摘　要：深水海管一般設(shè)計(jì)壽命比較長(zhǎng)而且防腐要求高，節(jié)點(diǎn)防腐材料多選用施工工藝復(fù)雜的三層結(jié)構(gòu)熱縮帶。節(jié)點(diǎn)防腐施工一般在鋪管船作業(yè)線上進(jìn)行，不但作業(yè)環(huán)境受到限制而且要求施工效率較高。如何在施工中既保證防腐效果又盡可能縮短時(shí)間，本文介紹了我公司的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，探討了深水海管節(jié)點(diǎn)防腐施工中需要注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：深水　海底管線　防腐

1、引言

管道運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸?shù)闹饕椒ㄖ唬哂羞B續(xù)、快捷、安全、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。隨著海上油氣田的不斷開(kāi)發(fā)，管道運(yùn)輸工藝被廣泛應(yīng)用，它將海上油氣田、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施或陸上處理終端連接成一個(gè)有機(jī)的整體，形成相互關(guān)聯(lián)相互協(xié)調(diào)的生產(chǎn)操作系統(tǒng)。深水油氣資源一般遠(yuǎn)離陸地，不但開(kāi)發(fā)成本高而且維修非常困難，為了提高經(jīng)濟(jì)性一般深水海底管線的設(shè)計(jì)壽命都比較長(zhǎng)，對(duì)防腐要求較高。

普通淺水海管節(jié)點(diǎn)防腐采用兩層結(jié)構(gòu)熱縮帶，施工時(shí)先打磨節(jié)點(diǎn)鋼表面，然后把熱縮帶纏在節(jié)點(diǎn)上，用火把加熱后熱縮帶就安裝完成了。而深水海管節(jié)點(diǎn)防腐大多采用三層結(jié)構(gòu)的熱縮帶，施工時(shí)先要對(duì)鋼表面噴砂然后涂抹涂料，再對(duì)涂料加熱使其固化，之后才能安裝熱縮帶。節(jié)點(diǎn)防腐施工一般在鋪管船的作業(yè)線上進(jìn)行，因?yàn)榇百M(fèi)用很高，所以節(jié)點(diǎn)的防腐施工必須在短時(shí)間內(nèi)完成，而且鋪管作業(yè)線內(nèi)空間有限作業(yè)環(huán)境受到限制：無(wú)法用常規(guī)方法對(duì)鋼表面噴砂。

如何在有限的空間內(nèi)在保證質(zhì)量的前提下用最快的速度完成海管節(jié)點(diǎn)的防腐施工，這是深水海管鋪設(shè)施工的一大難點(diǎn)。本文介紹了我公司的經(jīng)驗(yàn)，探討了深水海管節(jié)點(diǎn)的施工中需要注意的問(wèn)題。

2、深水海管項(xiàng)目簡(jiǎn)介

2010年以來(lái)，我公司承攬了多個(gè)深水海管鋪設(shè)項(xiàng)目。本文主要介紹惠州19-2／3、荔灣3-l、番禺35-1／35-2和崖城13-4等四個(gè)項(xiàng)目。

表1給出了以上四個(gè)項(xiàng)目的部分技術(shù)參數(shù)，其共同特點(diǎn)是水深大、溫度高、壽命長(zhǎng)。在常見(jiàn)的淺水海管項(xiàng)目中，水深一般在30-50米，海底管線設(shè)計(jì)壽命一般在15-20年，溫度在70℃以下，而上述四個(gè)項(xiàng)目在各方面均超出了普通海管項(xiàng)目的要求。特別是荔灣3-1項(xiàng)目中水深達(dá)到1400米，設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)50年，對(duì)防腐材料的性能和安裝質(zhì)量都要求極高。為了滿足設(shè)計(jì)要戎，這些項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)防腐均選用了三層結(jié)構(gòu)的熱縮帶，其中荔灣3-1、番禺35-1／35-2和崖城l3-4項(xiàng)目還選用了三層結(jié)構(gòu)聚丙烯背襯的熱縮帶。聚丙烯熱縮帶比常見(jiàn)的聚乙烯熱縮帶防腐性能更好，但是施工難度更大。

3、海管節(jié)點(diǎn)防腐施工

3．1海管節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

一條海底管線由若干根鋼管連接在一起組成，鋼管由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)，到貨時(shí)管體的防腐層、保溫層和配重層都是完整的，只在管的兩端各留出一段長(zhǎng)度的裸鋼。海上鋪管作業(yè)最常見(jiàn)的方法是S形鋪管船法，需要在鋪管船上將管子一根一根焊接在一起，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行防腐、保溫(如果需要的話)，之后把海管一根一根放入海中，鋪設(shè)至預(yù)定設(shè)計(jì)位置。

不同結(jié)構(gòu)的海管也有多種不同結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，無(wú)配重海管的普通節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖l、2所示。此外常見(jiàn)的海管還有單層配重管、單層保溫管、雙層配重管等多種結(jié)構(gòu)。

