摘要：结合冷缠胶带在东北输油管道防腐层大修的应用, 提出了冷缠带在使用过程中存在的问题。分析讨论了冷缠带在管道防腐层大修中的产品分级、表面处理、绝缘性能及服役寿命。对冷缠胶带在管道防腐层大修中的适应性问题进行了研究。

关键词：管道、冷缠胶带、防腐层大修、适用性

我国东北输油管道大多建于20世纪70年代,管道采用石油沥青玻璃布防腐层, 经过30多年的使用, 防腐层性能已大幅度下降。为此, 采用冷缠胶带为防腐材料, 陆续对管道进行了防腐层大修, 以确保东北输油管道的安全运营。跟踪测试结果表明, 冷缠胶带在管道防腐层大修后存在褶皱, 绝缘性能明显下降等问题。因此, 有必要对其在管道防腐层大修中的适用性进行探讨。

一、存在的问题

东北输油管道为热油管道, 采用加热输送方式,运行温度高于33℃。防腐层大修采用不停输沟下作业方式, 因受热力、应力条件限制, 未进行连续大规模开挖; 作业空间狭窄, 大多采用人工清除与溶剂( 柴油) 清洗去除旧涂层, 用电动钢丝刷或角磨机进行表面处理, 以半机械化的缠绕机施工。

1、冷缠带的类型及存在的问题

东北输油管道防腐层大修中使用的冷缠带主要有两种类型, 一种是以聚乙烯和丁基橡胶为主要原料, 通过熔融压延热复合而成的复合型防腐胶带( 聚乙烯冷缠带)；另一种是以高强度聚丙烯织物为基材, 涂敷一定厚度的高粘度橡胶改性沥青的聚丙烯增强纤维冷缠防腐胶带( 聚丙烯冷缠带) 。在管道防腐层大修过程中, 这两种冷缠带具有施工简便、回填时间间隔短、无污染、安全无害等优点, 其施工工艺较适用于管道防腐大修, 但在施工及随后的跟踪调查过程中仍存在以下问题。

(1) 两种冷缠带缠绕搭接不均, 有空鼓或气泡。

(2) 在管道中心线以下部位两种冷缠带存在轴向褶皱, 在粘土地区尤为突出, 聚乙烯冷缠带褶皱相对较多。

(3) 聚乙烯冷缠带与管体粘结力较低, 粘结性能不稳定。

(4) 聚丙烯胶带硬度较低, 抗冲击硌压损伤性能低, 在冲击硌压下, 易产生凹陷; 埋设较长时间后其绝缘性能会下降。

2、原因分析

(1) 缠绕张力弱或不均会产生缺陷。有些轻便型缠绕机具, 由于抗变形能力差, 操作要求较高, 需要经常进行调整, 以防止胶带在缠绕过程中张力不均而出现搭接不均匀、空鼓或气泡等问题。

(2) 防腐层大修后管道都有不同程度的沉降,一般沉降量为10～20 cm, 特别是在线路阀室、公路和铁路两侧、固定墩前后进行长距离的防腐层大修后, 极易造成管道过大的不均匀沉降。在较大的沉降应力作用下, 管道中心线以下部位的冷缠带极易产生轴向褶皱, 如果冷缠带与管体或冷缠带之间粘结不良, 褶皱将会变得更加严重。

(3) 由于聚乙烯基膜较薄, 导致冷缠带抗机械损伤性能下降。

(4) 聚丙烯纤维增强材料胶层的软化点低, 硬度不足, 特别是用于热油管道时, 容易产生硌压凹陷。此外, 由于受改性沥青胶吸水、轻组分挥发、植物根系钻入、胶层软易受硬物硌压损伤等因素的影响, 其绝缘性能会下降。

