環(huán)氧玻璃鋼防護(hù)層施工規(guī)程

概述管道敷設(shè)的過程中經(jīng)常遇到穿越地段，如公路穿越、山體穿越及河流穿越等等，而這些地段往往是多砂石巖層地帶，地質(zhì)條件非常惡劣，穿越管道特殊性造成管道維修成本和難度加大，因此對(duì)管道防腐產(chǎn)品要求很高。目前管道防腐主體材料是擠壓聚乙烯三層結(jié)構(gòu)（3PE）。管道建設(shè)過程中時(shí)有需要穿越山體、河流、道路等障礙物，國(guó)內(nèi)外大量的穿越工程實(shí)例表明，一般地段的穿越對(duì)防腐層的破壞相對(duì)較少，但是遇到多砂石巖層地段，由于PE硬度不夠，經(jīng)常出現(xiàn)管體3PE防腐層劃傷露鋼，補(bǔ)口材料翹邊、劃破甚至脫落的現(xiàn)象，無法很好地滿足防腐要求，嚴(yán)重危害管道的建設(shè)和使用安全。管道定向鉆穿越過程中如何保護(hù)防腐層一直以來都是管道施工建設(shè)領(lǐng)域的一個(gè)難題，也是當(dāng)前急需解決的一個(gè)主要問題。新型環(huán)氧玻璃鋼的研制成功很好地解決了這個(gè)問題，下面介紹新型環(huán)氧玻璃鋼材料的性能特點(diǎn)以及在定向鉆穿越工程中的應(yīng)用。環(huán)氧玻璃鋼的研發(fā)環(huán)氧玻璃鋼材料是為了解決穿越工程中出現(xiàn)的3PE防腐層劃傷，補(bǔ)口材料翹邊、刮破甚至脫落問題而具有針對(duì)性地開發(fā)的一種防護(hù)產(chǎn)品。環(huán)氧玻璃鋼是由改性環(huán)氧樹脂膠黏劑和玻璃纖維增強(qiáng)材料通過二者之間的界面復(fù)合而形成的低壓成型材料，集合了環(huán)氧樹脂膠黏劑和玻璃纖維的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度高，電絕緣性好，硬度高，耐劃耐磨［1］，抗沖擊性能強(qiáng)，成型簡(jiǎn)單，耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕［2］，環(huán)氧玻璃鋼與PE的粘接力好，不會(huì)出現(xiàn)脫落，既能抵抗管道在穿越過程外部的摩擦沖擊，又能保護(hù)里層防腐層。2．1環(huán)氧玻璃鋼復(fù)合材料制備所用原料環(huán)氧玻璃鋼所用原料有環(huán)氧樹脂、增強(qiáng)用玻璃纖維、固化劑、增韌劑、稀釋劑及填料。環(huán)氧樹脂：主要起粘結(jié)固化的作用，具有很高的粘結(jié)性能、較低的固化收縮性、優(yōu)良的韌性（已固化環(huán)氧樹脂的韌性比已固化酚醛樹脂的韌性約大7倍）、良好的耐蝕性能（在已固化的環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中，含有穩(wěn)定的苯環(huán)、醚鍵及脂肪羥基，因而具有良好的耐酸、堿侵蝕性能）、良好的工藝性能（環(huán)氧樹脂可與多種樹脂互溶，易溶于乙醇、丙酮、甲苯等溶劑中，易在常溫下固化成型）、優(yōu)良的物理機(jī)械性能。環(huán)氧樹脂是含環(huán)氧基團(tuán)的許多種樹脂的泛稱，采用雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51，其環(huán)氧值在0.48?0.54。玻璃纖維：在復(fù)合材料中起增加強(qiáng)度的作用，制備環(huán)氧玻璃鋼采用無堿玻璃纖維布，無堿玻璃纖維的耐水性比有堿玻璃纖維優(yōu)良。固化劑：不同種類的環(huán)氧樹脂固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂與玻璃纖維復(fù)合材料的性能影響較大。