海底管道將海上油氣田、儲油設(shè)施或陸上處理終端連接成一個有機的整體，使海上生產(chǎn)設(shè)施的各個環(huán)節(jié)通過管道形成相互關(guān)聯(lián)、相互協(xié)調(diào)作業(yè)的生產(chǎn)操作系統(tǒng)。海洋油氣管道的泄露往往是由腐蝕造成的，一般包括內(nèi)部腐蝕和外部腐蝕兩大類。在國內(nèi)，內(nèi)部腐蝕的防護方法以使用緩蝕劑和不銹鋼為主，以環(huán)氧樹脂作為內(nèi)涂層的海管僅在國外應(yīng)用較多。大量實驗證明，Cl-和CO2環(huán)境下碳鋼局部腐蝕非常快，增加內(nèi)涂層后，腐蝕速率能大幅降低。如以熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）作為內(nèi)涂層的海管在中東獲得廣泛應(yīng)用，用于防止管道內(nèi)部腐蝕，延長管道服役壽命，同時減小管道內(nèi)介質(zhì)的輸送阻力。相比金屬復(fù)合管，帶FBE內(nèi)涂層的管道制造成本較低。帶內(nèi)涂層的海管同樣需要對節(jié)點內(nèi)部進行補口，而且往往是在鋪管船舶上進行，以確保內(nèi)涂層防腐和減阻作用的連續(xù)性。液態(tài)環(huán)氧自動化噴涂是一種高技術(shù)含量的海管節(jié)點內(nèi)部防腐工藝，國內(nèi)鋪管項目中尚無應(yīng)用先例，國際上也僅有極少數(shù)公司具備成熟的自動化噴涂設(shè)備和海上施工能力。本文結(jié)合國外某海管項目施工情況，介紹了液態(tài)環(huán)氧自動化噴涂施工及施工設(shè)備并給出結(jié)論和相關(guān)建議。

一、LE涂層材料簡介

海底管道鋪設(shè)項目中，以原油為主的油氣混輸管線，且介質(zhì)呈中度酸性（H2S分壓為102 Psi，CO2分壓為78 Psi，氯離子含量為14 095 mg/L），最高運行溫度為71.1 ℃，最高設(shè)計溫度為82.2 ℃，根據(jù)項目設(shè)計要求，管體涂層為FBE，節(jié)點內(nèi)部補口涂層為液態(tài)環(huán)氧。液態(tài)環(huán)氧（LE）材料選用SP-9888，該材料與項目海管管體內(nèi)涂層FBE具有較好的兼容性，而且能夠較好地適用于自動化噴涂。SP-9888是基于零揮發(fā)性酚醛技術(shù)生產(chǎn)制造而成，該材料固化后形成高度交聯(lián)的涂層，具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕、耐溶解、耐水浸特性、100%固體、揮發(fā)性有機物為零、高耐磨性等特點，可獲得較厚涂層、單層涂層結(jié)構(gòu)、優(yōu)秀的抗沖擊性能、良好的流動性，見圖1。

圖 1 海管節(jié)點內(nèi)部液態(tài)環(huán)氧涂層

二、LE涂層的施工

為保證施工程序、材料和施工效率等參數(shù)滿足項目需要，根據(jù)項目業(yè)主要求，在海管鋪設(shè)開始前須按照程序鑒定試驗（PQT， Procedure Qualification Trial）和試生產(chǎn)（PPT，Pre-Production Trial）程序的要求進行PQT和PPT試驗，驗證涂裝工藝、設(shè)備、材料和人員操作水平是否滿足要求。LE的主要施工工序包括表面處理、搭接位置處理、焊后外觀檢驗、表面拋丸清理、LE涂裝及檢驗。

2.1 表面處理

表面處理主要方法為噴砂，其工藝特點與節(jié)點外部防腐噴砂基本相同。噴砂期間，海管在轉(zhuǎn)管設(shè)備的驅(qū)動下按照一定速度旋轉(zhuǎn)，噴砂人員手持噴砂管頭進行噴砂，見圖2。

