论文部分内容阅读
[摘 要]介绍了管道防腐层补片材料密封性试验方法的建立及其在补伤技术比选研究中的应用情况。通过密封性能试验，考察了3中不同的补片材料（粘弹体、冷缠带和补伤片）在2种常用防腐层上（环氧粉末、3LPE）的实际密封情况，通过详实的数据表征了补片材料防腐性能的差异，分析了密封不严的原因。该试验方法对补片材料的选择具有明确的指导作用，技术可行性和可靠性强。
[关键词]防腐层，密封性能，补片材料
中图分类号：TL214+.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0018-02
油气管道防腐层防腐是管道防腐工作的重要环节，防腐层的质量、尤其是防腐层补伤质量的优劣直接关系到整条管线的安全和寿命。埋地管道的腐蚀穿孔事故多发生在补伤和弯曲部位。据调查，45%管道损失是由管道外侧腐蚀引起的，补伤部位的失效更是占到外侧腐蚀失效的绝大部分。当前，施上现场补伤质量检测项目主要包括外观、厚度、检漏、剥离强度等常规项目。在某种程度上不能体现补口的实际质量。而仅自的SY/T 0073-1993《管道防腐层补片材料试验方法标准》只是提供了一种确定钢管防腐层补片材料密封性能的加速试验方法，对目前应用较多的补片材料（补伤片、粘弹体、冷缠带）与3LPE和双层环氧防腐层的密封性问题，目前在国内外均没有具体的试验数据。因此，有必要通过实验的方法完善补片材料的性能数据，为管道防腐施工提供合理、科学、快速选择补伤材料以及补伤工艺的方法和手段。
1、密封试验程序
在试件的防腐层（环氧粉末、3LPE）上制造人为缺陷孔，然后用不同的材料（补伤片、粘弹体、冷缠带）进行补伤。把带有补伤片的试件悬挂在一种低电阻率的碱性电解质溶液中，试件分别与一个镁阳极相连。除补伤片边界外，试件浸在电解质溶液中的其余部分均绝缘密封，认为电流的唯一通路是补伤片的边界。通过测量补伤区的电流，即可对比出补片材料的密封性能。
2、实验步骤
2.1 试件的准备
（1）选用直径为25mm、长度为300mm左右的钢管，表面涂敷防腐层。
（2）在试件顶端下面13mm处钻一直径为5mm的孔或螺纹孔，供螺钉连接导线。
（3）在试件顶端下面20mm处钻一贯通管子两壁的直径为6mm的孔，其轴线垂直于连接线孔。用一直径约为5mm的木定位销钉穿过销钉孔，把试件支撑在试验容器盖板上（见图1）。
（4）在防腐层上制作人为缺陷孔，孔径13mm，并露出金属表面。一个试件制备3个人为缺陷孔，并使其位于一条垂线上，钻孔位置见图1。
（5）补伤片为25mm×25mm的正方形。为使补伤片能均匀、对称地盖住人为缺陷孔的四周，在损伤处轻微划线，以保证补伤片与原防腐层的最小搭接宽度为6mm（人为缺陷孔周边到补伤片各边长中点的距离）。划线时注意使每一补伤片的上、下两边处于水平位置。
（6）试件底端应使用绝缘材料堵塞密封，密封好的试件如图2所示。试件应在室温下至少进行12h的状态调节，然后浸在电解质溶液中，测试端部漏失电流，其数值应限制在1μA以内。
2.2 安装试验装置
镁阳极与试件的连接方式，试件补伤面应朝外。当所有试件都悬挂在容器中后，把室温下的电解质溶液倒入容器，直到高出最上边一个补伤片32mm为止。在该液位做出标记。整个试验期间，通过添加蒸馏水或软化水维持这个液位。
2.3 测试
测试数据包括电流最小的试件与电解质溶液之间的电位（相对于饱和铜/硫酸铜参比电极），电解质溶液的pH值、温度、电阻率和补伤片电流（微安值）。
当某试件能测出1μA或更大的电流时，从容器中取出该试件，不应碰到试件悬挂孔边沿，用室温下的蒸馏水或软化水慢慢地冲洗试件，除去导电膜，然后缓慢地把该试件重新插入电解质溶液。检测试件上每一补伤片浸入过程中电流的变化，若存在差值，则此差值即是通过该补伤片的漏失电流。
