摘要:文中從防腐鋼管的結(jié)構(gòu)入手，介紹了防腐層厚度均勻性的重要性和控制目的，從鋼管形狀、防腐工藝、作業(yè)線精度、壓輥因素和水冷卻效果等方面分析了影響防腐層厚度均勻性的具體原因，提出提高鋼管形狀精度、提高傳動(dòng)線精密程度、保持壓輥氣壓穩(wěn)定和加強(qiáng)水冷卻效果等解決方法，提高了防腐層厚度均勻性。

關(guān)鍵詞:鋼管;3PE;防腐層;厚度;均勻性中圖分類號(hào):TE8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004－9614(2018)03－0060－03

ＲeasonsofAffectingThicknessUniformityof3PEAntlcorrosionLayerofSteelPipeandControlMeasures

HOUZhao-yong，WANGGang，ZHUXu

(ShandongShengliSteelPipeCo．，Ltd．，Zibo255082，China)

Abstract:Thispaperstartedfromtheanticorrosionpipestructure，expoundedtheimportanceandcontrolobjectiveofanticorrosionlayerthicknessuniformity，fromtheanalysisofsteelpipeshape，anticorrosiontechnology，operatinglineaccuracy，compressionroller，watercooling，etc，thespecificreasonsthataffecttheanticorrosionlayerthicknessuniformitywereanalyzed，thesolutionstoimprovethesteelshapeprecision，improvethetransmissionlineprecision，maintainpressurerollpressurestabilizingandstrengthenthecoolingeffectofwaterwereproposed，improvingthethicknessuniformityoftheanticorrosionlayer．

Keywords:steelpipe;3PE;anticorrosionlayer;thickness;uniformity

0引言

在油氣輸送方式中，管道輸送，特別是長(zhǎng)輸管道輸送占據(jù)了重要位置。然而受到土壤電阻率、含水量、雜散電流等因素的影響［1］，長(zhǎng)輸管線常會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，可能造成管線泄漏等后果。

13PE防腐鋼管結(jié)構(gòu)及功能

防腐層對(duì)金屬的保護(hù)作用包括隔離作用、緩蝕作用和電化學(xué)作用等。要求涂層表面完整無(wú)針孔，均勻致密地涂覆在經(jīng)除銹的管道外表面上［2］，達(dá)到管道外防腐的目的。

3PE防腐層的底層通常為環(huán)氧粉末涂層，中間層為膠粘劑層，外層為聚乙烯層［3］。3PE防腐層兼有熔結(jié)環(huán)氧(FBE)優(yōu)異的防腐性能，良好的粘結(jié)性與抗陰極剝離性能以及聚乙烯優(yōu)良的機(jī)械性能、絕緣性能等。同時(shí)防腐層厚膜化是提高防腐層防腐蝕效果的重要途徑。增加防腐層厚度可以減少甚至消除針孔缺陷，提高防腐效果。

Fich定律表明，液體介質(zhì)滲透到覆蓋層與金屬界

收稿日期:2017－11－20

面的時(shí)間與覆蓋層厚度成正比，如式(1)所示。

T=L2/(6D)(1)式中:T為液體介質(zhì)滲透到覆蓋層與金屬界面的時(shí)間;

L為覆蓋層厚度;D為液體在覆蓋層內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)［4］。

由此可見(jiàn)，防腐層厚度對(duì)防腐效果具有重要作用，并且，對(duì)于埋地原油長(zhǎng)輸管道而言，如果外防腐層出現(xiàn)厚度不均的情況，土壤中的水或其他腐蝕性液體介質(zhì)穿透管道外防腐層滲透到覆蓋層與金屬界面的時(shí)間不同，這樣在管道外表面局部就會(huì)失去隔離作用，進(jìn)而對(duì)此處管體金屬外表面產(chǎn)生侵蝕，在時(shí)間和其他因素的作用下，發(fā)生管壁腐蝕穿孔，從而造成管線泄漏等事故。與此同時(shí)，從管道的陰極保護(hù)角度來(lái)說(shuō)，防腐層質(zhì)量好，則管道的陰極保護(hù)所消耗的電能少［5］，每個(gè)陰極保護(hù)站的保護(hù)距離長(zhǎng)，可以減少陰極保護(hù)站的數(shù)量，節(jié)省管線的總投資。

