CN104500918A - 一种管道补口方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道补口方法，包括以下步骤：a.表面处理：对管道补口部位的钢管表面进行除污和喷砂除锈；b.钢管预热：将管道补口部位的钢管预热到50-75℃；c.涂刷底漆：将环氧底漆均匀涂覆在补口部位钢管的整个表面；d.补口片裹覆：待环氧底漆表干后，在环氧底漆的表面裹覆补口片；e.硅胶片加热：采用硅胶加热片包裹在补口片的外周围，对补口片进行加热；f.气囊加压：用充气气囊对硅胶加热片的外周围进行施压；g.保压冷却：充气气囊保持一定压力，切断硅胶加热片电源，缓慢冷却到60℃以下。采用本发明的补口技术，密封效果极好，大幅提高了对环氧层的粘接强度，操作设备自动完成，成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于输气、输油管道施工技术领域，具体涉及一种管道补口方法。
背景技术
油气输送管道施工中所使用的钢制管道，必须预先经过防腐处理，3LPE、3LPP 防腐层是管道外防腐中普遍采用的防腐结构。而在管道防腐过程中往往会预留焊接口，一般宽度为100-150mm, 对接钢管在预留的焊口处相互焊接，两端预制防腐层裹覆在对接钢管上。钢制管道焊接口的防腐是在施工现场完成的，其采用的管道补口防腐技术对管线的整体防腐效果具有重大的影响，因为它关系到整条管线的最终防腐质量。无论预制工厂内3LPE、3LPP防腐层质量如何优良，如果现场补口效果不好就会导致钢制管道产生严重腐蚀，使埋地管道的使用寿命缩短，甚至造成泄漏等严重后果。
3LPE、3LPP 防腐管道的焊接口防腐普遍采用热缩套（带）补口技术，该技术的施工方法为：对补口底材进行处理后涂刷上环氧底漆，底漆表干后包覆收缩套（带），烘烤热收缩套（带）使其收缩，同时使热收缩套上的热熔胶熔化，达到合适程度后停止加热，待热收缩套自然冷却后固定在补口处。这种传统的热缩套补口技术在使用中存在如下缺点：
1. 热缩套（带）一般由人工手持烤把用火焰烘烤，温度准确性和均匀性难以准确控制。温度偏低保证不了粘接效果，局部过热容易使热缩套（带）发生炭化，加热不均匀时收缩不一致导致气泡及褶皱，补口质量难以保证。
2. 热缩套（带）所用的热熔胶极性强，分子量低，与直管防腐层表面的PE或PP相容性不好，加之交联聚乙烯基材受热时弹性收缩力不大，对热熔胶施加的压力有限，热熔胶与直管防腐层之间无法形成可靠粘接，埋地后极易发生脱粘开裂现象，导致补口失效。
3. 辐射交联聚乙烯热收缩带（套）须经挤出成型、辐射交联、扩径、冷却、涂胶等多道工序制得，成本极高，且无法热塑回收，对环境会造成一定破坏。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便、防腐性能高的管道补口方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种管道补口方法，包括以下步骤：
a.表面处理：对管道补口部位的钢管表面进行除污和喷砂除锈；
b.钢管预热：将管道补口部位的钢管预热到50-75℃；
c.涂刷底漆：将环氧底漆均匀涂覆在补口部位钢管的整个表面；
d.补口片裹覆：待环氧底漆表干后，在环氧底漆的表面裹覆补口片；
e.硅胶片加热：采用硅胶加热片包裹在补口片的外周围，对补口片进行加热；
f.气囊加压：用充气气囊对硅胶加热片的外周围进行施压，充气气囊外周有承压钢套，作用是对气囊进行约束；
g.保压冷却：充气气囊保持一定压力，切断硅胶加热片电源，缓慢冷却到60℃以下。