三、密封性试验结果及其分析
本试验中采用国内管道施工中最常用的环氧粉末和3LPE作为主体防腐层，选用补伤片、冷缠带和粘弹体作为补片材料。采用含氯化钠、碳酸钠、硫酸钠各1%的溶液作为电解质溶液，pH值11，镁阳极开路电位-1.43V（相对于饱和硫酸铜溶液），定期测量每个防腐管上3个不同位置的漏失电流值。
3.1 密封性试验结果
（1）环氧粉末防腐层补伤材料的密封性
采用加强级环氧粉末防腐层，厚度为500微米，补片材料采用粘弹体。粘弹体本身是一种新型的高性能粘弹性聚烯烃材料，兼具固体胶粘材料和液体胶粘材料的双重特性，补伤操作时直接黏覆在钢管破损处，无需底漆。其密封性能如图3所示。我们发现粘弹体与环氧粉末防腐层之间的密封效果较差，试验时间超过5个月后，该补片的漏失电流达到11μA，8个月后，漏失电流已超过90μA。
（2）3LPE防腐层补片材料的密封性能
采用普通级3LPE防腐层，厚度为1.8mm，补片材料分别为粘弹体、冷缠带和补伤片。其密封性能数据如下图2，3，4所示。通过试验数据可以看出三种补片材料均能很好地粘附在3LPE防腐层上，但粘弹体的密封效果略差于冷缠带和补伤片。
四、密封性能试验方法评价
（1）试验结果可靠性强，将不同类补片材料在相同试验条件下进行对比试验，影响因素少。
（2）方法适用性强，适用于套/带状补片材料的密封性检测。
（3）可操作性强，简便易行。
（4）该密封性试验方法可作为管道补片材料选型的推荐试验方法。
参考文献
[1] G 55 07 Standard Test Method for Evaluating Pipeline Coating Patch Materials
[2] SY/T 0073-1993管道防腐层补片材料评价试验方法标准
[3] 刘文军，梁一彪.封性试验方法在补口技术比选中的应用，油气储运，2003。22（5）38～42。
基金项目
河北省教育厅科研课题《管道防腐层补伤材料性能试验方法研究》（Z2100237）。
作者简介
牛益民（1980—），女，河北石油职业技术学院管道工程系讲师，研究方向：建筑施工技术。
[关键词]防腐层，密封性能，补片材料
中图分类号：TL214+.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0018-02
油气管道防腐层防腐是管道防腐工作的重要环节，防腐层的质量、尤其是防腐层补伤质量的优劣直接关系到整条管线的安全和寿命。埋地管道的腐蚀穿孔事故多发生在补伤和弯曲部位。据调查，45%管道损失是由管道外侧腐蚀引起的，补伤部位的失效更是占到外侧腐蚀失效的绝大部分。当前，施上现场补伤质量检测项目主要包括外观、厚度、检漏、剥离强度等常规项目。在某种程度上不能体现补口的实际质量。而仅自的SY/T 0073-1993《管道防腐层补片材料试验方法标准》只是提供了一种确定钢管防腐层补片材料密封性能的加速试验方法，对目前应用较多的补片材料（补伤片、粘弹体、冷缠带）与3LPE和双层环氧防腐层的密封性问题，目前在国内外均没有具体的试验数据。因此，有必要通过实验的方法完善补片材料的性能数据，为管道防腐施工提供合理、科学、快速选择补伤材料以及补伤工艺的方法和手段。
1、密封试验程序
在试件的防腐层（环氧粉末、3LPE）上制造人为缺陷孔，然后用不同的材料（补伤片、粘弹体、冷缠带）进行补伤。把带有补伤片的试件悬挂在一种低电阻率的碱性电解质溶液中，试件分别与一个镁阳极相连。除补伤片边界外，试件浸在电解质溶液中的其余部分均绝缘密封，认为电流的唯一通路是补伤片的边界。通过测量补伤区的电流，即可对比出补片材料的密封性能。
2、实验步骤
2.1 试件的准备
（1）选用直径为25mm、长度为300mm左右的钢管，表面涂敷防腐层。
