海底管道3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層的質(zhì)量控制

魯振興

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 引言

海底管道是海上油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，已經(jīng)成為廣泛應(yīng)用于海洋石油工業(yè)的一種有效運(yùn)輸手段[1]。通過(guò)海底管道，海上油氣田與儲(chǔ)油設(shè)施、陸地終端等連接成一個(gè)有機(jī)整體，形成了海洋油氣資源運(yùn)輸?shù)拇笸ǖ馈?/p>

由于海洋環(huán)境對(duì)鋼材腐蝕嚴(yán)重，海底油氣管道一旦發(fā)生腐蝕泄露將帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和巨額的經(jīng)濟(jì)損失，因此海底管道的防腐蝕非常重要。海底管道的外防腐一般采用涂層和犧牲陽(yáng)極聯(lián)合保護(hù)的設(shè)計(jì)[2]。3層聚乙烯（簡(jiǎn)稱3LPE）涂層是一種常用的海底管道外防腐涂層，由熔融環(huán)氧、膠黏劑和聚乙烯層構(gòu)成，具備優(yōu)異的防腐蝕性能。

海管3LPE涂層一般在工廠內(nèi)完成涂覆，并在管端預(yù)留一定長(zhǎng)度的裸露區(qū)域用于海管鋪設(shè)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)焊接。帶3LPE涂層的海管在鋪管船作業(yè)線內(nèi)焊接完成后，一般采用3LPE熱縮帶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)口，對(duì)管端裸露區(qū)域進(jìn)行防腐保護(hù)。受鋪管船作業(yè)線施工環(huán)境惡劣、現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)防腐施工人員操作存在不穩(wěn)定性等因素的影響，現(xiàn)場(chǎng)施工的3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)涂層往往難以達(dá)到和海管管體3LPE涂層同等的防腐性能，研究表明：節(jié)點(diǎn)補(bǔ)口質(zhì)量成為制約海底管道運(yùn)行安全的關(guān)鍵因素[3]。因此，提高海底管道節(jié)點(diǎn)防腐質(zhì)量對(duì)保障海底管道運(yùn)行安全和使用壽命非常重要。

本文結(jié)合我公司某南海油氣田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目海底管道3LPE節(jié)點(diǎn)防腐涂層的設(shè)計(jì)要求，對(duì)3LPE節(jié)點(diǎn)防腐涂層在工藝評(píng)定試驗(yàn)、預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)和海管鋪設(shè)階段的質(zhì)量控制要求進(jìn)行了分析，對(duì)3LPE節(jié)點(diǎn)防腐涂層的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。

1 3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層的施工

3LPE熱縮帶由雙組分液態(tài)環(huán)氧底漆、膠黏劑和聚乙烯背襯層組成。3LPE熱縮帶的結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1 3LPE熱縮帶的結(jié)構(gòu)形式

3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，首先要檢查節(jié)點(diǎn)裸露區(qū)域，去除表面缺陷，并加熱去除節(jié)點(diǎn)表面潮氣。然后采用真空噴砂設(shè)備對(duì)節(jié)點(diǎn)表面進(jìn)行噴砂清理，徹底除去節(jié)點(diǎn)鋼表面的銹蝕、氧化皮和污物，并對(duì)節(jié)點(diǎn)與管體涂層搭界區(qū)域進(jìn)行打磨處理。節(jié)點(diǎn)表面清理檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行液態(tài)環(huán)氧底漆的涂覆，然后使用中頻感應(yīng)加熱設(shè)備加熱使底漆強(qiáng)制固化，并為PE熱縮帶施工提供溫度條件。最后使用丙烷火焰輔助進(jìn)行PE熱縮帶的安裝，并進(jìn)行3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)涂層外觀、厚度、漏點(diǎn)檢測(cè)及其他檢查。

3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層的施工流程見(jiàn)如圖2所示。

圖2 3LPE熱縮帶施工流程

2 3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層的質(zhì)量控制

2.1 節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)階段的質(zhì)量控制

節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)一般在陸地工廠內(nèi)進(jìn)行，用于對(duì)所選擇的熱縮帶材料、節(jié)點(diǎn)防腐施工工藝、施工設(shè)備能力以及施工人員技能水平進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)定。為了使節(jié)點(diǎn)工藝評(píng)定試驗(yàn)過(guò)程中得出的施工工藝和控制參數(shù)符合海上鋪管需要，要求節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)盡量模擬實(shí)際施工條件，使用與實(shí)際施工同型號(hào)的熱縮帶材料、同型號(hào)的施工設(shè)備、同類型的試驗(yàn)管材進(jìn)行節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)。

節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)過(guò)程中，3LPE熱縮帶要嚴(yán)格按照材料廠家的技術(shù)指導(dǎo)施工并做好質(zhì)量控制。我公司某南海項(xiàng)目海底管道3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層工藝評(píng)定試驗(yàn)中的質(zhì)量要求如表1所示。

從表1可以看出，表面處理質(zhì)量是獲得優(yōu)異節(jié)點(diǎn)防腐涂層性能的重要基礎(chǔ)，海管節(jié)點(diǎn)表面處理前要確保環(huán)境條件符合要求、節(jié)點(diǎn)表面沒(méi)有污染和缺陷；噴砂處理后要對(duì)節(jié)點(diǎn)表面進(jìn)行噴砂等級(jí)、表面粗糙度、表面灰塵度以及殘留鹽分等一系列的檢查，確保節(jié)點(diǎn)表面處理質(zhì)量滿足3LPE熱縮帶的施工要求。

