海底管道3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層的質(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]。通過海底管道，海上油氣田與儲油設(shè)施、陸地終端等連接成一個有機(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)生腐蝕泄露將帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題和巨額的經(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極聯(lián)合保護(hù)的設(shè)計[2]。3層聚乙烯（簡稱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)留一定長度的裸露區(qū)域用于海管鋪設(shè)時現(xiàn)場焊接。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)場節(jié)點補(bǔ)口，對管端裸露區(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)場節(jié)點防腐施工人員操作存在不穩(wěn)定性等因素的影響，現(xiàn)場施工的3LPE熱縮帶節(jié)點涂層往往難以達(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)點防腐質(zhì)量對保障海底管道運(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發(fā)項目海底管道3LPE節(jié)點防腐涂層的設(shè)計要求，對3LPE節(jié)點防腐涂層在工藝評定試驗、預(yù)生產(chǎn)試驗和海管鋪設(shè)階段的質(zhì)量控制要求進(jìn)行了分析，對3LPE節(jié)點防腐涂層的質(zhì)量控制要點進(jìn)行了總結(jié)。

1 3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層的施工

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)點防腐涂層現(xiàn)場施工時，首先要檢查節(jié)點裸露區(qū)域，去除表面缺陷，并加熱去除節(jié)點表面潮氣。然后采用真空噴砂設(shè)備對節(jié)點表面進(jìn)行噴砂清理，徹底除去節(jié)點鋼表面的銹蝕、氧化皮和污物，并對節(jié)點與管體涂層搭界區(qū)域進(jìn)行打磨處理。節(jié)點表面清理檢驗合格后，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)點涂層外觀、厚度、漏點檢測及其他檢查。

3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層的施工流程見如圖2所示。

圖2 3LPE熱縮帶施工流程

2 3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層的質(zhì)量控制

2.1 節(jié)點防腐工藝評定試驗階段的質(zhì)量控制

節(jié)點防腐工藝評定試驗一般在陸地工廠內(nèi)進(jìn)行，用于對所選擇的熱縮帶材料、節(jié)點防腐施工工藝、施工設(shè)備能力以及施工人員技能水平進(jìn)行驗證和評定。為了使節(jié)點工藝評定試驗過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)點防腐工藝評定試驗盡量模擬實際施工條件，使用與實際施工同型號的熱縮帶材料、同型號的施工設(shè)備、同類型的試驗管材進(jìn)行節(jié)點防腐工藝評定試驗。

節(jié)點防腐工藝評定試驗過程中，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。我公司某南海項目海底管道3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層工藝評定試驗中的質(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)點防腐涂層性能的重要基礎(chǔ)，海管節(jié)點表面處理前要確保環(huán)境條件符合要求、節(jié)點表面沒有污染和缺陷；噴砂處理后要對節(jié)點表面進(jìn)行噴砂等級、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、漏點檢查，確保3LPE熱縮帶安裝質(zhì)量。

除了上述現(xiàn)場檢驗外，3LPE熱縮帶節(jié)點防腐工藝評定試驗中還要求對已安裝完成的節(jié)點涂層進(jìn)行破壞性氣孔檢驗、剝離強(qiáng)度試驗和陰極剝離試驗。破環(huán)性氣孔檢驗是對熱縮帶安裝人員施工技能水平的重要評估依據(jù)；剝離強(qiáng)度試驗體現(xiàn)了3LPE熱縮帶節(jié)點涂層抗剝離破環(huán)的能力，ISO 21809-3標(biāo)準(zhǔn)要求：節(jié)點熱縮帶的剝離強(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]；陰極剝離試驗是節(jié)點涂層完整性和長期性能評估的重要參考，和剝離強(qiáng)度一樣是評定節(jié)點防腐涂層質(zhì)量的重要指標(biāo)。

表1 3LPE熱縮帶節(jié)點防腐工藝評定試驗質(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3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層的質(zhì)量影響較大，節(jié)點防腐工藝評定試驗中通常還一并進(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，并通過各項檢驗驗證。如果考核不合格，需要重新培訓(xùn)直至考核合格。

2.2 節(jié)點防腐預(yù)生產(chǎn)試驗階段的質(zhì)量控制

按照DNV-RP-F102標(biāo)準(zhǔn)要求：施工正式開始之前需要在實際作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行節(jié)點防腐預(yù)生產(chǎn)試驗，用于評估現(xiàn)場環(huán)境及其他因素對節(jié)點防腐施工的影響[5]。因此，海管鋪設(shè)施工開始之前，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)點防腐施工工藝進(jìn)行節(jié)點防腐預(yù)生產(chǎn)試驗，用于對施工人員、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)行最終驗證。

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

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

2.3 海管鋪設(shè)階段節(jié)點防腐涂層質(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)點防腐涂層主要進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗。我公司某南海項目海底管道鋪設(shè)過程中3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層的質(zhì)量要求如表3所示。

表2 3LPE熱縮帶節(jié)點防腐預(yù)生產(chǎn)試驗質(zhì)量要求

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

海管鋪設(shè)階段應(yīng)嚴(yán)格按照節(jié)點防腐工藝評定試驗中確定的施工工作和控制參數(shù)進(jìn)行3LPE熱縮帶節(jié)點防腐的施工和現(xiàn)場節(jié)點表面處理、熱縮帶安裝檢驗。部分破環(huán)性氣孔檢驗和常溫剝離強(qiáng)度檢驗一般在作業(yè)站旁的模擬試驗管上進(jìn)行。

3 結(jié)語

海管節(jié)點防腐質(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)過程中受鋪管船作業(yè)線施工環(huán)境和試驗條件的限制，海上施工階段主要進(jìn)行現(xiàn)場節(jié)點表面處理和3LPE熱縮帶安裝的質(zhì)量控制。為保證3LPE熱縮帶節(jié)點防腐質(zhì)量，需要在節(jié)點防腐工藝評定試驗階段進(jìn)行相應(yīng)檢驗，對3LPE熱縮帶熱縮帶材料、節(jié)點防腐施工工藝和施工設(shè)備進(jìn)行驗證，對施工人員技能進(jìn)行評定考核；需要在節(jié)點防腐預(yù)生產(chǎn)試驗階段進(jìn)行相應(yīng)試驗，對施工人員、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)行最終驗證。進(jìn)而從人、機(jī)、料、法、環(huán)各個方面加強(qiáng)3LPE熱縮帶節(jié)點防腐涂層的質(zhì)量控制，為海底管道安全運(yùn)行提供保障。