管道內部焊縫防腐補口施工工藝研究

楊清

摘 要：油氣輸送管線由于其內部介質對管道內壁的腐蝕，長時間運行容易造成管道腐蝕穿孔，嚴重影響管道的使用壽命。目前單根管道預制階段的內部防腐技術已較成熟，現場焊接管道焊縫內部防腐采用先焊后補、先補后焊、焊后不補等方法均存在一些局限和不足。本文推薦了一種組合式管道內部焊縫防腐補口工藝，即現場焊接的直管段焊縫采用管道智能補口車進行內防腐補口，在智能補口車無法進行內防腐補口的彎頭部位焊縫和“死口”連頭部位焊縫，采用增焊管端內部帶有堆焊不銹鋼防腐層的短節進行免補口焊接，從而保證了管道內壁防腐的連續性。

關鍵詞：管道;焊縫;內防腐;補口車;堆焊

1 各類焊縫內防腐補口方法的主要優缺點

1.1 先焊后補技術

先焊后補技術，即采用管道智能補口車對現場焊接的焊縫進行防腐補口。在管道外部操作智能補口車進入管道內部，通過攝像頭對焊縫進行定位，對焊縫進行機械除銹，采用高壓無氣噴涂完成焊縫的內部防腐工作。此方法優點主要是施工效率較高，操作方便，施工費用較低，質量可控;主要缺點為不能對彎頭部分焊縫和“死口”連頭焊縫進行補口，設備容易損壞，需經常維修和保養。

1.2 先補后焊技術

在管道兩端各焊接一個不銹鋼短節，焊接完成后人工對碳鋼管道端口與不銹鋼短節之間的焊縫進行內防腐補口，然后采用不銹鋼焊材焊接不銹鋼短節之間焊縫。此方法工藝簡單，操作方便，但由于不銹鋼短節與碳鋼管道焊接后存在焊接應力不易消除，不銹鋼短節長期與碳鋼接觸會產生滲碳，對不銹鋼防腐性能產生影響。

1.3 焊后不補技術

在現場焊接前對管端內壁進行處理，如噴涂耐蝕合金，堆焊等，在現場采用合理的焊接工藝和材料完成免防腐補口焊接，在管端內部堆焊不銹鋼防腐層就屬于焊后不補技術。其優點在于通過合理的焊接工藝和材料，可獲得防腐性能優異焊縫;其缺點在于對焊接工藝和設備要求較高，完成單個焊縫內部防腐時間相對較長，效率相對較低。

2 組合式補口工藝

2.1 組合式補口工藝的適用范圍

目前，國內現有管道智能補口車能夠在管徑DN80以上的直管段，以及直徑DN400以上、彎曲半徑大于5D的彎頭內部進行防腐補口。組合式補口工藝即在條件滿足智能補口車使用條件時采用智能補口車進行內部防腐補口，在智能補口車無法進入的彎頭部位焊縫和“死口”連頭焊縫采用在管道內部堆焊不銹鋼層進行免補口焊接，彌補智能補口車在彎頭焊縫和“死口”焊縫的補口盲區，適用于DN80以上整條管道焊縫內部的防腐補口。

2.2 智能補口車補口技術

2.2.1 智能補口車技術的原理

其補口原理為：操作管外控制器控制行走電機前進或后退，進入管道內部后通過除銹或噴涂小車上攝像頭對管道內部焊縫進行定位，定位準確后通過預先在管外監控設備上設置除銹和噴涂參數，實施對焊縫的除銹和防腐工作。除銹采用電動機帶動高速旋轉的鋼絲刷進行;在噴涂小車的兩個料倉內裝填涂料，電機旋轉推動涂料通過導管進入高速旋轉的噴嘴內，高速霧化進行噴涂。

2.2.2 智能補口車補口技術的質量控制

中海油伊拉克有限公司米桑油田單井管線項目DN150管道焊縫內防腐施工中，采用DN150-DN200管道智能補口車進行焊縫內部防腐補口，采取了有效的質量保障措施，現以此施工項目為例，對智能補口車補口技術的質量控制進行闡述。

①除銹和噴涂前，應模擬現場條件，操作補口車進入可見的管道內部，分別在除銹攝像頭和噴涂攝像頭找準焊縫之后，設置補口車自動前進或后退的距離、往復除銹和噴涂的長度、除銹和噴涂的次數，并對參數進行調整和驗證，攝像頭找準焊縫后，啟動除銹和噴涂時使鋼絲刷和噴嘴準確定位在焊縫上，除銹、噴涂長度和次數滿足涂裝工藝要求;

