3）是在涂刷的补口底漆实干之后，缠绕低不饱和橡胶防腐胶粘带，厚度在0.7~1.4mm之间，宽度为400mm，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度大于100mm。
6.根据权利要求1所述的一种水体管道补口保护方法，其特征在于：步骤（4）中光固化玻璃钢密封防护层由光固化玻璃钢复合材料制成，厚度在1.5~2.2mm之间，达到设计强度的时间为5~6h，在与管道涂层的搭接处，搭接宽度大于100mm。
7.根据权利要求1所述的一种水体管道补口保护方法，其特征在于：步骤（6）最外层加装的金属保护套宽度为500mm，厚度为5~8mm，焊缝左右距离分别为250mm。
8.根据权利要求7所述的一种水体管道补口保护方法，其特征在于：所述金属保护套由高强度耐腐蚀材料制造。
9.一种水体管道补口保护结构，包括管道（3）、焊缝（2）和位于管道外覆盖焊缝的补口保护材料层（1），其特征在于所述保护材料层（1）自内向外由改性环氧富锌底漆层（4）、中间胶黏层（5）、光固化玻璃钢密封防护层（6）和金属保护套（7）构成。
10.根据权利要求9所述的一种水体管道补口保护结构，其特征在于：橡胶改性的环氧富锌底漆，采用美国迈图公司的双酚A型环氧树脂作为主要成膜物质，用聚硫橡胶对其进行改性，聚硫橡胶和环氧树脂比为4：1，固化剂采用美国迈图公司的Epikure 8538-Y-68胺类环氧固化剂，环氧树脂/固化剂比为3.5~4：1，颜料采用500目以上的片状锌粉，锌含量70%~75%，水作为溶剂，涂刷漆膜厚度120μm ~140μm。
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