沙特阿美輸油管道現(xiàn)場FBE內(nèi)防腐補(bǔ)口技術(shù)

姚文賓，丁 濤，崔曉明，朱天祥

中國石油天然氣管道第二工程有限公司，江蘇徐州 221008

沙特生產(chǎn)的原油含硫量在2%左右。過高的硫含量會加快介質(zhì)對壓力管道的腐蝕，縮短管道及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。因此，沙特阿美設(shè)計文件規(guī)定，沙特拉斯坦努拉管道工程項目的大部分場站閥室旁通及跨接工藝管道均需進(jìn)行FBE內(nèi)防腐。沙特拉斯坦努拉管道工程項目除了預(yù)制的工藝管件送至專業(yè)防腐廠做內(nèi)防腐以外，現(xiàn)場焊接的環(huán)焊縫均需在現(xiàn)場做內(nèi)防腐，現(xiàn)場環(huán)焊縫數(shù)量約532道，管徑最小2in（1in=25.4mm），最大46 in。本文根據(jù)沙特阿美內(nèi)防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)質(zhì)量安全要求，結(jié)合本項目工程實(shí)際，介紹了沙特阿美采用的現(xiàn)場FBE內(nèi)防腐技術(shù)。

1 現(xiàn)場采用的內(nèi)防腐設(shè)備

（1）空壓機(jī)。根據(jù)噴砂設(shè)備和多功能噴涂機(jī)所需氣量，選擇了康普艾C110-9空壓機(jī)作為整個系統(tǒng)主動力單元，空壓機(jī)主要參數(shù)見表1。

表1 空壓機(jī)主要參數(shù)

（2）空氣二次冷卻器。為了避免壓縮空氣在儲氣罐、氣管等位置產(chǎn)生積水，影響噴砂質(zhì)量及防止壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣溫度過高，在空壓機(jī)和儲氣罐之間增加空氣二次冷卻器?？諝舛卫鋮s器能祛除壓縮空氣中85%以上的水分并降低壓縮空氣溫度至少9℃。二次冷卻器的規(guī)格型號見表2。

（3）其他設(shè)備。內(nèi)防腐噴砂補(bǔ)口設(shè)備除了包括空壓機(jī)、空氣二次冷卻器以外，還包括發(fā)電機(jī)、無氣噴涂機(jī)、儲氣罐、噴砂罐、噴砂爬行器、噴涂爬行器、CO監(jiān)視呼吸機(jī)、頭盔式呼吸空氣過濾器等配套設(shè)備。FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場施工所用的其他設(shè)備見表3及圖1。

表2 二次冷卻器規(guī)格型號

表3 內(nèi)防腐現(xiàn)場施工所用其他設(shè)備

圖1 內(nèi)防腐設(shè)備車

2 防腐、補(bǔ)傷材料

（1）材料選擇及要求。根據(jù)沙特阿美SAESH-002鋼制管道內(nèi)防腐規(guī)范要求，工藝管道現(xiàn)場FBE內(nèi)防腐環(huán)焊縫均使用符合阿美APCS（Aramco Protective Coating System，阿美涂層防護(hù)體系）認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的APCS-120液體環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行防腐補(bǔ)傷。噴砂用研磨料的氯化物、硫酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于50 ppm（1 ppm=10-6），碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于研磨料質(zhì)量的1.0%[1-2]。采用的內(nèi)防腐原材料規(guī)格見表4。

表4 內(nèi)防腐材料

（2）材料儲存。SP-9888液體環(huán)氧防腐漆料應(yīng)儲存在35℃以下的空調(diào)房間內(nèi)，保質(zhì)期24個月[3-4]。噴砂磨研材料應(yīng)儲存在干燥、清潔的環(huán)境中。

