直縫鋼管
摘要:結(jié)合國內(nèi)某銅管生產(chǎn)企業(yè)防腐生產(chǎn)線的建設(shè)方案，介紹了管道防腐生產(chǎn)工藝類型，論 述了外防腐生產(chǎn)線和內(nèi)涂層生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程及各工序的主要特點。介紹了防腐設(shè)備選型 及防腐生產(chǎn)線拋九除銹設(shè)備、中頻加熱裝直、FBE靜電涂覆系統(tǒng)、PE/PP涂覆系統(tǒng)等主要設(shè)備 的特點。該方案的設(shè)計緊密結(jié)合生產(chǎn)實際，提高了生產(chǎn)過程中的可靠性和安全性，確保生產(chǎn)正 常運行。
關(guān)鍵詞:管道防腐;生產(chǎn)工藝;防腐設(shè)備;先外后內(nèi)

國內(nèi)某大型鋼管生產(chǎn)企業(yè)，為了更好地發(fā)揮 技術(shù)、原料、地理、成本、政策等方面的優(yōu)勢，使之 具有較強的市場競爭能力，擬建一條內(nèi)涂和一條外防腐生產(chǎn)線。防腐生產(chǎn)線的建設(shè)，將會整體提 升企業(yè)的規(guī)模、技術(shù)和裝備水平、產(chǎn)品檔次，保持企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過相關(guān)技術(shù)人員的大量調(diào)研和現(xiàn)場實踐工作，提出了該鋼管廠防腐生產(chǎn)線建設(shè)方案。筆者就該建設(shè)方案、工藝布置及主要生產(chǎn)設(shè)備進行了介紹。

1建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案

1.1建設(shè)規(guī)模
目前，國內(nèi)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(nèi)涂層以天 然氣長輸管線為主。依據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀和正常年份下的市場需求預(yù)測，綜合考慮建設(shè)投資，并避免市場 過度競爭等因素，本方案確定內(nèi)涂層、外防腐的設(shè) 計年產(chǎn)能各為150 X 104平米。
1.2產(chǎn)品方案
(1)內(nèi)涂層產(chǎn)品方案。管徑。到φ1422 mm，鋼管長度8 -12.5 m，最大壁厚20.6 mm，內(nèi)涂層 類型為減阻型雙組份液體環(huán)氧，執(zhí)行標準為API RP 512和SY IT 6530-2002。
(2)外防腐產(chǎn)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(jié)環(huán)氧粉末、二層和三層聚乙烯/聚 丙烯。執(zhí)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(chǎn)工藝

2.1防腐類型
目前，國內(nèi)外主要的外防腐結(jié)構(gòu)有:單層和雙 層熔結(jié)環(huán)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(zhì)管道根據(jù)輸送介質(zhì)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(jīng)濟等不同情況，可 采用不同的外防腐結(jié)構(gòu)和材料，從而達到管道要 求的安全和可靠。內(nèi)涂層按作用可分為防腐型內(nèi)涂層和誡阻型 內(nèi)涂層。國內(nèi)以水泥沙漿、環(huán)氧粉末為主要涂層 材料的防腐型內(nèi)涂層在不同管徑的輸水管道中已 有多年的應(yīng)用歷史。目前，國內(nèi)外主要天然氣管 道普遍采用內(nèi)涂層減阻技術(shù)來降低摩阻，提高輸 量。經(jīng)過多年的應(yīng)用發(fā)展，內(nèi)涂層的涂料生產(chǎn)和施工技術(shù)日趨成熟。
2.2外防腐生產(chǎn)線
外防腐生產(chǎn)線工藝流程如圖1所示。

1)銅管預(yù)熱

鋼管在除銹前，表面必須干燥、無油，管體溫 度應(yīng)高于露點溫度5 攝氏度，如果低于露點溫度，則需
要預(yù)熱，預(yù)熱溫度為40 - 60 攝氏度。
(2)拋九除銹

鋼管在除銹前應(yīng)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(nèi)吹掃

利用壓縮空氣噴嘴伸入管內(nèi)，將管內(nèi)除銹后的 殘渣、鋼砂吹掃干凈，確保涂敷時不落入噴涂室內(nèi)。
(4)除銹檢測

除銹后的鋼管應(yīng)按照有關(guān)規(guī)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(xiàn)場焊接，管體兩端要求一定的預(yù) 留段，預(yù)留段長度根據(jù)設(shè)計要求選定，一般為100-150 mm。涂敷前按預(yù)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(yīng)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(huán)氧粉末底漆噴涂

單層環(huán)氧粉末、雙層環(huán)氧粉末、三層結(jié)構(gòu)層的底漆采用了具有良好附著力、抗陰極剝離等優(yōu)良防腐性能和力學(xué)性能的環(huán)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(shè)計確定。

(9)膠粘劑IPE擠出側(cè)纏繞

對于三層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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P(guān)E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(xù)作業(yè)，且管體兩端要求一定的預(yù)留段，因而在涂敷前必須按 照預(yù)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(xù)涂層，并剝?nèi)ヮA(yù)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(tài)， 不能與作業(yè)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(yù)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(jié)合。
(14 )涂層質(zhì)量檢驗
按有關(guān)規(guī)定進行針孔、剝離、厚度、沖擊等質(zhì)量檢測。
(15 )標識
對合格的成品管進行標識，包括涂層結(jié)構(gòu)、鋼管直徑、長度、生產(chǎn)單位及日期等。
2.3內(nèi)涂層生產(chǎn)線
內(nèi)涂層生產(chǎn)線工藝流程如圖2所示。