本发明步骤a中，对补口部位钢管表面进行喷砂处理后，钢管表面质量应达到 Sa2.5级，喷砂除锈后随即用压缩空气将钢管表面灰尘清除干净。
本发明步骤b中，可以采用多种现有方式，如电热套加热、电磁感应加热、红外加热、液化气火焰加热等方式，将管道补口部位的钢管预热到50-75℃（用经过校验的红外线测温计监测温度，外界温度低时可适当提高预热温度）。加热的目的之一是除去吸附在钢管上的水份，另一个作用是有利于环氧底漆快速表干。
本发明步骤c中，按环氧底漆的操作指南，将环氧底漆用刷子沿着管道周向均匀涂刷，避免气泡，将环氧底漆均匀地涂覆在补口部位钢管的整个表面。如果环氧底漆温度过低造成涂刷不便，可将环氧底漆适当加热。
本发明步骤d中，环氧底漆表干所需时间受钢管预热温度和环境温度的影响不同，温度越低，固化所需时间越长，反之越短。表干时间控制在30-60分钟为宜。
考虑到野外施工中雨雪沙尘的影响，可以在刷涂环氧底漆后立即裹覆补口片材，待环氧底漆表干后再通电硅胶加热片至规定温度，这样就能避免环氧底漆在等待表干的过程中受到污染。
本发明用补口片代替现有的热缩套，对于3LPE防腐层，所述补口片的材质可以单独为马来酸酐接枝聚乙烯共聚物，也可以是聚乙烯与马来酸酐接枝聚乙烯共聚物的混合物，其共混比例可为8:1-2：1，以总体接枝率达到0.15wt%以上为宜。对于3LPP防腐层，所述补口片的材质可以单独为马来酸酐接枝聚丙烯共聚物，也可以是聚丙烯与马来酸酐接枝聚丙烯共聚物的混合物，其共混比例可为8:1-2：1，以总体接枝率达到0.15wt%以上为宜。
补口片宽度方向（沿管道轴向方向）中间有圆弧形凹槽，凹槽最深处为1.0-2.0mm，其宽度比补口部位环形焊道宽度小0-5mm为宜。凹槽可使补口片裹覆时紧贴钢管，有利于硅胶加热片始终紧贴补口片材，提高补口质量。
补口片宽度方向平直部分的长度与焊口处裸露钢管可能的最小长度一致，平直部分两端为均匀减薄区，每端宽度在50-100mm为宜。补口片长度方向（沿管道周向方向）平直部分最短比管道周长小60mm，最长比管道周长多100mm，平直部分两端同样为均匀减薄区，每端长度在30-60mm为宜。均匀减薄区可使补口片与两端预制防腐层及自身搭接平顺，有利于硅胶加热片始终紧贴补口片材，提高补口质量。
当焊口处裸露钢管的长度变化范围过大时，可根据焊道两侧裸露钢管的长度定制补口片，使补口片凹槽两侧平直部分长度与之对应。
补口片平直部分的厚度应略大于两端预制防腐层厚度，达到直管防腐层厚度的100-125%为宜。
补口片裹覆时可用紧绳器等装置拉紧，然后用固定片或不干胶固定，也可使用电烙铁焊接固定。
本发明步骤e中，硅胶加热片通电加热，一方面使环氧底漆快速固化，另一方面使补口片熔化后与固化过程中的环氧底漆发生化学反应，形成牢固粘接。加热的温度由温度传感器和温控仪控制，范围在160-210℃内为最佳。硅胶加热片的功率应不低于0.75W/cm2,以保证通电3分钟内升到规定温度范围。硅胶能够在250℃以下长期工作，与熔化的补口片不发生粘接。除硅胶外，氟橡胶等耐高温材料也可以用作加热片外层。
为保证更好的粘结效果，本发明用充气气囊对硅胶加热片的外周围进行施压，所述施压的压力为0.03-0.3MPa。气囊应在补口片温度达到60℃以前充满气体并达到规定压力，温度、压力达到规定值后应保持10-30分钟，然后转入保压冷却阶段。
为约束气囊形状，进一步保证施压效果，本发明在充气气囊的外周安装承压钢套，待补口操作完成后，将承压钢套、充气气囊、硅胶加热片拆除即可。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1. 采用本发明的补口技术，补口结构与直管3LPE、3LPP结构一样，补口片本身保持热塑性，能够与两端预制防腐层面层及补口片自身搭接处完全熔合成一体，密封效果极好；