3 作業(yè)環(huán)境要求

在以下環(huán)境條件下不允許進(jìn)行內(nèi)防腐現(xiàn)場補(bǔ)口作業(yè)：其一，沙塵、大雨、大風(fēng)等惡劣天氣。其二，濕度大于85%。其三，環(huán)境露點(diǎn)小于管體溫度3℃。其四，管體溫度小于15℃或大于100℃時。當(dāng)管體溫度低于15℃時，對環(huán)焊縫防腐區(qū)域進(jìn)行加熱后可進(jìn)行內(nèi)防腐施工（但只能使用電磁感應(yīng)加熱，不允許火焰加熱）[5]。

4 現(xiàn)場內(nèi)防腐工藝流程

現(xiàn)場內(nèi)防腐工藝流程見圖2。

5 現(xiàn)場內(nèi)防腐施工工藝措施

5.1 PPT試驗(yàn)（Pre-Production Test）

（1）試件測試項目及要求。在正式內(nèi)防腐施工前，需進(jìn)行施工前測試，以檢驗(yàn)和查證設(shè)備是否能滿足規(guī)范要求。試件按照本項目正式頒發(fā)的WPS（Welding Procedure Specification，焊接工藝規(guī)程）焊接，試件測試類型見表5。

表5 試件測試類型

（2）PPT試件制作要求。根據(jù)需要內(nèi)防腐的管道管徑大小，焊接相應(yīng)試件。環(huán)焊縫每側(cè)管件長度至少400 mm，每種管徑按照相應(yīng)WPS各焊接一個試驗(yàn)管圈，只根焊和熱焊焊接即可。PPT試件尺寸示意見圖3。

圖2 現(xiàn)場內(nèi)防腐工藝流程

圖3 PPT試件尺寸示意

5.2 防腐區(qū)域外觀檢查及噴砂除銹

內(nèi)焊道表面應(yīng)無飛濺、焊瘤或尖銳粗糙的凸起，防腐區(qū)域應(yīng)清潔、無油污，灰塵等級應(yīng)小于等于ISO 8502-3 Class 2[6]。

為達(dá)到更好的除銹效果，應(yīng)在焊接前使用噴砂機(jī)對管件內(nèi)部環(huán)焊縫兩側(cè)進(jìn)行預(yù)噴砂處理（見圖4）。預(yù)噴砂前應(yīng)在管件內(nèi)側(cè)安裝臨時盲板（見圖5）進(jìn)行封堵，保證已完成內(nèi)防腐的區(qū)域防腐層免受損傷。自制臨時盲板外圈應(yīng)有膠皮，以免損傷已完成的FBE內(nèi)防腐層。

圖4 預(yù)噴砂區(qū)域示意

圖5 自制臨時盲板

內(nèi)防腐施工前需要對環(huán)焊縫位置進(jìn)行二次噴砂除銹，以祛除在預(yù)噴砂至內(nèi)防腐施工期間產(chǎn)生的浮銹。噴砂完成后，使用不小于100 psi的干燥、無油、清潔的壓縮空氣將廢棄的磨料、灰塵等雜物清理干凈。二次噴砂與內(nèi)防腐時間間隔最長不能超過4 h，除銹等級應(yīng)達(dá)到Sa 3，錨紋深度應(yīng)達(dá)到50～125 μm[7]，金屬表面殘余氯化物和鹽含量不能超過20 mg/m2。

5.3 現(xiàn)場FBE內(nèi)防腐

管徑在2～16 in之間的環(huán)焊縫，現(xiàn)場只能對法蘭焊口進(jìn)行內(nèi)防腐，使用滾刷進(jìn)行補(bǔ)口作業(yè)。管徑大于等于16 in，小于36 in的環(huán)焊縫，應(yīng)使用內(nèi)防腐專用爬行器（見圖6）進(jìn)行防腐、檢測作業(yè)。內(nèi)防腐專用爬行器是一種專用于管道內(nèi)防腐施工的器具，具備噴砂、噴漆、干膜測厚及電火花檢漏等功能，并配備有攝像頭輔助施工。本項目所使用爬行器爬行最大距離13 m。對于小于30 in的彎頭環(huán)焊縫，預(yù)制時應(yīng)保留焊縫兩端各400 mm的直管段，否則爬行器無法準(zhǔn)確定位（見圖7）。