2防腐層生產(chǎn)過(guò)程中影響厚度均勻性的因素

2．1鋼管本身形狀的原因

2．1．1鋼管焊縫方面

第3期侯昭勇等:影響鋼管3PE防腐層厚度均勻性的原因及控制方法61

由于鋼管的焊接工藝原因，生產(chǎn)過(guò)程中形成突出于管體母材的隆起部分，這條隆起的焊道高度對(duì)3PE防腐層的厚度產(chǎn)生比較大的影響，焊縫余高處理不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響防腐層的效果。因?yàn)?PE外防腐層所用聚乙烯是熱塑性材料，在3PE防腐管生產(chǎn)過(guò)程中，聚乙烯在纏繞段的工作溫度高達(dá)200℃左右，本身聚乙烯表面硬度不高，高溫熔融狀態(tài)下其硬度更低。鋼管焊縫由于突出管體外，在鋼管管體與壓輥的接觸擠壓下，焊縫處的防腐層承受的壓力較大，也比較集中，總體上焊縫處防腐層厚度比管體處小，GB/T23257－2009《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》規(guī)定:焊縫部位防腐層厚度不小于規(guī)定值的70%。如果焊縫余高超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，造成熔融狀態(tài)的聚乙烯在焊縫處纏繞時(shí)承受的壓力大幅增加，焊縫處的聚乙烯層厚度減少更多，造成防腐層厚度低于防腐標(biāo)準(zhǔn)成為廢管，也可能造成防腐層開(kāi)裂，影響防腐生產(chǎn)的正常進(jìn)行。另一方面，還存在焊縫過(guò)渡不夠圓滑，如出現(xiàn)"魚(yú)脊"、"馬鞍"等局部缺陷，同樣對(duì)處于熔融狀態(tài)的聚乙烯纏繞過(guò)程中的局部壓力相對(duì)增加，防腐層局部厚度變薄，造成防腐層厚度不均勻。

2．1．2鋼管管體方面

鋼管管體方面影響防腐層厚度均勻性的原因主要是鋼管的直度偏差和圓度偏差。一般情況下，鋼管都存著一定的直度偏差和圓度偏差［6］，是鋼管成型、焊接過(guò)程中出現(xiàn)的不可避免的偏差。防腐鋼管生產(chǎn)時(shí)，鋼管在防腐線上以鋼管軸線為軸心，由防腐作業(yè)線上的輥輪帶動(dòng)螺旋向前傳動(dòng)。由于鋼管直度偏差的存在，導(dǎo)致鋼管在傳動(dòng)線上存在一定的跳動(dòng)現(xiàn)象，擠出機(jī)�？诘戒摴鼙砻娴木嚯x時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，聚乙烯片材隨鋼管跳動(dòng)時(shí)緊時(shí)松，壓輥對(duì)防腐層的壓力也時(shí)大時(shí)小，接觸時(shí)緊時(shí)松，這些都會(huì)對(duì)防腐層厚度的均勻性產(chǎn)生不利影響。鋼管圓度偏差對(duì)防腐層厚度不均的影響，與鋼管直度偏差對(duì)防腐層厚度不均的影響

相似。

2．2防腐工藝、作業(yè)線精度的影響

對(duì)于國(guó)內(nèi)主要的鋼管3PE防腐生產(chǎn)線，長(zhǎng)輸油氣管線的3PE外防腐層生產(chǎn)大都采用側(cè)向纏繞工藝，防腐鋼管生產(chǎn)時(shí)先后對(duì)鋼管外表面進(jìn)行環(huán)氧粉末噴涂、膠粘劑層和聚乙烯層纏繞，并將搭接部分的聚乙烯和焊縫兩側(cè)的聚乙烯完全輥壓密實(shí)。膠粘劑層和聚乙烯層的搭接由纏繞工藝要求決定，以保證膠粘劑層和聚乙烯層在鋼管外表面形成完整的防腐涂層，發(fā)揮隔離、緩蝕等抗腐蝕作用。纏繞時(shí)每次搭接部分膠粘劑和聚乙烯的使用量是其余部分的2倍，客觀上形成搭接部分厚度高于其他部分，造成防腐層厚度不均勻。

另外，總體來(lái)說(shuō)，3PE防腐生產(chǎn)線自動(dòng)化程度較低，設(shè)備精細(xì)化程度不高，鋼管運(yùn)行的平穩(wěn)性欠缺，影響防腐層厚度的均勻性;另外，螺距、搭接量［7］等參數(shù)受到作業(yè)線精度的影響，在追、脫管及調(diào)線過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生一定程度的誤差，影響防腐層厚度的均勻性。

2．3壓輥因素的影響

壓輥是確保搭接部分聚乙烯及焊縫兩側(cè)的聚乙烯完全輥壓密實(shí)的重要裝置。壓輥處于聚乙烯片材與管體初接觸位置，這時(shí)片材溫度在200℃左右，處于熔融狀態(tài)，受力條件差，壓輥硬度和氣壓的波動(dòng)都會(huì)對(duì)聚乙烯片材產(chǎn)生影響，從而影響防腐層厚度的均勻性。

2．4水冷卻效果的影響

鋼管涂覆后進(jìn)入水冷卻工藝，表面溫度仍高達(dá)200℃左右，如果不能快速降低聚乙烯溫度，提高防腐層硬度，在輸送輥輪的擠壓摩擦下，很容易出現(xiàn)厚度不均情況，嚴(yán)重時(shí)聚乙烯片材與輥輪粘連，損壞防腐層。另外，防腐鋼管進(jìn)入水冷段后，在冷卻水的作用下，防腐層表面首先被冷卻，表面硬度也迅速