選用的固化劑為芳香胺類低毒環(huán)保型環(huán)氧樹脂固化劑，該固化劑摻量低，在低溫及潮濕環(huán)境下可以和環(huán)氧樹脂發(fā)生反應(yīng)，交聯(lián)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使環(huán)氧樹脂充分固化。增韌劑：使固化后的材料具有一定的韌性。填料：耐磨填料的加入可以降低樹脂收縮性，降低固化時(shí)的放熱效應(yīng)和熱膨脹系數(shù)，提高粘結(jié)性并改善機(jī)械性能。2．2性能指標(biāo)環(huán)氧玻璃鋼材料由環(huán)氧樹脂和玻璃纖維布組成，其性能指標(biāo)應(yīng)符合中圈石油集團(tuán)股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY1477—2012《定向鉆穿越外涂層技術(shù)規(guī)范》

的要求，其中玻璃纖維布應(yīng)滿足表1的要求，環(huán)氧樹脂應(yīng)滿足表2的要求，環(huán)氧玻璃鋼涂層性能應(yīng)滿足表3的要求。叢i破璃纖維布技術(shù)指標(biāo)] 項(xiàng)目指擁試驗(yàn)方法單位面積質(zhì)斑“gTm'32OC-300「；B/T9914.>—2001含朮率（質(zhì)卅分?jǐn)?shù)“號(hào)530GB7T9914.1—2(X)1磁金図氧化物含械（質(zhì)魅分?jǐn)?shù)"％ 1小8GIVT1549—2(X)8叫燃?Stitt質(zhì)笊分載”碌^0.20CB/r9914.2—2供)1織物密度/（根，詢經(jīng)向】葉1C；B/T76K9.2—2(W)i緯向K)事1備海執(zhí)h標(biāo)砸為JWT?-2（）02t無碑璇璃纖維佛表2環(huán)軋魅脂技術(shù)描搐頂目描標(biāo)試臉方法環(huán)W曲體含fit（質(zhì)ftt分?jǐn)?shù)“喘^95GIVT1725—20()7巒度/（曠蝕1」）1.40?!53GB/T"50—2007黏度/5與7）5(XXI-10000GB/T1723—1993續(xù)表2項(xiàng)目指標(biāo)h試驗(yàn)方法1周化ftfK/tg5“}LM-^1.05GB/T6750—20()7mPaa)300*3000GH/T"23 1酣3涂層襯膠時(shí)iXl/minC1K/T12007.7—2(X)8干燥時(shí)間州衷干(；B/T1778-1989實(shí)干=￡8抗i駕曲無製紋'無漏點(diǎn)SY/T0115—2005附錄E抗沖擊力=8SY/T0315—2005附錄F冊(cè)氏DKJS/HDr鼻帥(；IVT241L—2(X)8備注[執(zhí)行標(biāo)淮為Q/SY2科一2012〈運(yùn)向鉆穿越管道外涂心技術(shù)規(guī)范齊側(cè)試淋度為彩覽

表3環(huán)氧玻瑚鋼涂層技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目摘標(biāo)試驗(yàn)方法巴柯爾覦歴^30(；EJ/T3K54—2f)O5砂箱試驗(yàn)「他次）辿緣無翅邊Q/SYU77—2012附錄B耐劃ffi(50kg)/^n電500SY/T4H7—2fK)7finite肝')SY/T0315—2(1)5附隸I抗「彎曲無裂蹴SY/T0315—2W5附融K對(duì)PE粘結(jié)強(qiáng)度八1円鼻「5Q/SY1477—21)12附錄4備注!