（2）在试件顶端下面13mm处钻一直径为5mm的孔或螺纹孔，供螺钉连接导线。
（3）在试件顶端下面20mm处钻一贯通管子两壁的直径为6mm的孔，其轴线垂直于连接线孔。用一直径约为5mm的木定位销钉穿过销钉孔，把试件支撑在试验容器盖板上（见图1）。
（4）在防腐层上制作人为缺陷孔，孔径13mm，并露出金属表面。一个试件制备3个人为缺陷孔，并使其位于一条垂线上，钻孔位置见图1。
（5）补伤片为25mm×25mm的正方形。为使补伤片能均匀、对称地盖住人为缺陷孔的四周，在损伤处轻微划线，以保证补伤片与原防腐层的最小搭接宽度为6mm（人为缺陷孔周边到补伤片各边长中点的距离）。划线时注意使每一补伤片的上、下两边处于水平位置。
（6）试件底端应使用绝缘材料堵塞密封，密封好的试件如图2所示。试件应在室温下至少进行12h的状态调节，然后浸在电解质溶液中，测试端部漏失电流，其数值应限制在1μA以内。
2.2 安装试验装置
镁阳极与试件的连接方式，试件补伤面应朝外。当所有试件都悬挂在容器中后，把室温下的电解质溶液倒入容器，直到高出最上边一个补伤片32mm为止。在该液位做出标记。整个试验期间，通过添加蒸馏水或软化水维持这个液位。
2.3 测试
测试数据包括电流最小的试件与电解质溶液之间的电位（相对于饱和铜/硫酸铜参比电极），电解质溶液的pH值、温度、电阻率和补伤片电流（微安值）。
当某试件能测出1μA或更大的电流时，从容器中取出该试件，不应碰到试件悬挂孔边沿，用室温下的蒸馏水或软化水慢慢地冲洗试件，除去导电膜，然后缓慢地把该试件重新插入电解质溶液。检测试件上每一补伤片浸入过程中电流的变化，若存在差值，则此差值即是通过该补伤片的漏失电流。
三、密封性试验结果及其分析
本试验中采用国内管道施工中最常用的环氧粉末和3LPE作为主体防腐层，选用补伤片、冷缠带和粘弹体作为补片材料。采用含氯化钠、碳酸钠、硫酸钠各1%的溶液作为电解质溶液，pH值11，镁阳极开路电位-1.43V（相对于饱和硫酸铜溶液），定期测量每个防腐管上3个不同位置的漏失电流值。
3.1 密封性试验结果
（1）环氧粉末防腐层补伤材料的密封性
采用加强级环氧粉末防腐层，厚度为500微米，补片材料采用粘弹体。粘弹体本身是一种新型的高性能粘弹性聚烯烃材料，兼具固体胶粘材料和液体胶粘材料的双重特性，补伤操作时直接黏覆在钢管破损处，无需底漆。其密封性能如图3所示。我们发现粘弹体与环氧粉末防腐层之间的密封效果较差，试验时间超过5个月后，该补片的漏失电流达到11μA，8个月后，漏失电流已超过90μA。
（2）3LPE防腐层补片材料的密封性能
采用普通级3LPE防腐层，厚度为1.8mm，补片材料分别为粘弹体、冷缠带和补伤片。其密封性能数据如下图2，3，4所示。通过试验数据可以看出三种补片材料均能很好地粘附在3LPE防腐层上，但粘弹体的密封效果略差于冷缠带和补伤片。
四、密封性能试验方法评价
（1）试验结果可靠性强，将不同类补片材料在相同试验条件下进行对比试验，影响因素少。
（2）方法适用性强，适用于套/带状补片材料的密封性检测。
（3）可操作性强，简便易行。
（4）该密封性试验方法可作为管道补片材料选型的推荐试验方法。
参考文献
[1] G 55 07 Standard Test Method for Evaluating Pipeline Coating Patch Materials
[2] SY/T 0073-1993管道防腐层补片材料评价试验方法标准
[3] 刘文军，梁一彪.封性试验方法在补口技术比选中的应用，油气储运，2003。22（5）38～42。
基金项目
河北省教育厅科研课题《管道防腐层补伤材料性能试验方法研究》（Z2100237）。
作者简介
牛益民（1980—），女，河北石油职业技术学院管道工程系讲师，研究方向：建筑施工技术。