圖 2 噴砂

按照SSPC-SP1標(biāo)準清除鋼表面的污染物和油脂，如有必要應(yīng)用淡水沖洗以降低鋼表面鹽分。噴砂處理達到SSPC-SP10級，粗糙度、清潔度和鹽分滿足項目規(guī)格書要求，本項目粗糙度要求50~125 μm，清潔度至少達到ISO 8502-3二級，按照ISO8502-6和ISO8502-9方法進行鹽分檢測結(jié)果≤2 μg/cm2。對于搭接區(qū)域處理，利用拋光設(shè)備或者類似設(shè)備將約6.5 mm長的管體端部涂層去除，目的是加工出過渡斜坡，同時去除損壞的涂層以及涂層與基體之間滲入的水分，然后通過噴砂方法以適當(dāng)?shù)臍鈮簩Υ罱訁^(qū)域進行粗化處理，搭接寬度為25~50 mm。

海管在陸地存儲或運輸過程中，會進入一些塵土、沙子或其他污染物；海上施工期間會有部分設(shè)備（如坡口、內(nèi)對口器等）在海管內(nèi)部工作并與海管內(nèi)表面接觸或者空氣相對濕度超過85%，這些情況均不利于控制待噴涂表面質(zhì)量。因此需要采取措施保證管內(nèi)的清潔，并保證所有與海管內(nèi)表面接觸的設(shè)備不會劃傷或破壞表面和管體內(nèi)部FBE涂層，主要措施包括：①一般利用淡水對海管進行清洗，清洗完成后用管帽封住管口，防止海管內(nèi)表面污染，在海上施工期間，如果發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有必要進一步清理，一般可用清管球?qū)９軆?nèi)部進行整體清理，清管球支架為圓柱形且為金屬材料，支架直徑略小于海管內(nèi)徑，需要適當(dāng)控制支架重量，否則影響清理效果，清管球表面用毛巾或類似材料覆蓋；②噴砂工作在管端內(nèi)部進行，要使用管塞以防止磨料進入管內(nèi)不易清理，保持管內(nèi)清潔的環(huán)境并保護管體涂層免受損傷，提高cutback（管端金屬表面預(yù)留長度）區(qū)域的噴砂效率；③所有與海管內(nèi)表面接觸的設(shè)備都需要對接觸面或點進行保護，防止損傷管體涂層或破壞處理后的基材表面，而且噴砂需要在坡口加工完成之后進行，防止機加工碎屑劃傷處理后的表面；④如果相對濕度＞85%，需要創(chuàng)造相對濕度可控的環(huán)境，一般在噴砂的管端搭建工棚，并通過除濕機或工業(yè)空調(diào)使工棚內(nèi)相對濕度＜85%；⑤在距離試件端部用記號筆在試件內(nèi)部做節(jié)點編號標(biāo)注，保證節(jié)點內(nèi)部噴涂質(zhì)量的可追溯性，記號筆應(yīng)該是對比色明顯而且無油脂、無氯化物。

2.2 根焊內(nèi)表面外觀檢驗

管端噴砂結(jié)束后，待噴涂表面需要經(jīng)過焊接消磁、焊接預(yù)熱、坡口組對、封底焊接等環(huán)節(jié)，最后才可以進入噴涂環(huán)節(jié)。其中坡口組對和焊接環(huán)節(jié)對待噴涂表面質(zhì)量影響最大且頻率最高。在組對完成以后焊接開始前，需要對坡口進行預(yù)熱，內(nèi)部對中器中的潤滑脂可能液化而滴落到待噴涂表面；另外焊接也可能產(chǎn)生一些焊接缺陷，如熔透不好、加強高過高、不可輕掃掉的焊接飛濺、尖銳表面等。為了保證待噴涂表面質(zhì)量，需要在封底焊接之后對待噴涂表面進行一次外觀檢查（內(nèi)窺鏡檢查，見圖3），該檢驗工作由專用的檢驗設(shè)備來完成（該設(shè)備一般位于焊接對中器之后并與內(nèi)對中器機械連接，與內(nèi)對中器同步運動），確保整個待噴涂區(qū)域的可噴涂性。一般情況下如果目視焊縫余高＞1.5 mm、焊接飛濺粒度大、存在尖銳表面或者表面有油污時，需要直接切口重焊，除非具備對表面進行修磨清理的條件（如人鉆進海管內(nèi)進行打磨或者內(nèi)對中器之后外掛修磨設(shè)備）。