②涂層的基料和固化劑一般分開裝填在補口車的料倉中（若按涂層配比好裝填在料倉中，因導管直徑較小，容易造成堵塞），正式噴涂前，應根據涂裝要求分別調節基料和固化劑導管上的閥門，控制涂料流量，對管道試件內壁進行試噴，并檢查涂層外觀、厚度，進行附著力試驗等，驗證涂層質量滿足要求;

③在管道安裝階段應采用清管器對每根管道內部進行清理，確保管道內部無任何雜物，使補口車能順利進入管道內部;為確保噴涂質量，管道組焊前應采用電動工具或其他方法對焊縫內部兩側進行除銹，清理銹渣;因管道焊接完成后無法立即進行內部噴涂，應及時封堵管口，防止異物進入;

④在每天噴涂結束后，應及時清理設備污垢，尤其是噴涂的噴嘴容易干涸，發生堵塞，影響噴涂效果;因設備在管道內部機械除銹，存在粉塵和較大振動，容易造成設備電氣線路故障和易磨損件損壞，應對設備進行經常保養，準備充足備件以備更換;

⑤內補口車通常有一次進管長度限制，對管線坡度有要求，現場噴涂時應根據內補口車的性能，對管線合理進行分段噴涂;對管線坡度超過內補口車性能時，可通過墊高管段低部等方法減少管線兩端高差，使坡度滿足補口車性能要求;

⑥類似于智能補口車，可采用管道內部檢測車進入管道進行檢測，目前管道內部檢測車能通過高清攝像頭對內部焊縫進行涂層外觀檢查、通過機械臂持漆膜測厚儀進度漆膜厚度檢測、以及對焊縫內壁涂層進行電火花檢漏。

2.3 增焊短節免補口焊接補口技術

2.3.1 增焊短節免補口焊接補口技術的原理

先在工廠預制兩段材質與原管道相同的短節，短節長度≥1.5D，使用管端內壁自動堆焊機采用鋼質管道焊口內堆焊不銹鋼防腐技術分別在兩個短節端部堆焊不銹鋼防腐層，堆焊防腐層的寬度以焊接時不損壞管道內壁防腐涂層為前提。再將兩段短節增焊在管道彎頭焊縫或“死口”接頭焊縫之間（帶不銹鋼堆焊層一端朝外），短節與原管道之間采用與原管道相同的焊接工藝進行焊接，焊接完后人工對短節與原管道之間的焊縫進行內部防腐處理，最后再采用與堆焊層和管道母材相適應的焊材和焊接工藝完成兩段短節之間的免補口焊接。

在管端內壁堆焊不銹鋼防腐層，其實質是在原管道內壁焊縫附近增加了防腐性能較好的不銹鋼材質的壁厚，焊縫部位帶堆焊不銹鋼防腐層的防腐性能遠遠優于管道內壁帶防腐涂料的防腐性能。因此，即使管道長時間運行后在碳鋼母材與堆焊層之間產生滲碳現象，也不會產生由于焊縫部位內部防腐問題給管道使用壽命造成影響。

2.3.2堆焊不銹鋼免補口焊接補口技術的質量控制

①堆焊焊材應考慮對輸送介質的耐腐蝕性能、堆焊結構的力學性能、涂層性能以及管道母材的力學和焊接性能等因素，選用的堆焊焊材應與母材具有良好熔合性能、焊材的力學性能應超過母材、焊材的耐腐蝕性能應滿足或超過管道內防腐層。不含硅的奧氏體不銹鋼焊材可以滿足一般防腐堆焊要求，例如ER309L。兩短節之間焊縫的打底層仍應考慮上述因素，采用與堆焊層相適應焊材，例如ER309L，打底完成之后可采用與原碳鋼管道相同的焊材和工藝進行填充和蓋面;

②堆焊工藝和兩短節之間焊接的焊接工藝的選擇應以合格的焊接工藝評定和焊接作業指導書作為依據;對于堆焊層厚度，較薄的堆焊層對于控制堆焊層應力是有利的，可減少每層堆焊的厚度，采用雙層堆焊，每層厚度控制在1.0～1.5mm可滿足防腐要求;

③不銹鋼防腐層堆焊完成后應執行外觀檢查和無損檢測，經檢測合格后方可焊接彎頭或“死口”與短節之間焊縫以及兩短節之間免補口焊縫，并經外觀檢查和無損檢測合格。

3 結束語

鋼質管道焊縫腐蝕是影響管道使用壽命的關鍵，根據現有智能補口車技術的成熟程度、現場操作的方便性，采用智能補口車在現場進行直管段焊縫內部補口，并結合增焊管端內部帶有堆焊不銹鋼防腐層的短節進行免補口焊接的技術，彌補智能補口車技術在彎頭和“死口”焊縫的補口盲區，具備較好的市場前景。

參考文獻：

[1]徐忠蘋.油氣管道內防腐層補口技術進展[J].石油工程建設，2011（S1）：7-10.