鋼管3PE防腐層管端因腐蝕出現(xiàn)翹邊的原因分析

張正龍，徐 海

（1.中國船級社實(shí)業(yè)公司，北京 100006；2.中油管道防腐工程有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065000）

鋼管3PE防腐層管端出現(xiàn)翹邊主要有2種原因：一種是環(huán)氧粉末與聚乙烯層之間粘結(jié)不好出現(xiàn)的聚乙烯層翹邊，該原因經(jīng)過多年的分析總結(jié)已比較清楚，這一問題已引起了防腐廠的重視；另一種是因管端被腐蝕而引起的3PE防腐層翹邊，這種現(xiàn)象是鋼管堆放時間較長，或管端裸露金屬腐蝕較嚴(yán)重的情況下才出現(xiàn)，所以還沒有引起足夠的重視，筆者重點(diǎn)分析后一種情況。API SPEC 5L標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用修磨的方法將距離每個管端至少150 mm（約6.0 in）范圍內(nèi)的外焊縫余高去除。GB/T 23257—2009《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定聚乙烯層端部外可保留不超過20 mm的環(huán)氧粉末涂層，以防止防腐管端部防腐層剝離或翹起。防腐鋼管在露天堆放時間較長，約有15%的鋼管管端裸露金屬發(fā)生不同程度地腐蝕，管端裸露金屬與環(huán)氧粉末底層產(chǎn)生的分離翹邊基本上都發(fā)生在焊縫區(qū)域。分析認(rèn)為：聚乙烯層端部保留20 mm環(huán)氧粉末的長度，對預(yù)防3PE防腐層端部因腐蝕引起的分離或翹邊起著重要的延緩作用。

1 3PE防腐層管端腐蝕翹邊原因分析

1.1 翹邊發(fā)生的原因不同

管端聚乙烯層預(yù)留段倒角處因粘結(jié)不好出現(xiàn)翹邊原因主要有以下幾個方面：①管體預(yù)熱溫度偏高或粉末噴涂箱與聚乙烯纏繞處距離不合適等，環(huán)氧粉末提前固化，使膠粘劑未能與環(huán)氧粉末和聚乙烯很好融合；②膠粘劑斷膠使聚乙烯層與環(huán)氧粉末沒有粘結(jié)在一起或膠層太薄粘結(jié)力較差；③擠壓輥擠壓力太小或擠壓不實(shí)，使管端聚乙烯層間混入了氣體，出現(xiàn)了層間分離；④聚乙烯與環(huán)氧粉末中間夾有紙屑、雜物等引起翹邊。把這種在聚乙烯層與環(huán)氧粉末之間出現(xiàn)的翹邊可稱為聚乙烯層翹邊。

鋼管在露天堆放時間過長，就會從管端裸露的金屬處開始腐蝕，然后逐步滲入到環(huán)氧粉末的底部，使整個防腐層與管體金屬產(chǎn)生分離，出現(xiàn)整個3PE防腐層的翹邊。

把在環(huán)氧粉末底層出現(xiàn)的翹邊稱為3PE防腐層翹邊。 如圖 1（a）、 圖 1（c）和圖 1（d）所示。

1.2 翹邊出現(xiàn)在防腐層間的位置不同

如果聚乙烯層粘結(jié)不好，則翹邊會出現(xiàn)在環(huán)氧粉末與聚乙烯層之間；而腐蝕引起的3PE防腐層翹邊，是出現(xiàn)在管體與3PE防腐層之間。如圖 1（a）和圖 1（d）所示。

1.3 翹邊出現(xiàn)在管端金屬面的位置不同

聚乙烯層粘結(jié)不好的翹邊，在管體或焊縫處都會出現(xiàn)；而腐蝕引起的3PE防腐層翹邊，因存在焊縫余高和突出部位環(huán)氧粉末易被磨掉的現(xiàn)象，出現(xiàn)在焊縫處的幾率較大。如圖1（a）所示。

1.4 引起翹邊的外在條件不同

聚乙烯層粘結(jié)不好出現(xiàn)的翹邊與管端環(huán)氧粉末的預(yù)留長度沒有關(guān)系；而腐蝕引起的3PE防腐層翹邊與管端環(huán)氧粉末預(yù)留長度密切相關(guān)。環(huán)氧粉末預(yù)留較長，保護(hù)完好就不會出現(xiàn)翹邊，反之則極易出現(xiàn)翹邊的現(xiàn)象。如圖1（a）、圖1（b）、圖 1（c）和圖 1（f）所示。