3．2節(jié)點(diǎn)防腐施工

海管鋪設(shè)需要使用鋪管船等大型設(shè)備，費(fèi)用非常高。為了控制施工成本必須盡可能縮短節(jié)點(diǎn)防腐的施工時(shí)間。熱縮帶的施工非常方便，是目前使用最廣泛的海管節(jié)點(diǎn)防腐材料。

熱縮帶可以分為兩層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)兩種。兩層結(jié)構(gòu)熱縮帶由內(nèi)至外分別為粘結(jié)劑和背襯，三層結(jié)構(gòu)熱縮帶在粘結(jié)劑下增加了一層環(huán)氧涂層，由內(nèi)至外分別為環(huán)氧涂層、粘結(jié)劑和背襯。

兩層結(jié)構(gòu)熱縮帶施工簡(jiǎn)單，只需要對(duì)海管節(jié)點(diǎn)裸鋼表面進(jìn)行打磨、預(yù)熱就可以安裝熱縮帶了。安裝過(guò)程只需要將熱縮帶纏繞在節(jié)點(diǎn)上，按要求均勻加熱，熱縮帶就會(huì)收縮，緊緊的固定在節(jié)點(diǎn)鋼表面上。一般只需要占用鋪管作業(yè)線的一個(gè)站點(diǎn)，兩個(gè)人用五分鐘左右就可以完成一個(gè)節(jié)點(diǎn)的防腐施工。

三層結(jié)構(gòu)熱縮帶的施工比較麻煩，在安裝熱縮帶之前要對(duì)鋼表面進(jìn)行噴砂處理，之后涂抹環(huán)氧涂料并對(duì)節(jié)點(diǎn)表面的涂料進(jìn)行加熱以使其迅速固化。由于工作環(huán)境的特殊性，海管節(jié)點(diǎn)的噴砂和加熱必須使用專(zhuān)用的設(shè)備。為了不大幅延長(zhǎng)工作時(shí)間，三層結(jié)構(gòu)熱縮帶的安裝至少要占用鋪管作業(yè)線的兩個(gè)站點(diǎn)，施工人員十個(gè)左右。

4、深水海管節(jié)點(diǎn)防腐施工關(guān)鍵點(diǎn)

為了滿足設(shè)計(jì)要求，一般深水海管節(jié)點(diǎn)都選用三層結(jié)構(gòu)熱縮帶，這種熱縮帶在鋪管船作業(yè)線上施工主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

4．1表面處理

表面處理的好壞對(duì)涂層質(zhì)量影響很大，有學(xué)者研究過(guò)影響涂層質(zhì)量和壽命的各種因素，結(jié)果如表5所示^[1]，顯然表面處理的質(zhì)量是對(duì)涂裝質(zhì)量影響最大的因素。在海管節(jié)點(diǎn)的防腐施工中表面處理也非常關(guān)鍵，為了保證防腐效果必須對(duì)鋼表面進(jìn)行噴砂處理，達(dá)NSa2．5級(jí)以上。

噴砂施工會(huì)造成大量的磨料飛濺和粉塵飛揚(yáng)，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，一般鋼結(jié)構(gòu)的噴砂施工必須在封閉的廠房或者大棚內(nèi)進(jìn)行。而海管節(jié)點(diǎn)噴砂作業(yè)只能在鋪管船的作業(yè)線內(nèi)進(jìn)行，不但空間小而且布置著各種設(shè)備，人員眾多，無(wú)法使用常規(guī)方法進(jìn)行。所以必須使用專(zhuān)用的噴砂設(shè)備。我公司使用的是真空噴砂機(jī)配合噴頭自動(dòng)行走裝置。真空噴砂機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)磨料自動(dòng)回收的噴砂機(jī)，施工時(shí)噴頭與鋼材表面接觸形成密閉空間，鋼表面反射的磨料和灰塵等被吸入噴砂機(jī)，對(duì)周?chē)h(huán)境污染小。噴頭自動(dòng)行走裝置能夠?qū)⒄婵諊娚皺C(jī)的噴頭固定在海管節(jié)點(diǎn)表面，按照一定速度移動(dòng)，保證噴砂質(zhì)量的同時(shí)快速的完成整個(gè)節(jié)點(diǎn)表面的噴砂施工。

4．2涂層固化

三層結(jié)構(gòu)熱縮帶與兩層結(jié)構(gòu)熱縮帶主要的區(qū)別就在于多了一層環(huán)氧涂層，它能夠有效的浸潤(rùn)噴砂后的鋼材表面，形成對(duì)鋼表面的全面保護(hù)，同時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂防水性能優(yōu)異，大大提高節(jié)點(diǎn)防腐效果。但是環(huán)氧涂料是液態(tài)的，在它固化之前不能安裝熱縮帶，自然固化可能需要幾十個(gè)小時(shí)的時(shí)間。為了使它在幾分鐘之內(nèi)固化就必須對(duì)它加熱，使用中頻感應(yīng)加熱器不但效率高，而且加熱均勻質(zhì)量好。