圖 3 焊道內(nèi)部外觀檢驗

2.3 噴涂前表面拋丸清理

計算機控制內(nèi)防腐小車，首先將離心式拋丸盤定位于焊縫區(qū)域，然后啟動拋丸清理以及真空回收程序，程序中控制參數(shù)主要有拋丸速度、拋丸時間、絲桿運行寬度等，這些參數(shù)已經(jīng)通過PQT和PPT進行評定。其中拋丸清理首先以順時針方向旋轉(zhuǎn)清理，然后反方向旋轉(zhuǎn)清理，該清掃工作主要用于清除表面浮銹、雜物、粉塵或細小顆粒物，對于較大顆粒焊接飛濺或者油污等則無法清除，最后通過內(nèi)防腐小車上的360°旋轉(zhuǎn)該攝像頭來確認灰塵、焊接煙塵等是否被清理干凈。

2.4 液態(tài)環(huán)氧自動化噴涂

根據(jù)SP-9888材料廠家推薦，待噴表面溫度需要保持在15~60 ℃（基材表面溫度不宜過高，否則再噴涂時間過短，補漆操作時間緊張），噴涂工藝參數(shù)（噴涂盤旋轉(zhuǎn)速度、涂料供給流量、噴涂往返行程寬度、噴涂時間等）通過PQT或PPT試驗最終確定并由計算機直接控制。施工期間，以正常鋪管為主，鋪管效率穩(wěn)定，鋪管作業(yè)線流水線上的焊接、焊道檢驗以及節(jié)點涂覆均進行高效率作業(yè)，節(jié)點內(nèi)防腐設(shè)備可以按照設(shè)定好的程序?qū)γ總€節(jié)點進行連續(xù)噴涂作業(yè)。當(dāng)海況較差或者遇到一些特殊情況不得不進行緩慢鋪設(shè)時，節(jié)點內(nèi)部防腐需要相應(yīng)降低噴涂效率，與鋪管效率相匹配。

高轉(zhuǎn)速噴盤通過前后移動可以達到的噴涂區(qū)域?qū)挾燃s為200 mm（基于cutback為60 mm并且不超過粗化的搭接區(qū)域），考慮到噴涂后可能需要局部修補，因此正常噴涂厚度設(shè)計為500~1 000 μm，需要留一定的厚度余量（一般為500 μm），涂層最厚不超過1 500 μm，噴涂厚度通過計算機軟件加以控制。

如果發(fā)現(xiàn)局部噴涂不充分，操作人員可以通過調(diào)整噴涂小車位置對該區(qū)域進行重新噴涂或者對整個節(jié)點進行噴涂。但是需要注意：重新噴涂需要在最大再噴涂間隔時間范圍內(nèi)進行，最大再噴涂時間間隔由材料自身性能決定，一般材料生產(chǎn)商會提供推薦值，比如涂層周圍環(huán)境溫度為30 ℃時，SP-9888液態(tài)環(huán)氧材料的最大再噴涂時間間隔為2.4 h，而當(dāng)環(huán)境溫度為60 ℃時，最大再噴涂時間間隔縮短至25 min。

2.5 最終檢查

通過內(nèi)防腐小車上的可360°旋轉(zhuǎn)的攝像頭，噴涂操作人員和防腐QC人員對噴涂后的表面情況進行目視檢測，核實cutback、焊縫區(qū)域以及搭接區(qū)域（至少25mm）是否被完全覆蓋，是否存在肉眼可見的針孔缺陷，噴涂區(qū)域是否超過粗化的搭接區(qū)域。如果噴涂區(qū)域超出粗化的搭接區(qū)域很少或者有零散的噴涂點出現(xiàn)在未粗化的管體涂層上，在不影響節(jié)點補口整體內(nèi)防腐涂層質(zhì)量的前提下是可以接受的。同時要檢查標(biāo)記的節(jié)點編號，這些視頻和照片資料存檔并提交給業(yè)主存檔。目視檢查結(jié)果需要被噴涂操作人員以及防腐QC人員接受，并記錄在施工日報中。