提高。

3控制措施

針對(duì)上述情況分析，為保證3PE防腐層厚度的均勻一致，應(yīng)該相應(yīng)采取以下控制措施。

(1)提高鋼管外形尺寸精度，使焊縫圓滑并降低焊縫高度。由前述內(nèi)容可以看出，鋼管的外形尺寸對(duì)防腐層厚度的均勻性有很大影響，因?yàn)殇摴軋A度和直線度偏差會(huì)造成鋼管的跳動(dòng)，影響鋼管的傳動(dòng)平穩(wěn)性，繼而影響到涂覆工位和水淋段防腐層與壓輥和傳動(dòng)輥輪的接觸強(qiáng)度，在波動(dòng)壓力作用下，出現(xiàn)防腐層厚度不均的情況。同時(shí)，加強(qiáng)焊縫余高控制，保證焊縫的平滑過(guò)渡，必要時(shí)修磨焊縫以減低余高。具體措施是在焊管成型方面，提高成型輥定位精度，保持各成型輥運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，各個(gè)輥面水平度一致;焊接方面是加大焊縫坡口角度;鋼板遞送方面是在導(dǎo)板前增加1套立輥。這些措施可提高成型及遞送穩(wěn)定性，使焊縫更加圓滑，并降低焊縫高度，減小焊管外形尺寸偏差。另外為進(jìn)一步減低焊縫余高，加裝了全焊縫修磨設(shè)備，起到了良好的效果。

62PipelineTechniqueandEquipmentMay.2018

(2)提高傳動(dòng)線的精密程度，也就是提高傳動(dòng)線運(yùn)行平穩(wěn)性，減少鋼管波動(dòng)造成防腐層厚度不均的情況;另外，提高自動(dòng)化水平，保證螺距、搭接等技術(shù)參數(shù)的一致性。根據(jù)有關(guān)螺距調(diào)整及搭接等方面的技術(shù)資料，結(jié)合管徑和傳動(dòng)線的技術(shù)狀況等確定相應(yīng)的螺距，并在傳動(dòng)線上安裝刻度尺和角度尺，確保每種管徑的螺距和搭接量符合要求。

(3)在保證輥壓密實(shí)的基礎(chǔ)上盡量選擇硬度較低的壓輥，保持壓輥氣壓持續(xù)穩(wěn)定。為保持壓輥氣壓的穩(wěn)定性，為壓輥增加了1個(gè)小儲(chǔ)氣罐，進(jìn)一步減少其他用氣設(shè)備對(duì)壓輥氣壓的干擾。

(4)加強(qiáng)水冷卻效果。為使進(jìn)入水淋段的防腐層快速硬化，降低輥輪擠壓摩擦造成的防腐層厚度不均程度，特別是對(duì)于大口徑厚壁鋼管，熱量散失比較慢，除保證對(duì)防腐管外表面冷卻用水外，加裝了防腐管內(nèi)部冷卻裝置，能輔助外表面冷卻水快速降低防腐層溫度，有效提高防腐層硬化速度，減少防腐層厚度不均情況。

4結(jié)論

通過(guò)采取以上提高防腐層厚度均勻性的方法，3PE防腐層厚度不均現(xiàn)象得到了改善，整體防腐質(zhì)量進(jìn)一步提高。但目前這些措施只是在鋼管和防腐廠

(上接第54頁(yè))

(2)通過(guò)軟件模擬得到了立管的大應(yīng)力位置，即靠近海面的部分;

(3)分析了立管微元受力情況并且擬合了懸鏈線立管的函數(shù)曲線。

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作者簡(jiǎn)介:劉棟梁(1993-)，碩士研究生，研究方向?yàn)楹Ｑ笫�油裝備設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。E-mail:907644846@qq．com

采取的，如果進(jìn)一步減小防腐層厚度不均勻性，還需要鋼管設(shè)備和防腐生產(chǎn)線制造廠家提供更高精度的

生產(chǎn)設(shè)備，從而提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

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作者簡(jiǎn)介:侯昭勇(1967-)，高級(jí)工程師，從事管道防腐技術(shù)工作。E-mail:wo163138533@163．com

《儀表技術(shù)與傳感器》連續(xù)入編

《中文核心期刊要目總覽》

依據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的原理和方法，經(jīng)研究人員對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的檢索、統(tǒng)計(jì)和分析，以及學(xué)科專家評(píng)審，

《儀表技術(shù)與傳感器》入編《中文核心期刊要目總覽》2014年版(即第7版)之機(jī)械、儀表工業(yè)類核心期刊。

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對(duì)核心期刊的評(píng)價(jià)采用定量評(píng)價(jià)和定性評(píng)審相結(jié)合的方法。定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系采用了被索量、被摘量、被引量、他引量等12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，選作評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)源的數(shù)據(jù)庫(kù)及文摘刊物達(dá)到50余種，統(tǒng)計(jì)到的文獻(xiàn)數(shù)量共計(jì)65億余篇次，涉及期刊14728種。參加核心期刊評(píng)審的學(xué)科專家達(dá)3700多位。

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