圖6 內(nèi)防腐專用爬行器示意

圖7 噴涂爬行器施工示意

對于管徑大于36 in的，可人工進(jìn)行噴砂防腐作業(yè)（見圖8），允許工作人員進(jìn)入管內(nèi)最大距離24 m，但需要事先進(jìn)行密閉空間安全培訓(xùn)，并取得PMT（項目管理團(tuán)隊，類似業(yè)主代表）的同意。

圖8 人員進(jìn)入管內(nèi)噴涂施工示意

SP-9888液體環(huán)氧樹脂防腐材料分為Part A（基礎(chǔ)料） 和Part B（固化劑） 兩部分，兩者按照3:1的比例均勻混合，混合時間約為15～20 min?；旌虾玫钠崃嫌勺孕兜踯嚿显O(shè)備間內(nèi)的高壓柱塞泵泵入管路，再由爬行器的噴頭旋轉(zhuǎn)噴出，覆蓋環(huán)焊縫及兩側(cè)未防腐區(qū)域。由于與空氣隔絕，漆料干燥、干凈，漆面均勻、無顆粒感，漆面整體感強(qiáng)，噴涂效率高，合格率高（見圖9）。內(nèi)防腐噴漆完成后，應(yīng)對兩側(cè)管口進(jìn)行封堵，防止異物進(jìn)入管內(nèi)導(dǎo)致防腐失敗。

圖9 環(huán)焊縫內(nèi)防腐效果示意

5.4 質(zhì)量檢驗(yàn)

施工所用閥門、壓力表、接觸式溫度儀、鹽度儀、測膜測厚儀等儀器儀表應(yīng)定期校驗(yàn)并貼有校驗(yàn)標(biāo)簽。噴涂完成后，應(yīng)在管口內(nèi)部用記號筆標(biāo)記環(huán)焊縫號和內(nèi)防腐日期以備檢驗(yàn)。

根據(jù)環(huán)境溫度不同，F(xiàn)BE固化時間也不相同。內(nèi)防腐完成后一般需要等待5 h以上，待FBE完全固化后才可進(jìn)行內(nèi)防腐質(zhì)量檢測。根據(jù)本項目所處地區(qū)，旱季一般當(dāng)天可進(jìn)行檢測，雨季則第二天進(jìn)行檢測。

（1）外觀檢測和視頻錄制。每道環(huán)焊縫內(nèi)防腐完畢后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，漆面應(yīng)無任何可視缺陷。檢查同時要進(jìn)行實(shí)時視頻錄制，視頻資料應(yīng)與外觀檢查記錄一起提交PMT業(yè)主存檔。

（2） 干膜厚度檢測（DFT）。使用干膜測厚儀進(jìn)行干膜厚度檢測，干膜厚度值應(yīng)達(dá)到500～1 000 μm，分別在防腐區(qū)域12、3、6、9點(diǎn)鐘位置檢測，不少于8個讀數(shù)。

（3） 電火花檢測（Holiday test）。所有現(xiàn)場焊接環(huán)焊縫均應(yīng)進(jìn)行電火花檢測，電火花檢漏儀移動速度不能超過300 mm/s。環(huán)焊縫防腐區(qū)域若超過3個漏點(diǎn)，應(yīng)重新噴砂和防腐。檢漏電壓為2 200±50 V（DC）。防腐區(qū)域管口溫度超過80℃時，不允許進(jìn)行電火花檢漏。

5.5 返修

返修用材料和環(huán)焊縫防腐材料相同，焊道內(nèi)防腐區(qū)域若超過3個漏點(diǎn)不允許進(jìn)行返修。返修部位防腐層干膜厚度不應(yīng)超過60 mils（1 500 μm）。返修后應(yīng)對補(bǔ)傷位置用膠紙進(jìn)行覆蓋保護(hù)，防止異物進(jìn)入。