2. 本发明采用气囊加压，能够对补口片在软化粘接过程中施加巨大压力，大幅提高对环氧层的粘接强度；23℃的剥离强度可达到250N/cm以上，50℃的剥离强度达到100 N/cm以上，分别为热收缩套（带）补口的2倍和5倍以上；
3. 本发明通过专门的补口机具进行现场补口，主要操作步骤使用设备自动完成，施工质
量好；
4.本发明的补口片无须辐射交联，成本低廉，边角料可循环使用，不污染环境。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例1：
一种Ф610的3LPP管道补口方法，依次包括以下步骤：
a.表面处理：对管道补口部位的钢管表面进行除污和喷砂除锈，使钢管表面质量达到 Sa2.5 级，除锈后随即用压缩空气将钢管表面灰尘清除干净；
b.钢管预热：用电磁感应加热方式将管道补口部位的钢管预热到50-75℃，用经过校验的红外线测温计监测温度，外界温度低时可适当提高预热温度；
c.涂刷底漆：将环氧底漆均匀涂覆在补口部位钢管的整个表面；
d.补口片裹覆：30min后环氧底漆表干，在环氧底漆的表面裹覆补口片4。补口片4的厚度为3.0mm，材质为聚丙烯与马来酸酐接枝聚丙烯共聚物的4:1共混物。补口片4宽度方向（沿管道轴向方向）中间有圆弧形凹槽，凹槽最深处为1.5mm，其宽度比焊口处环形焊道宽度小2mm。补口片宽度方向平直部分的长度与焊口处裸露钢管最小长度一致，平直部分两端为均匀减薄区，每端宽度为80mm；补口片长度方向（沿管道周向方向）平直部分的长度大于管道周长50mm，平直部分两端同样为均匀减薄区，每端长度为50mm；
e.硅胶片加热：采用硅胶加热片包裹在补口片的外周围，对补口片进行加热，使其熔化，加热的温度控制在190℃-210℃，时间15min；
f.气囊加压：用充气气囊对硅胶加热片的外周围进行施压，压力控制为0.08MPa；充气气囊外周有承压钢套，作用是对气囊进行约束；
g.保压冷却：充气气囊保持0.08MPa压力，切断硅胶加热片电源，缓慢冷却到60℃以下，待补口操作完成后，将承压钢套、充气气囊、硅胶加热片拆除即可，效果评价结果如表1所示。
实施例2：
一种Ф1219的3LPE管道补口方法，依次包括以下步骤：
a.表面处理：对管道补口部位的钢管表面进行除污和喷砂除锈，使钢管表面质量达到 Sa2.5 级，除锈后随即用压缩空气将钢管表面灰尘清除干净；
b.钢管预热：用电热套加热方式将管道补口部位的钢管预热到50-75℃，用经过校验的红外线测温计监测温度，外界温度低时可适当提高预热温度；
c.涂刷底漆：将环氧底漆均匀涂覆在补口部位钢管的整个表面；
d.补口片裹覆：45min后环氧底漆表干，在环氧底漆的表面裹覆补口片。补口片的厚度为4.2mm，材质为马来酸酐接枝聚乙烯共聚物，接枝率为0.25wt%。补口片宽度方向（沿管道轴向方向）中间有圆弧形凹槽，凹槽最深处为2.0mm，其宽度比焊口处环形焊道宽度小3mm；补口片宽度方向平直部分的长度与焊口处裸露钢管最小长度一致，平直部分两端为均匀减薄区，每端宽度为60mm；补口片长度方向（沿管道周向方向）平直部分的长度小于管道周长30mm，平直部分两端同样为均匀减薄区，每端长度为60mm；
e．硅胶片加热：采用硅胶加热片包裹在补口片的外周围，对补口片进行加热，使其熔化，加热的温度控制在180℃-200℃，时间20min；
