钢管熔结环氧粉末内防 +2PE 外防施工工艺的探讨
杨建军（中石化胜利油建工程有限公司管道容器厂 山东滨州 256600）
摘要：应用熔结环氧粉末内防和外防2PE的技术，通过反复试验，得出钢管在进行熔结环氧粉末内防时通过中频时钢管温度在200℃～210℃为最佳温度，在此温度下，粉末胶化时间为25.56秒，固化时间为62.5秒。在这种情况下内防出来的钢管在经过2PE二次加温后两种防腐形式可以共存，内外防腐层各项性能符合标准要求，解决了在生产中熔结环氧粉末内防与外防2PE共存的实际生产问题。
关键词：熔结环氧粉末内防 2PE 施工工艺
1 首站至梁二注水站污水管线更新工程防腐形式
纯梁采油厂首站至梁二注水站污水管线更新工程，钢管防腐形式为熔结环氧粉末内防+加强级2PE外防，钢管尺寸为
Φ426×7螺纹管；内壁除锈等级需要达到Sa2.5级，采用普通级熔结环氧粉末内防，要求厚度≥300um；外防外壁除锈等级需要达到Sa2.5级，采用加强级2PE外防，要求PE层厚度≥2.9mm。2 PE外防腐技术
2.1 PE外防腐层简介
普通钢管在恶劣的使用环境下，会出现严重的腐蚀，从而就会减少钢管的使用年限。PE防腐钢管具有比较强的防水和耐腐蚀能力，一般情况下使用寿命在30-50年左右，并且正确的安装和使用也是可以使管网维修费用变低。挤压聚乙烯防腐层结构分二层结构和三层结构两种。二层结构的底层为胶粘剂，外层为聚乙烯；三层结构的底层为环氧粉末涂料，中间层为胶粘剂，外层为聚乙烯。在实际操作过程中，需要将以上材料经过加工使之与钢管牢固结合形成良好的防腐层，加工方式一般分为缠绕式和圆模包覆式两种。
2.2技术原理
PE防腐钢管母材在进行做防腐处理前需要对进入进管平台的钢管检查、记录，对钢管外表面进行抛丸除锈，然后对钢管外表面的清洁度及锚纹深度检查是否符合要求，不符合要求的用手砂轮打磨修合格，在管端缠绕胶带纸，微尘处理，中频加热至要求温度，胶粘剂挤出机侧缠绕，PE挤出机侧缠烧，对防腐管进行水冷却，对合格产品进行喷标识，下管平台、堆垛待发运。
2.3施工工艺流程图
3.1熔结环氧粉末防腐层简介
熔结环氧粉末防腐层包括钢管熔结环氧粉末内防腐层和钢管熔结环氧粉末外防腐层。熔结环氧粉末涂料不含溶剂，是依靠静电喷涂到工件表面上，互相不粘连的粉末粒子层经过加热熔融后形成牢固的涂层与工件表面紧密结合。这种涂层具有优良的防腐蚀性能和装饰性能。同传统的溶剂型涂料相比，它具有更加安全、污染小、适应性好、效率高和不依赖石油为原料的优点。
3.2技术原理
粉末本身不是导电体，高压静电喷涂时，喷枪上的放电针放出-30～100kv的高压静电，阴离子便附着在粉末表面上，使粉末带负电荷，在静电场的作用下，被接地的工件正极所吸附。经加热，粉末熔融固化成均匀、平整、光滑的涂膜。
3.3施工工艺流程图
实际生产时，先进行熔结环氧粉末内防，再进行2PE外防。按照标准SY/T 0442-2010《钢质管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准》中的要求，根据厂家提供的粉末类型，确定钢管通过中频，喷枪开始喷粉时钢管温度要达到 170℃～180℃以上。按照标准GB/T 23257-2009《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》中的要求，胶黏剂涂覆在钢管表层时要求钢管温度190℃，PE层涂覆在胶黏剂上时温度要达到230℃。第一根钢管生产完毕后发现钢管内壁内防好的环氧粉末出现了气泡、缩孔、表面有橘皮的现象，待钢管完全冷却后发现环氧粉末涂层会有细微的裂痕出现，漏点较多，随即停止了生产，进行原因分析。
