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  • 管道防腐生產工藝方案研究

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    摘要:結合國內某銅管生產企業防腐生產線的建設方案,介紹了管道防腐生產工藝類型,論 述了外防腐生產線和內涂層生產線生產工藝流程及各工序的主要特點。介紹了防腐設備選型 及防腐生產線拋九除銹設備、中頻加熱裝直、FBE靜電涂覆系統、PE/PP涂覆系統等主要設備 的特點。該方案的設計緊密結合生產實際,提高了生產過程中的可靠性和安全性,確保生產正 常運行。
    關鍵詞:管道防腐;生產工藝;防腐設備;先外后內
    國內某大型鋼管生產企業,為了更好地發揮 技術、原料、地理、成本、政策等方面的優勢,使之 具有較強的市場競爭能力,擬建一條內涂和一條外防腐生產線。防腐生產線的建設,將會整體提 升企業的規模、技術和裝備水平、產品檔次,保持企業的可持續發展。通過相關技術人員的大量調研和現場實踐工作,提出了該鋼管廠防腐生產線建設方案。筆者就該建設方案、工藝布置及主要生產設備進行了介紹。
    1建設規模及產品方案
    管道防腐生產工藝方案研究表格
    1.1建設規模
    目前,國內外長輸管線鋼管大部分都需要進行防腐,外防腐以油氣輸送管線為主,內涂層以天 然氣長輸管線為主。依據企業現狀和正常年份下的市場需求預測,綜合考慮建設投資,并避免市場 過度競爭等因素,本方案確定內涂層、外防腐的設 計年產能各為150 X 104平米。
    1.2產品方案
    (1)內涂層產品方案。管徑。到φ1422 mm,鋼管長度8 -12.5 m,最大壁厚20.6 mm,內涂層 類型為減阻型雙組份液體環氧,執行標準為API RP 512和SY IT 6530-2002。
    (2)外防腐產品方案。管徑φ377 -φ1422 mm, 鋼管長度8 -12.5 m,最大壁厚20.6 mm,外防腐類型 為單層和雙層熔結環氧粉末、二層和三層聚乙烯/聚 丙烯。執行標準分別為DIN330670, CSA Z245. 20-2002,CSA Z245.21-2002,SY/T0413-2002和SY/T 0315-1997。
    2生產工藝
    2.1防腐類型
    目前,國內外主要的外防腐結構有:單層和雙 層熔結環氧粉末、二層和三層聚乙烯、三層聚丙 烯、石油瀝青和煤焦油盜漆等。鋼質管道根據輸送介質和壓力,以及所在地理位置的氣溫、濕度、 地形地貌,再加上人口、文化、經濟等不同情況,可 采用不同的外防腐結構和材料,從而達到管道要 求的安全和可靠。內涂層按作用可分為防腐型內涂層和誡阻型 內涂層。國內以水泥沙漿、環氧粉末為主要涂層 材料的防腐型內涂層在不同管徑的輸水管道中已 有多年的應用歷史。目前,國內外主要天然氣管 道普遍采用內涂層減阻技術來降低摩阻,提高輸 量。經過多年的應用發展,內涂層的涂料生產和施工技術日趨成熟。
    2.2外防腐生產線
    外防腐生產線工藝流程如圖1所示。
    1)銅管預熱
    鋼管在除銹前,表面必須干燥、無油,管體溫 度應高于露點溫度5 攝氏度,如果低于露點溫度,則需
    要預熱,預熱溫度為40 - 60 攝氏度。
    (2)拋九除銹
    鋼管在除銹前應去除表面的油脂、污垢、焊 渣、毛刺等,然后進行拋丸除銹。
    (3)銅管內吹掃
    利用壓縮空氣噴嘴伸入管內,將管內除銹后的 殘渣、鋼砂吹掃干凈,確保涂敷時不落入噴涂室內。
    (4)除銹檢測
    除銹后的鋼管應按照有關規定進行檢測,以 達到除銹等級的要求。檢測合格的鋼管進入外涂 敷,不合格的鋼管返回重新除銹。