3LPE熱縮帶施工過(guò)程中，要注意液態(tài)環(huán)氧底漆刷涂均勻、不允許存在漏涂；要關(guān)注中頻感應(yīng)加熱溫度，這是3LPE熱縮帶安裝的關(guān)鍵控制參數(shù)；熱縮帶安裝完成后要進(jìn)行外觀、厚度、漏點(diǎn)檢查，確保3LPE熱縮帶安裝質(zhì)量。

除了上述現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)外，3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)中還要求對(duì)已安裝完成的節(jié)點(diǎn)涂層進(jìn)行破壞性氣孔檢驗(yàn)、剝離強(qiáng)度試驗(yàn)和陰極剝離試驗(yàn)。破環(huán)性氣孔檢驗(yàn)是對(duì)熱縮帶安裝人員施工技能水平的重要評(píng)估依據(jù)；剝離強(qiáng)度試驗(yàn)體現(xiàn)了3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)涂層抗剝離破環(huán)的能力，ISO 21809-3標(biāo)準(zhǔn)要求：節(jié)點(diǎn)熱縮帶的剝離強(qiáng)度必須大于規(guī)定數(shù)值，而且破環(huán)形式必須是內(nèi)聚破壞[4]；陰極剝離試驗(yàn)是節(jié)點(diǎn)涂層完整性和長(zhǎng)期性能評(píng)估的重要參考，和剝離強(qiáng)度一樣是評(píng)定節(jié)點(diǎn)防腐涂層質(zhì)量的重要指標(biāo)。

表1 3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)質(zhì)量要求

由于施工人員的操作技能水平和穩(wěn)定性同樣對(duì)3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層的質(zhì)量影響較大，節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)中通常還一并進(jìn)行施工人員技能考核。施工人員必須按照施工工藝成功安裝3LPE熱縮帶，并通過(guò)各項(xiàng)檢驗(yàn)驗(yàn)證。如果考核不合格，需要重新培訓(xùn)直至考核合格。

2.2 節(jié)點(diǎn)防腐預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)階段的質(zhì)量控制

按照DNV-RP-F102標(biāo)準(zhǔn)要求：施工正式開(kāi)始之前需要在實(shí)際作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)防腐預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)，用于評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及其他因素對(duì)節(jié)點(diǎn)防腐施工的影響[5]。因此，海管鋪設(shè)施工開(kāi)始之前，需要在鋪管船作業(yè)線內(nèi)采用正式施工中使用的海管、熱縮帶材料和施工設(shè)備，由參與正式施工的人員按照批準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)防腐施工工藝進(jìn)行節(jié)點(diǎn)防腐預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)，用于對(duì)施工人員、施工設(shè)備、熱縮帶材料、施工工藝和環(huán)境條件的適應(yīng)性、可靠性進(jìn)行最終驗(yàn)證。

我公司某南海項(xiàng)目海底管道3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)中的質(zhì)量要求如表2所示。

從表2可以看出：節(jié)點(diǎn)防腐預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)階段的質(zhì)量要求與節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定階段的質(zhì)量要求類似，包括節(jié)點(diǎn)表面處理質(zhì)量檢驗(yàn)（噴砂等級(jí)、粗糙度、灰塵度、殘留鹽分等）、3LPE熱縮帶安裝過(guò)程檢驗(yàn)（加熱溫度、涂層厚度、搭接寬度、漏點(diǎn)檢測(cè)等）和涂層性能檢測(cè)（破環(huán)性氣孔檢驗(yàn)、常溫剝離強(qiáng)度試驗(yàn)和短期陰極剝離試驗(yàn)）。受鋪管船作業(yè)線內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境以及施工安排的影響，節(jié)點(diǎn)防腐預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)中一般不進(jìn)行高溫剝離強(qiáng)度試驗(yàn)和長(zhǎng)周期陰極剝離試驗(yàn)。

2.3 海管鋪設(shè)階段節(jié)點(diǎn)防腐涂層質(zhì)量控制

由于鋪管船上海管鋪設(shè)是流水線連續(xù)作業(yè)，海管鋪設(shè)階段節(jié)點(diǎn)防腐涂層主要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)。我公司某南海項(xiàng)目海底管道鋪設(shè)過(guò)程中3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層的質(zhì)量要求如表3所示。

表2 3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)質(zhì)量要求

表3 海管鋪設(shè)階段3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層質(zhì)量要求

海管鋪設(shè)階段應(yīng)嚴(yán)格按照節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)中確定的施工工作和控制參數(shù)進(jìn)行3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐的施工和現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)表面處理、熱縮帶安裝檢驗(yàn)。部分破環(huán)性氣孔檢驗(yàn)和常溫剝離強(qiáng)度檢驗(yàn)一般在作業(yè)站旁的模擬試驗(yàn)管上進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

海管節(jié)點(diǎn)防腐質(zhì)量是影響海底管道運(yùn)行安全的關(guān)鍵因素，海管鋪設(shè)過(guò)程中受鋪管船作業(yè)線施工環(huán)境和試驗(yàn)條件的限制，海上施工階段主要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)表面處理和3LPE熱縮帶安裝的質(zhì)量控制。為保證3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐質(zhì)量，需要在節(jié)點(diǎn)防腐工藝評(píng)定試驗(yàn)階段進(jìn)行相應(yīng)檢驗(yàn)，對(duì)3LPE熱縮帶熱縮帶材料、節(jié)點(diǎn)防腐施工工藝和施工設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)施工人員技能進(jìn)行評(píng)定考核；需要在節(jié)點(diǎn)防腐預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)階段進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)，對(duì)施工人員、施工設(shè)備、3LPE熱縮帶材料、施工工藝和環(huán)境條件的適應(yīng)性、可靠性進(jìn)行最終驗(yàn)證。進(jìn)而從人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)方面加強(qiáng)3LPE熱縮帶節(jié)點(diǎn)防腐涂層的質(zhì)量控制，為海底管道安全運(yùn)行提供保障。