 

(1)預(yù)熱
鋼管在除銹前，內(nèi)表面必須干燥、無油，管體 溫度應(yīng)高于露點溫度5攝氏度，如果低于露點溫度，則需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度為40 - 50攝氏度。
(2)內(nèi)拋九除銹
鋼管在進行內(nèi)拋/噴丸處理前，應(yīng)去除內(nèi)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(zhì)量檢測
除銹后的鋼管應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定進行檢測以達到除銹等級的要求。
(4)切口
為了便于現(xiàn)場焊接，管體兩端要求一定的預(yù)留段，預(yù)留段長度根據(jù)設(shè)計要求選定，一般為50-80 mm。涂敷前按預(yù)留段寬度貼紙或涂刷可去除性涂料。

(5 )噴涂
鋼管內(nèi)表面和端部處理后應(yīng)立即進行噴涂。

(6)固化
鋼管經(jīng)過內(nèi)涂敷后，送人固化爐進行固化。

(7)內(nèi)涂層質(zhì)量檢驗
按照有關(guān)規(guī)定，對涂層質(zhì)量進行檢測。

(8)標識
對合格的成品管進行標識。
根據(jù)計算，完成150 x 104m2內(nèi)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(shè) 計產(chǎn)能要求。防腐生產(chǎn)能力計算見表l和表2。

3主要生產(chǎn)設(shè)備

3.1設(shè)備選型
通過大量工程技術(shù)人員的實際調(diào)研，并從生 產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備投資、生產(chǎn)成本等方面綜合考慮，確定防腐生產(chǎn)線的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備包括拋丸除銹設(shè)備、中頻加熱裝置、擠塑機等，全部機械設(shè)備均為國產(chǎn)。
內(nèi)涂層和外防腐生產(chǎn)線主要設(shè)備性能參數(shù)見 表3。

 

3.2主要生產(chǎn)設(shè)備特點 3.2.1拋九除銹設(shè)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(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)，拋丸器主要由葉輪、葉輪驅(qū)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(gòu)成，該機具有拋丸量大、葉輪使用壽命 長、更換方便等優(yōu)點。BE型滿幕簾流幕式自動調(diào)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(diào)節(jié)范 圍為200 mm。除塵設(shè)備由一級旋風(fēng)除塵器和二級脈沖反吹 式布袋除塵器組成，除塵器底部設(shè)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(zhuǎn)換成單相中頻電源;啟動采用它激轉(zhuǎn)自激形式的掃頻式零壓軟啟動方式，啟動 過程中頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電流電壓調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)自動跟蹤負載的變化;電路采用專門設(shè)計的恒功率控制路，在運行過程中自動監(jiān)視電壓及電流的變化情況，根據(jù)負載的變化自動輸出功率;采用數(shù)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(fā)熱電器元件進行冷卻，該裝置采用內(nèi)、外雙循環(huán)系統(tǒng)，用純水或蒸館水作為主循環(huán)冷卻介質(zhì)，采用普通水作為輔循環(huán) 冷卻介質(zhì)，不同管徑的鋼管生產(chǎn)時應(yīng)選用合理規(guī)格的感應(yīng)器。感應(yīng)器線圈由優(yōu)質(zhì)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(yīng)器安裝在高度可調(diào)整的支架上，可I采用紅外測溫設(shè)備監(jiān)測鋼管表面溫度，靜態(tài)精度±2% ，并通過和記錄儀的 信號連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲和處理。
3.2.3 FBE靜電涂覆系統(tǒng)
電暈式高壓靜電自動粉末噴槍的設(shè)計，滿足了在高溫環(huán)境狀態(tài)下對管道外部噴涂熱熔性環(huán)氧粉末的應(yīng)用。高壓靜電發(fā)生系統(tǒng)能產(chǎn)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(yīng)用時獲得較高的上粉率，滿足嚴格的工業(yè)設(shè)備安全標準，使用操作安全。模塊設(shè)計結(jié)構(gòu)便于日常清理和現(xiàn)場維護，多噴槍系統(tǒng)控制器安 裝在19#控制柜上，控制器對噴槍對應(yīng)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(nèi)調(diào)節(jié)，以改善電場強度以及獲得最佳的操作靈活性。該系統(tǒng)設(shè)有料位報警裝置、火焰報警裝置和二氧化碳滅火系統(tǒng)等多重保護。噴房采用不銹鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)安裝照明設(shè)備。粉末回收采用旋風(fēng)加濾芯的 型式，濾芯材料選用聚脂纖維+微孔鋁筒復(fù)合材 料，該產(chǎn)品對過噴粉末既有消除靜電功能又可反復(fù) 水洗。
3.2.4 PE/PP涂覆系統(tǒng)
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(wǎng)器濾除物料中可能存在的雜質(zhì)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(wǎng)器濾除物料中可能存在的雜質(zhì)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(qū)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(qū)域時因管端可能的下沉導(dǎo)致管頭容易出現(xiàn)氣泡，在此設(shè)置托管小車。

4結(jié)語

隨著我國在石油、化工、天然氣等行業(yè)的發(fā)展，管道建設(shè)的規(guī)模越來越大。與此同時，管道防腐也受到人們關(guān)注，并具有良好的應(yīng)用前景。管道防腐生產(chǎn)工藝方案有待于進一步探索，為管道行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更大的社會效益和經(jīng)濟效益。

河北龍馬鋼管制造股份有限公司

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