三、LE涂層用施工設(shè)備

LE自動化噴涂工藝需要進行噴砂、焊后外觀檢驗和噴涂等操作，焊后外觀檢驗設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單，主要對噴砂系統(tǒng)和專門設(shè)計的自動化噴涂設(shè)備進行如下介紹。

3.1 噴砂設(shè)備和焊道檢驗設(shè)備

主要包括2臺空壓機（一用一備）、1套空氣干燥設(shè)備、1臺氣罐、2套氣體準備系統(tǒng)（調(diào)節(jié)最終的噴砂氣體壓力）、2套噴砂回收系統(tǒng)（噴砂&砂粒回收、噴砂頭和管線）；1套便攜式噴砂機，結(jié)構(gòu)簡單，噴砂氣壓壓力較低，只能用于輕度噴砂，主要用來清掃灰塵和清除新生浮銹，一般用于焊道切口后的內(nèi)部噴砂除浮銹；1套轉(zhuǎn)管系統(tǒng)，包括2套轉(zhuǎn)動滾輪、1個液壓動力站和1個中控設(shè)備，見圖4；由于海管鋪管對施工效率要求較高，因此噴砂系統(tǒng)經(jīng)常使用轉(zhuǎn)管設(shè)備，以提高噴砂效率。本項目用到的外觀檢驗設(shè)備較為簡單，僅有內(nèi)窺鏡，見圖5?？傮w來說，管端噴砂系統(tǒng)均為常規(guī)設(shè)備，噴砂效果良好，但是占用的空間較大。

圖 4 轉(zhuǎn)管設(shè)備

3.2 自動化噴涂小車

節(jié)點內(nèi)部噴涂在海管內(nèi)部進行，依據(jù)海管直徑選擇相應(yīng)規(guī)格的全自動化噴涂設(shè)備，噴涂小車集成了多個功能模塊，見圖5。包括爬行動力單元，為內(nèi)防腐小車提供爬行動力；電池組，為爬行、清理、噴涂等功能模塊提供電力；離心式拋丸清理機構(gòu)，清理待噴涂表面的灰塵、小顆粒焊接飛濺及其他附在待噴涂表面的雜物等；真空回收單元，回收噴出的砂粒；噴涂單元，負責(zé)按照設(shè)定的程序進行噴涂；檢查設(shè)備，由攝像系統(tǒng)組成，主要用于內(nèi)防腐小車定位、噴涂前后的表面檢查、節(jié)點編號檢查等。

圖 5 根部焊道檢驗設(shè)備

內(nèi)防腐小車的電池需要定時更換或充電，噴砂磨料和液態(tài)環(huán)氧材料也需要根據(jù)消耗情況及時添加。以36英寸內(nèi)防腐設(shè)備為例，需要每12 h或者每50個節(jié)點出來更換一次電池。每次內(nèi)防腐小車退出海管后都要做標(biāo)定檢查，執(zhí)行一個完整的噴涂程序，記錄所噴出涂料的總質(zhì)量以及涂料混合比例（環(huán)氧涂料按照體積計算），以保證和驗證設(shè)備運行的穩(wěn)定性和精確度。另外，標(biāo)定檢查之后，需要確認液態(tài)環(huán)氧和固化劑是否超過材料廠家所推薦的最高溫度，使用在標(biāo)定有效期內(nèi)的測溫探針測量每種材料的實際溫度。液態(tài)環(huán)氧最高溫度為65 ℃，固化劑最高溫度為45 ℃，所有的測試信息都要記錄在內(nèi)防腐小車退出報告中。另外需要檢查鋼砂磨料的狀態(tài)，每次給內(nèi)防腐小車充電或更換電池時檢查鋼砂磨料的狀態(tài)，主要檢查磨料的規(guī)格是否有明顯減小，看磨料是否被水或者油脂物質(zhì)所污染，如果發(fā)現(xiàn)異常，需要更換磨料。如果控制信號丟失或者設(shè)備故障等原因，導(dǎo)致內(nèi)防腐小車無法正常爬行，需要啟動應(yīng)急鎖定功能，等待救援小車援救。