我公司在以上項(xiàng)目中使用的是專(zhuān)用的中頻感應(yīng)加熱設(shè)備。能夠在5—10分鐘時(shí)間內(nèi)將鋼表面涂層加熱至120-190℃，從而使涂層固化滿足安裝熱縮帶的要求。

4．3鋼表面鹽分

鋼材表面可溶鹽的存在增加了水對(duì)涂層的滲透力^[2]，縮短防腐層的壽命，因此在一些項(xiàng)目中業(yè)主對(duì)海管節(jié)點(diǎn)鋼表面可溶鹽含量有較高的要求。比如某深水海管項(xiàng)目．中要求鋼材表面在涂漆之前可溶鹽含量小于30mg／cm²。海管節(jié)點(diǎn)表面的裸鋼暴露在空氣中會(huì)被污染，特別是在海運(yùn)期間，海洋大氣中富含的鹽分會(huì)增加鋼表面可溶鹽含量。所以在海管運(yùn)輸和保存過(guò)程中要注意對(duì)裸鋼表面的保護(hù)，不要長(zhǎng)時(shí)間暴露在海洋大氣和污染嚴(yán)重的工業(yè)大氣中。此外如果噴砂時(shí)使用的磨料不干凈，也會(huì)增加鋼材表面的可溶鹽含量。施工中如果出現(xiàn)鋼表面鹽含量超標(biāo)的問(wèn)題可以通過(guò)淡水沖洗鋼表面和更換干凈的磨料來(lái)降低鋼表面鹽含量。

5、PQT與PPT

為了測(cè)試防腐材料的性能、檢驗(yàn)施工程序的合理性，避免在施工．中出現(xiàn)各種問(wèn)題，許多深水海管項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中都要求必須進(jìn)行PQT和PPT試驗(yàn)。

PQT通常指Procedure Qualification Test的縮寫(xiě)，也有人理解為Pre-Qualification Trail的縮寫(xiě)?？梢岳斫鉃椴牧虾褪┕こ绦虻脑u(píng)價(jià)測(cè)試，目的是對(duì)項(xiàng)目中選定的防腐材料性能進(jìn)行測(cè)試并驗(yàn)證施工程序的合理性。PQT試驗(yàn)一般在陸地進(jìn)行，但要模擬海管鋪設(shè)時(shí)的條件，使用相同的材料，一般從本項(xiàng)目的海管中選一根，在它的外防腐層上留出若干段裸鋼，寬度與海管節(jié)點(diǎn)相同。按照施工程序?qū)峥s帶安裝在這幾段裸鋼上，并測(cè)試各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于三層結(jié)構(gòu)熱縮帶來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的測(cè)試內(nèi)容包括噴砂等級(jí)、粗糙度、可溶鹽含量、厚度、漏點(diǎn)、剝離強(qiáng)度、陰極剝離等。如果出現(xiàn)某些技術(shù)參數(shù)不滿足設(shè)計(jì)要求就要對(duì)防腐材料或施工程序作出調(diào)整。

PPT通常指Pre-Production Test，意為生產(chǎn)前測(cè)試，一般在PQT試驗(yàn)合格后進(jìn)行，地點(diǎn)在鋪管船的作業(yè)線上，要求使用鋪管施工中的設(shè)備，目的在于調(diào)整測(cè)試設(shè)備和整體測(cè)試，保證鋪管作業(yè)開(kāi)始后生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行。常見(jiàn)的測(cè)試內(nèi)容包括噴砂等級(jí)、粗糙度、可溶鹽含量、厚度、漏點(diǎn)、剝離強(qiáng)度等。

6、結(jié)束語(yǔ)

深水海管的防腐要求高，施工受鋪管船作業(yè)線空間限制，一般只能給防腐作業(yè)兩個(gè)站點(diǎn)，必須合理的分配設(shè)備和人員，在保證質(zhì)量和效率的同時(shí)盡量節(jié)省空間減少施工人員。節(jié)點(diǎn)通常選用三層結(jié)構(gòu)熱縮帶，這種材料的施工比較麻煩必須使用專(zhuān)用的真空噴砂機(jī)、中頻加熱設(shè)備等。此外，深水海管防腐設(shè)計(jì)對(duì)鋼表面可溶鹽含量、熱縮帶剝離強(qiáng)度、陰極剝離等要求較高，在項(xiàng)目施工開(kāi)始前要進(jìn)行PQT和PPT測(cè)試，選擇合適的材料并編制合理的施工程序。

參考文獻(xiàn)：

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本文作者：王旭東　繳立立　裴海濤　王培永　陳偉軍　沙耀華

作才單位：海洋石油工程股份有限公司