1.5 翹邊發(fā)生的時間不同

聚乙烯與環(huán)氧粉末粘結(jié)不好出現(xiàn)的翹邊，在3PE防腐層纏繞過程中就已發(fā)生，當(dāng)聚乙烯預(yù)留段坡口打磨完后，可及時發(fā)現(xiàn)；而腐蝕引起的3PE防腐層翹邊，只在管子堆放時間較長，管端腐蝕較嚴(yán)重時才會出現(xiàn)。如圖 1（a）、圖 1（b）和圖 1（c）所示。

圖1 鋼管管端翹邊示意圖

2 3PE防腐層管端腐蝕翹邊預(yù)防措施

（1）在不影響管口焊接的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加聚乙烯層端部環(huán)氧粉末的預(yù)留長度，可預(yù)防因鋼管堆放時間較長，管端金屬腐蝕嚴(yán)重引起的3PE防腐層翹邊。

（2）防腐管露天堆放時間較長時，應(yīng)在管端進(jìn)行遮蓋，防止雨水侵蝕，造成管端嚴(yán)重腐蝕。

（3）若管道現(xiàn)場施工周期較長，可以在管端金屬裸露處涂刷可焊防銹漆，以防止防腐管在儲存期間因腐蝕引起3PE防腐層翹邊。

（4）嚴(yán)格控制管端預(yù)留處焊縫余高的修磨質(zhì)量。在焊縫處聚乙烯坡口外與管體其他部位一樣，使環(huán)氧粉末保留長度＞20 mm，以防止焊縫處環(huán)氧粉末底部先被腐蝕而引起3PE防腐層翹邊。管端焊縫修磨應(yīng)注意：①從焊縫修磨開始處到聚乙烯倒角處應(yīng)有10～20 mm沒有焊縫余高的與管體一樣的聚乙烯層平整段，以保證管端聚乙烯坡口處擠壓粘結(jié)質(zhì)量。管端焊縫的修磨長度若為140～150 mm，聚乙烯防腐層預(yù)留段長度以120～130 mm為宜，在規(guī)定防腐層管端預(yù)留長度時，應(yīng)考慮與管端焊縫修磨長度的相互影響。②焊縫修磨后的余高應(yīng)盡量做到與管體平齊，不要有明顯的余高，以防止在打磨聚乙烯層倒角時，將環(huán)氧粉末一同打磨掉。③焊縫未修磨的頂端與修磨處的過渡段倒角，也應(yīng)與聚乙烯層倒角一樣 （≤30°），以便擠壓輥的擠壓力均勻地施壓在聚乙烯層上，防止因坡口處防腐層粘結(jié)不好出現(xiàn)聚乙烯層翹邊。

（5）管端預(yù)留段環(huán)氧粉末涂層只有保護(hù)完整，才能真正起到延緩管端因腐蝕引起的翹邊。目前國內(nèi)管端聚乙烯坡口加工都用的是鋼絲輪打磨方式，這種方法在打磨聚乙烯坡口時也會不同程度的損傷環(huán)氧粉末涂層。建議采用機(jī)械方式加工坡口，刀口底層要有限位裝置來控制刀具的進(jìn)刀深度，以免傷及環(huán)氧粉末涂層。

3 結(jié) 語

鋼管3PE防腐不僅要防止在防腐線上因工藝控制因素出現(xiàn)的聚乙烯層翹邊，還要防止因管子露天堆放時間長，管端金屬腐蝕而出現(xiàn)的3PE防腐層翹邊。焊縫出現(xiàn)防腐層因腐蝕引起的翹邊主要與焊縫修磨的長度、高度及過渡是否平緩有關(guān)。要保證管端預(yù)留段焊縫處3PE防腐層的抗腐蝕能力，應(yīng)使焊縫修磨的長度大于聚乙烯層預(yù)留段的長度，焊縫修磨處的高度盡量做到與管體平齊，焊縫修磨處及焊縫兩側(cè)的過渡要平緩。

［1］API SPEC 5L，管線鋼管規(guī)范（44 版）［S］.

［2］GB/T 23257—2009，埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層［S］.

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