3.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要包括：1臺主機、1套可顯示模擬動畫的控制程序、若干個顯示屏、1個外觀檢驗設(shè)備控制系統(tǒng)，對講機1臺（可與管端內(nèi)部預(yù)噴砂工作站以及內(nèi)防腐小車維修站人員進行溝通，如傳達操作指令或者確認一些操作信息等），這些設(shè)備集中于集裝箱內(nèi)，見圖6。由經(jīng)驗豐富的領(lǐng)隊對所有施工動作進行管控。

圖 6 內(nèi)防腐設(shè)備控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要功能包括：①觀察各工作區(qū)的作業(yè)情況，包括甲板區(qū)的噴砂工作，作業(yè)線0-1站的內(nèi)防腐設(shè)備維保工作及設(shè)備功能性測試工作等；②發(fā)出控制信號并控制焊道背面外觀檢驗動作和噴涂小車的動作（爬行、噴砂、清理砂粒、噴涂、噴涂后外觀檢驗）。

四、結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

本項目是我公司承攬的首個帶有節(jié)點內(nèi)防腐施工的國際鋪管工程，該項目為節(jié)點內(nèi)防腐技術(shù)在國內(nèi)海管項目中應(yīng)用積累了豐富的施工管理經(jīng)驗，但是也發(fā)現(xiàn)了當(dāng)前國際上節(jié)點內(nèi)防腐施工技術(shù)存在的不足：①國際項目中一般不對內(nèi)防腐涂層加速固化并進行厚度、漏點等檢測，僅通過嚴格的過程控制來保證涂層質(zhì)量，涂層質(zhì)量評判方法主要由經(jīng)驗豐富的噴涂操作人員和防腐QC人依靠噴涂設(shè)備上的內(nèi)窺鏡進行外觀檢查，雖然這種涂層質(zhì)量控制方法獲得了沙特阿美及其他一些國家業(yè)主的認可，但是存在一定的主觀性；②節(jié)點內(nèi)防腐設(shè)備較為復(fù)雜，施工過程中設(shè)備穩(wěn)定性和控制信號穩(wěn)定性需要嚴格控制，并需要在每次噴涂之前和之后分別對內(nèi)防腐設(shè)備的運行進行測試，一定程度上影響施工效率。

4.2 建議

國內(nèi)少數(shù)公司已經(jīng)具有國產(chǎn)的自動化噴涂設(shè)備，但是缺少在海管施工工況下對噴涂質(zhì)量穩(wěn)定性的大量驗證，如果要使該技術(shù)在國內(nèi)實現(xiàn)廣泛的工程應(yīng)用，需要探索科學(xué)合理可靠的液態(tài)環(huán)氧涂層質(zhì)量保證措施或者研發(fā)新的涂層質(zhì)量檢測方法，并做充分的驗證。建議再從這些方面加強過程控制：①管端表面處理環(huán)節(jié)，噴砂設(shè)備占用較大的船舶空間，一般會增加設(shè)備布置難度，建議使用或研發(fā)體積更小的噴砂設(shè)備；②焊接完成后，建議內(nèi)窺鏡與激光掃查聯(lián)合使用，有利于獲取更加精確的表面狀態(tài)信息，有利于判斷表面的可噴涂性；③對于不可噴涂的表面狀態(tài)，建議使用修磨設(shè)備，避免切口而嚴重影響鋪管效率；④焊道在管端噴砂結(jié)束完成，建議強化內(nèi)防腐設(shè)備上的清理功能，更好地保證焊道區(qū)域的粗糙度；⑤建議使用封底焊接質(zhì)量較高的焊接工藝，如鎢極氬弧焊或STT（表面張力過渡）自動焊或CMT（冷金屬過渡）等，盡可能保證焊后內(nèi)部表面的平整性。

五、夢能服務(wù)與支持

1、免費樣品

如果您對我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請樣品試用，請與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項目：驗證油漆配套的可行性、檢驗附著力、效果圖與實際顏色的色差。

用于維修項目：驗證與舊涂層的兼容性。

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申請用量：在1KG以內(nèi)免費送貨上門。

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3、服務(wù)團隊

夢能對技術(shù)服務(wù)團隊始終進行一系列的標(biāo)準化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會對技術(shù)服務(wù)人員進行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進的涂裝檢驗儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時間期限進行定期校驗，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購買通道

零售：購買50kg以內(nèi)，線上購買，抖店直接下單購買。

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