    (5 )管端貼紙
    為了便于現場焊接,管體兩端要求一定的預 留段,預留段長度根據設計要求選定,一般為100-150 mm。涂敷前按預留段寬度貼紙或涂刷可去除性涂料。
    (6)微塵處理
    鋼管進入涂敷室前進行微塵處理,去掉除銹后鋼管表面的一些微粉塵,以利于提高涂層的附 著力。
    (7)中頻加熱
    采用元污染的中頻感應電加熱方式,快速均勻地將管體加熱到220攝氏度左右,滿足涂敷溫度的 需要。
    (8)環氧粉末底漆噴涂
    單層環氧粉末、雙層環氧粉末、三層結構層的底漆采用了具有良好附著力、抗陰極剝離等優良防腐性能和力學性能的環氧粉末涂料。該涂料在加熱的鋼管上采用靜電噴涂,噴涂厚度60 -100um,并由設計確定。
    (9)膠粘劑IPE擠出側纏繞
    對于三層結構涂層,中間層是膠粘劑,最外層是PE層,這兩種涂層中,膠粘劑起著粘接底漆與PE兩種不同極性材料的作用;對于兩層PE結構層,底層是膠粘劑,最外層是PE層。采用塑料擠出機和專用模頭將這兩種涂層材料擠成片材并纏繞在管體上。
    (10)涂層表面滾壓
    剛涂敷完PE層的鋼管,通過壓輯將多個PE層葉壓成單層,并把PE層與其他成分連接在一起,保證了涂層的平整均勻,還可以防止空氣夾雜在層中。
    (11 )切口
    由于管子一根接著一根進行連續作業,且管體兩端要求一定的預留段,因而在涂敷前必須按 照預留段的寬度貼紙或涂刷可去除性涂料,涂敷 后用人工切斷兩管段間的連續涂層,并剝去預留段涂層。
    (12)冷卻
    鋼管涂敷后,涂料在管體上還處于熔融狀態, 不能與作業線傳動輪相接觸,需將其迅速冷卻到 60攝氏度左右。
    (13 )端頭打磨
    去除鋼管兩端預留段的涂層后,還須打磨干凈,并把涂層端面打磨成坡口,以便補口時與補口涂層更好結合。
    (14 )涂層質量檢驗
    按有關規定進行針孔、剝離、厚度、沖擊等質量檢測。
    (15 )標識
    對合格的成品管進行標識,包括涂層結構、鋼管直徑、長度、生產單位及日期等。
    2.3內涂層生產線
    內涂層生產線工藝流程如圖2所示。
     
    (1)預熱
    鋼管在除銹前,內表面必須干燥、無油,管體 溫度應高于露點溫度5攝氏度,如果低于露點溫度,則需要預熱,預熱溫度為40 - 50攝氏度。
    (2)內拋九除銹
    鋼管在進行內拋/噴丸處理前,應去除內表面的油脂、污垢、焊渣、毛刺等,然后進行拋/噴丸處理過程。
    (3)除銹后質量檢測
    除銹后的鋼管應按照有關規定進行檢測以達到除銹等級的要求。
    (4)切口
    為了便于現場焊接,管體兩端要求一定的預留段,預留段長度根據設計要求選定,一般為50-80 mm。涂敷前按預留段寬度貼紙或涂刷可去除性涂料。
    (5 )噴涂
    鋼管內表面和端部處理后應立即進行噴涂。
    (6)固化
    鋼管經過內涂敷后,送人固化爐進行固化。
    (7)內涂層質量檢驗
    按照有關規定,對涂層質量進行檢測。
    (8)標識
    對合格的成品管進行標識。
    根據計算,完成150 x 104m2內涂層和外防腐層, 需要34但h,機組年有效工作時間為44:卻h,機組負荷率為3402144:卻=77.0%。因此,機組可以完成設 計產能要求。防腐生產能力計算見表l和表2。
    3主要生產設備
    3.1設備選型
    通過大量工程技術人員的實際調研,并從生 產規模、產品質量、設備投資、生產成本等方面綜合考慮,確定防腐生產線的關鍵生產設備包括拋丸除銹設備、中頻加熱裝置、擠塑機等,全部機械設備均為國產。