5 问题分析及解决方案
5.1问题分析
因为该批管道分为两个步骤进行生产：环氧粉末内防和2PE外防，所以内防和外防都不出现问题才行。2PE外防技术是我厂已经完全掌握且已十分成熟的工艺，问题应在熔结环氧粉内防。根据现场检查发现的情况，原因分析有以下几种：
（1）涂覆胶黏剂层和PE层时钢管温度过高，导致对内防熔结环氧粉末的破坏。
（2）管材表面清洁度不够、喷枪距离管材太近造成电击穿孔、粉末流平性差会导致内防腐涂层表面出现气泡和缩孔现象。
（3）管材表面粗糙、粉末流平性能差、固化温度太低未能充分流平会导致涂层表面出现橘皮现象。
（4）检查环氧粉末第三方报告发现:粉末胶化时间为3s，固化时间9s。粉末胶化时间过短会导致粉末在未能充分胶化时就开始固化反应，固化时间不够，使其胶化、固化均有不均匀倾向，在经过PE二次加热后出现细微裂纹的现象。
（5）生产线传动过快，粉末胶化时间和固化时间不够。
（6）生产线中频电源电压不稳，导致钢管局部加热温度存在温差。
（7）生产线的传动、加热与环氧粉末的胶化时间和固化时间不匹配，需要寻找最佳工艺参数。
5.2解决方案
（1）充分利用环氧粉末和PE层生产时的温度差，适当延长环氧粉末胶化时间和固化时间，仍采用先进行熔结环氧粉末内防，再进行2PE外防的生产方式。严格熔结环氧粉末内防的控制是解决问题的关键。
（2）严格按标准要求对环氧粉末的各项指标进行检验，严格控制环氧粉末胶化、固化温度、时间，防止生产PE时对已经固化好的环氧粉末层进行二次加热时进行破坏。
（3）在进行环氧粉末喷涂前严格检查钢管内的清洁度，清除所有的尖端和毛刺，将管材个别不光滑的部分用砂纸打磨等方法使其光滑。
（4）严格控制枪头位置，确保在管材圆心处。
（5）适当降低环氧粉末喷涂线的传动速度，涂层适当加厚。
（6）在中频电源上增加恒压装置，确保中频加热稳定。
（7）采用测温笔严格控制中频温度，确保温度偏差不大于10℃，满足环氧粉末胶化、固化反应温度要求。
（8）延迟钢管表面的水冷却，给环氧粉末胶化、固化反应留出足够的时间。
6 试验结果
经过对生产线的局部改造和调试后，分别采用不同的胶化时间、固化时间的环氧粉末进行了一系列的生产试验，结果如下:
（1）胶化25s、固化时间≥30s的环氧粉末最适合我厂环氧粉末内防腐生产线，效果最佳。
（2）最终确定钢管在进行熔结环氧粉末内防时通过中频时钢管温度在200℃～210℃为最佳温度，在此温度下，粉末胶化时间为25.56秒，固化时间为62.5秒。
（3）经采取以上严格的控制措施后，钢管先熔结环氧粉末内防后在经过2PE二次加温后没有再出现内防层有气泡、缩孔、表面有橘皮、冷却后出现细微裂痕的情况，表面光滑，电火花检漏仪检测无漏点，生产出来的钢管经型式试验完全符合标准要求。
7 结论
熔结环氧粉末内防腐+PE层外防腐由于受熔结环氧粉末防腐的胶化反应和固化反应温度和时间的限制，在PE层外防腐二次加热时极其容易造成熔结环氧粉末内防腐层的破坏。在此情况下，应严格控制熔结环氧粉末的各项技术参数指标和生产过程中温度和传动速度，以确保熔结环氧粉末在特定的温度范围内充分完成胶化和固化反应，才能确保熔结环氧粉末内防腐+PE层外防腐的质量。
参考文献
【1】GB/T 23257-2009《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》
【2】SY/T 0442-2010《钢制管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准》