二、冷缠胶带在防腐层大修中的适用性

1、产品分级

目前, 国内尚未进行冷缠胶带产品的分级, 选择防腐大修材料也无相应的评价依据, 某些情况下出现的问题实际上与产品的现场适用性有关。国外按照抗机械损伤、运行温度或特殊的安装条件等对BS EN 12068中的冷缠胶带进行了分级和性能测试, 给出了不同级别产品的技术指标要求, 例如,BS EN 12068阴极保护——与阴极保护一起对埋地或水下钢质管道外腐蚀提供防护的有机涂层——胶带和收缩材料[ 1] 。

(1) 抗机械损伤   分为A级(低级耐机械损伤)、B级(中等耐机械损伤)和C级(高级耐机械损伤),其差别在于耐阴极剥离、层间剥离以及对管体金属表面和工厂预制涂层间剥离的要求不同。可对其抗冲击、抗压痕、绝缘电阻、耐阴极剥离、层间剥离强度和与管体表面和工厂预制涂层的剥离强度进行性能测试。

(2) 运行温度   按最高连续运行温度可以分为30级(适用于最大连续运行温度30℃)、50级(适用于最大连续运行温度50℃)和高温级(适用于最高连续运行温度超过50℃),其中高温级产品增量10℃,温度必须标注在托架上,并对抗压痕、耐阴极剥离、层间剥离强度、与管体表面和管体涂层间的剥离强度、搭接剪切强度和耐热老化性能进行性能测试。

(3) 特珠的安装条件   可分为L级(用于-20℃～- 5℃)、VL级(用于-20℃以下的极低温度)和UV级(适用于阳光下长期储存并耐紫外线要求)。其中,L级或VL级, 应能在-5℃以下搬运产品及涂覆管；VL级产品的最低搬运和敷设温度应由制造商和用户协商确定并应标注于托架上。

2、表面处理

一般涂层均要求喷砂处理,但目前国内冷缠胶带产品一般要求St3级处理,虽可降低施工成本,但从整体性能及长期保护看,未必能确保涂层的长期性能。另外,对于管道表面残存的石油沥青,采用柴油清洗将很难彻底清除表面,特别是腐蚀坑内或粗糙的焊缝内残留的油污会影响胶带的粘结性

3、绝缘性能

以聚乙烯膜为基材的冷缠胶带大多具有良好的高绝缘性,如果涂层完好无剥离,管体将会得到很好的保护。若一旦出现褶皱、剥离等缺陷,同时有地下水渗入缺陷部位时,可能会由于聚乙烯胶带的屏蔽作用,使得缺陷部位附件的管体得不到保护而发生腐蚀。对于该类材料而言, 主要是保证缠带对管体的粘结和层间粘结, 不剥离不分层; 另一方面, 以聚丙烯编织纤维网为基材的双层内带防腐涂层,虽然不存在阴极保护屏蔽问题,但其绝缘性能下降较快。

4、服役寿命

试验室热老化测试结果表明,冷缠胶带寿命一般不超过800h(一般要求为2400h),国外对应用于冷油管道的冷缠胶带每15年进行一次检测。

三、建议

(1) 对国内此类产品进行分类、分级,以便于防腐层大修材料的选择。

(2) 投用自动缠绕设备替换人工机具以减少施工缺陷。

(3) 管体表面处理采用喷砂处理方式, 除锈等级提高至Sa2.5 级,以增强冷缠带与管体的粘接性。

(4) 沟下作业的防腐大修管段回填前,对悬空段每隔一定距离垫设沙袋,以减少管道沉降量。

(5) 改善冷缠胶带的性能,提高聚乙烯胶带与管体的粘结力及其抗机械损伤性、聚丙烯胶带抗水汽渗透抗生性(植物根系穿透) 及抗硌压性。

(6) 开展冷缠胶带在管道特别是热油管道服役寿命的相关研究工作。

（购买管道防腐层大修材料，欢迎登陆http://www.pltff.com，联系人：王经理 18654670585 0546-8799117 ）

上一篇：3G防腐胶粘带在防腐层大修中的应用

下一篇：三层PE管道热收缩带失效原因