    內涂層和外防腐生產線主要設備性能參數見 表3。
     
    3.2主要生產設備特點 3.2.1拋九除銹設備
    拋丸室用型鋼框架及鋼板焊接而成,保證室 體有足夠的剛度和強度,拋丸室內側裝有耐磨高 錨鋼襯板,提高了使用壽命,為防止彈丸飛濺,在室體兩端加裝組合式可換密封裝置。拋丸器采用 上拋結構,拋丸器主要由葉輪、葉輪驅動盤、分丸 輪、定向盤、葉片、電機、高錨耐磨防護襯板、減震 橡膠等構成,該機具有拋丸量大、葉輪使用壽命 長、更換方便等優點。BE型滿幕簾流幕式自動調整型丸渣分離器,提升機采用平皮帶傳動的斗式 提升機,卸料方式為離心重力式,皮帶張緊調節范 圍為200 mm。除塵設備由一級旋風除塵器和二級脈沖反吹 式布袋除塵器組成,除塵器底部設排灰閥。
    3.2.2中頻加熱裝直
    采用晶閘管中頻裝置,利用晶閘管元件將工頻三相交流電源轉換成單相中頻電源;啟動采用它激轉自激形式的掃頻式零壓軟啟動方式,啟動 過程中頻率調節系統和電流電壓調節閉環系統自動跟蹤負載的變化;電路采用專門設計的恒功率控制路,在運行過程中自動監視電壓及電流的變化情況,根據負載的變化自動輸出功率;采用數字 控制電路,可靠性高,三相電源相序以及電容柜和 爐體的連線均不需特別指定,采用電源熱交換裝 置對使用過程中容量較大的發熱電器元件進行冷卻,該裝置采用內、外雙循環系統,用純水或蒸館水作為主循環冷卻介質,采用普通水作為輔循環 冷卻介質,不同管徑的鋼管生產時應選用合理規格的感應器。感應器線圈由優質大截面矩型銅管繞制而成,線圈表面涂防潮絕緣磁漆,進出水管采 用快插接頭連接,外形為方形的感應器安裝在高度可調整的支架上,可I采用紅外測溫設備監測鋼管表面溫度,靜態精度±2% ,并通過和記錄儀的 信號連接實現數據的采集、存儲和處理。
    3.2.3 FBE靜電涂覆系統
    電暈式高壓靜電自動粉末噴槍的設計,滿足了在高溫環境狀態下對管道外部噴涂熱熔性環氧粉末的應用。高壓靜電發生系統能產生高達 100 kV( DC)的靜電電壓,保證了高速及高膜厚管道噴涂應用時獲得較高的上粉率,滿足嚴格的工業設備安全標準,使用操作安全。模塊設計結構便于日常清理和現場維護,多噴槍系統控制器安 裝在19#控制柜上,控制器對噴槍對應的每個供粉泵進行充氣流量及粉末流量的控制,高壓靜電充電輸出電壓可在0-100kV范圍內調節,以改善電場強度以及獲得最佳的操作靈活性。該系統設有料位報警裝置、火焰報警裝置和二氧化碳滅火系統等多重保護。噴房采用不銹鋼結構,內安裝照明設備。粉末回收采用旋風加濾芯的 型式,濾芯材料選用聚脂纖維+微孔鋁筒復合材 料,該產品對過噴粉末既有消除靜電功能又可反復 水洗。
    3.2.4 PE/PP涂覆系統
    采用5J220 x 30單螺桿擠出機擠出PE/PP 料,通過與主機相連接的換網器濾除物料中可能存在的雜質以免損壞模頭,通過適配器以及與之相連的T型模具擠出PE/PP片材;采用5J90x30單螺桿擠出機擠出膠粘劑料,通過與主機相連接的換網器濾除物料中可能存在的雜質以免損壞模頭,通過適配器以及與之相連的T型模具擠出膠 粘劑片材。當鋼管螺旋通過涂覆區域時,帶動塑料片材包裹到鋼管的表面,同時硅膠制作的壓輯將膠片壓實到鋼管的表面,增加剝離強度,同時排出可能夾在膠片與鋼管中的空氣;為防止鋼管通過涂覆區域時因管端可能的下沉導致管頭容易出現氣泡,在此設置托管小車。
    4結語
    隨著我國在石油、化工、天然氣等行業的發展,管道建設的規模越來越大。與此同時,管道防腐也受到人們關注,并具有良好的應用前景。管道防腐生產工藝方案有待于進一步探索,為管道行業的發展創造更大的社會效益和經濟效益。

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