6 內(nèi)防腐施工安全要求

第一，施工前須對工作場所進(jìn)行CO、H2S等有害氣體的檢測。施工場所應(yīng)通風(fēng)，特別是當(dāng)進(jìn)入大管徑管道內(nèi)進(jìn)行人工作業(yè)時，應(yīng)使用強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備。第二，當(dāng)進(jìn)行人工噴砂、噴漆作業(yè)時，應(yīng)持續(xù)使用CO監(jiān)視呼吸機(jī)和頭盔式空氣過濾器，要穿戴好勞動保護(hù)用品，衣袖、褲腳、領(lǐng)口要扎緊，要戴口罩、護(hù)目鏡、耳塞。第三，所有壓力氣管、儲氣罐等均應(yīng)通過水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不應(yīng)小于1.73 MPa[2-8]。第四，高壓氣管接頭兩側(cè)應(yīng)有安全繩鎖定。所有噴砂、防腐及發(fā)電設(shè)備應(yīng)充分接地。

7 現(xiàn)場內(nèi)防腐施工注意事項

（1）內(nèi)焊道余高不應(yīng)超過1.5 mm，焊道表面應(yīng)平滑過渡，不得有內(nèi)咬邊、毛刺、焊瘤及尖銳粗糙的凸起，否則會導(dǎo)致內(nèi)防腐失效。

（2） FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場補(bǔ)口最大寬度為200mm，由灼傷、焊接等原因?qū)е碌默F(xiàn)場防腐區(qū)域超寬需割口重焊。

（3） 焊道兩側(cè)各1～2 in寬范圍內(nèi)的內(nèi)螺旋焊縫需打磨成斜坡狀并圓滑過渡。打磨內(nèi)螺旋焊縫時，不能損傷其他部位的母材及內(nèi)防腐層。

（4）對FBE內(nèi)防腐管件使用火焰切割時，先量好切割位置，在內(nèi)部防腐層進(jìn)行標(biāo)記，切口兩側(cè)1～2 in寬內(nèi)的內(nèi)防腐層（25.4～50 mm） 需在切割前用角磨機(jī)清除掉，避免切割火焰和焊接飛濺將FBE內(nèi)防腐層燙傷、引燃，造成更大面積損傷，內(nèi)防腐管兩側(cè)均需進(jìn)行臨時封堵，且切割后管件應(yīng)記錄好圖號及管號。

（5）所有現(xiàn)場環(huán)焊縫焊接前均需進(jìn)行預(yù)噴砂，預(yù)噴砂需要通過阿美質(zhì)量信息管理系統(tǒng)（QIMS）報送RFI（質(zhì)量檢測申請）。噴砂和焊接時間間隔不應(yīng)超過24 h。

（6）火焰切割和預(yù)噴砂前，應(yīng)使用鋁箔防火膠帶，將臨時盲板四周密封，防止切割時防護(hù)板傾倒，避免切割火焰及飛濺損傷內(nèi)防腐層和封堵板膠皮。鋁箔紙防火膠帶寬度至少100 mm，鋁箔紙可粘多層和多條，切割過程中，若臨時盲板傾倒，應(yīng)立即停止切割，重新封堵防護(hù)后再繼續(xù)作業(yè)。

（7）對于管徑36 in以下的已內(nèi)防腐的長管的切割，由于人無法進(jìn)入管內(nèi)，切割點(diǎn)兩側(cè)不好封堵，應(yīng)選擇冷切割方式（角磨機(jī)或冷切割機(jī)）進(jìn)行。

8 結(jié)束語

截至目前，在FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場補(bǔ)口施工中，本項目的166道環(huán)焊縫僅有2道補(bǔ)口不合格，一次合格率達(dá)到了98.79%，施工進(jìn)度達(dá)到5道/d。該技術(shù)的成功運(yùn)用，提高了施工效率，降低了施工成本，對今后在阿美的其他類似工藝管道的FBE內(nèi)防腐現(xiàn)場補(bǔ)口施工有一定的指導(dǎo)意義。