f．气囊加压：用充气气囊对硅胶加热片的外周围进行施压，压力控制为0.15MPa；充气气囊外周有承压钢套，作用是对气囊进行约束；
g.保压冷却：充气气囊保持0.15MPa压力，切断硅胶加热片电源，缓慢冷却到50℃以下，待补口操作完成后，将承压钢套、充气气囊、硅胶加热片拆除即可，效果评价结果如表1所示。
对比例1 ：
一种管道补口方法依次包括以下步骤：
a.表面处理：对管道补口部位的钢管表面进行除污、喷砂除锈，使钢管表面质量达到 Sa2.5 级，除锈后随即用压缩空气将钢管表面灰尘清除干净；
b.表面预热：用电磁感应加热方式将管道补口部位的钢管表面预热到50-75℃，用经过校验的红外线测温计监测温度，外界温度低时可适当提高预热温度；
c.涂刷底漆：将环氧底漆均匀涂覆在补口部位钢管的整个表面；
d．热缩套补口： 将热缩套包覆到补口部位，用中频加热器对热缩套进行加热，加热温度为140-160℃，使热缩套收缩包覆到补口部位，补口操作完成，效果评价结果如表1所示。
表1 为各实施例及对比例管道补口的效果评价结果
测试标准或方法：
剥离强度：GB/T 23257-2009；
密封效果：GB/T 23257-2009。
Claims (9)
1.一种管道补口方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.表面处理：对管道补口部位的钢管表面进行除污和喷砂除锈；
b.钢管预热：将管道补口部位的钢管预热到50-75℃；
c.涂刷底漆：将环氧底漆均匀涂覆在补口部位钢管的整个表面；
d.补口片裹覆：待环氧底漆表干后，在环氧底漆的表面裹覆补口片；
e.硅胶片加热：采用硅胶加热片包裹在补口片的外周围，对补口片进行加热；
f.气囊加压：用充气气囊对硅胶加热片的外周围进行施压，充气气囊外周有承压钢套；
g.保压冷却：充气气囊保持一定压力，切断硅胶加热片电源，缓慢冷却到60℃以下。
2.根据权利要求1所述的管道补口方法，其特征在于，步骤b中，所述预热的方式为电热套加热、电磁感应加热、红外加热或液化气火焰加热。
3.根据权利要求1所述的管道补口方法，其特征在于，对于3LPE防腐层，所述补口片的材质为马来酸酐接枝聚乙烯共聚物或聚乙烯与马来酸酐接枝聚乙烯共聚物的混合物；对于3LPP防腐层，所述补口片的材质为马来酸酐接枝聚丙烯共聚物或聚丙烯与马来酸酐接枝聚丙烯共聚物的混合物；所述补口片材质总体接枝率达到0.15wt%以上。
4.根据权利要求1所述的管道补口方法，其特征在于，所述补口片宽度方向中间有圆弧形凹槽，凹槽最深处为1.0-2.0mm，其宽度比补口部位环形焊道宽度小0-5mm。
5.根据权利要求4所述的管道补口方法，其特征在于，所述补口片宽度方向平直部分的长度与补口部位的钢管的最小长度一致，平直部分两端为均匀减薄区，每端宽度为50-100mm；补口片长度方向平直部分最短比管道周长小60mm，最长比管道周长多100mm，平直部分两端同样为均匀减薄区，每端长度为30-60mm。
6.根据权利要求4所述的管道补口方法，其特征在于，所述补口片平直部分的厚度为两端预制防腐层厚度的100-125%。
7.根据权利要求1所述的管道补口方法，其特征在于，步骤d中，环氧底漆表干时间为30-60 min。
8.根据权利要求1所述的管道补口方法，其特征在于，步骤e中，所述加热的温度为160-210℃，时间为10-30min。
9.根据权利要求1所述的管道补口方法，其特征在于，步骤f中，所述施压的压力为0.03-0.3MPa。
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