執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為Q/SY1477-外涂毘技術(shù)規(guī)范孰測(cè)試蠱度溝加1空追向鉆穿越背道230環(huán)氧玻璃鋼的施工工藝環(huán)氧玻璃鋼采用現(xiàn)場(chǎng)單管涂敷，管道焊接后再進(jìn)行補(bǔ)口的作業(yè)程序，從而完成穿越管道環(huán)氧玻璃鋼外護(hù)層的整體包覆。環(huán)氧玻璃鋼施工工藝按照施工環(huán)境條件有二布五油、三布六油及四布七油三種工藝。二布五油即為環(huán)氧樹脂（表干）+環(huán)氧樹脂+玻璃布+環(huán)氧樹脂+玻璃布+環(huán)氧樹脂（表干）+環(huán)氧樹脂。3．1環(huán)氧玻璃鋼單管涂敷施工采用環(huán)氧玻璃鋼涂敷纏繞施工設(shè)備，在專用作業(yè)平臺(tái)上一次完成單管涂敷，施工工藝流程見圖1。理人両楸糙出址川——沼徙牝空亙拉毛或鎖砂rr毛M；左聞繰仝址理—H'吸主器呪或斥幣空％畋扌-1JPE喪血1&化處問! ■ hi犬跆烘紡滌艇站工陽(yáng)社閒需"| ?]機(jī)械噴諭誡戶]建列離層叢計(jì)玻瑞纖綻袂第期境 梏用戦擁?yè)?jù)繞機(jī)在返2貳C^HtfrQ：*rfelTflU 肌臧臨頼或正匸濟(jì)制涂層良干i徐敷血揑耳飆樹脂| !機(jī)械|唸涂啞氏E犒軸圖1環(huán)氧玻璃鋼單管涂數(shù)工些謊程聚乙烯（PE）防腐層表面粗糙化處理：為了增加環(huán)氧樹脂對(duì)鋼管PE層的粘結(jié)面積和潤(rùn)濕性，采用安裝在作業(yè)平臺(tái)上的行走式交叉電動(dòng)鋼絲輪，一次完成對(duì)可旋轉(zhuǎn)鋼管表面PE層的拉毛處理；或采用手動(dòng)噴砂方式，將鋼管表面PE層打毛。要求鋼管PE層表面無連續(xù)光滑表面。PE表面除塵處理：將吸塵器與電動(dòng)鋼絲輪同時(shí)安裝在行走式小車上，采用先拉毛后吸塵的方式，去除PE表面的灰塵，同時(shí)減少對(duì)空氣的污染。當(dāng)采用噴砂方式進(jìn)行打毛處理時(shí)，可采用壓縮空氣對(duì)PE表面進(jìn)行吹掃。要求PE表面無浮塵，可見PE本色。聚乙烯(PE)表面極化處理：為了增加聚乙烯表面的極性，提高環(huán)氧樹脂的粘結(jié)性，將火焰加熱器跟隨在電動(dòng)鋼絲輪之后，對(duì)拉毛除塵后的聚乙烯表面進(jìn)行火焰極化處理。加熱溫度控制在60?80°C，接觸式測(cè)溫儀全程控制，若加熱溫度過高，聚乙烯炭化，影響防腐質(zhì)量。底層環(huán)氧樹脂涂敷：鋼管聚乙烯表面進(jìn)行極化處理后，立即進(jìn)行底層環(huán)氧樹脂的涂敷。將環(huán)氧樹脂從12點(diǎn)位置(即管道頂部位置)淋下，采用排刷或輥輪進(jìn)行涂敷，要求涂敷均勻，無漏涂，厚度約為200pm，涂敷過程中采用濕膜測(cè)厚儀進(jìn)行控制。玻璃纖維交叉浸涂纏繞：底層環(huán)氧樹脂涂層表干后，進(jìn)行玻璃纖維的浸涂纏繞。具體為將環(huán)氧樹脂攪拌均勻，采用比例泵將A、B組分打入浸漬槽。行走式玻璃纖維纏繞裝置使玻璃纖維通過浸漬槽浸潤(rùn)環(huán)氧樹脂，然后交叉螺旋纏繞在鋼管表面，纏繞過程由電腦控制自動(dòng)完成，行走小車往復(fù)2次完成雙層玻璃纖維的纏繞，玻璃纖維纏繞見圖2。要求纏繞搭接均勻，無皺褶，無鼓泡；管端預(yù)留l50mm不纏繞。環(huán)氧樹脂涂敷：玻璃布包覆完成后，采用機(jī)械或手工涂刷的方式進(jìn)行環(huán)氧樹脂涂覆，要求涂敷均勻，厚度約為200pm。面層環(huán)氧樹脂涂敷：上一步的涂層表干后，在其表面涂敷一層環(huán)氧樹脂，以提高環(huán)氧玻璃鋼的耐劃傷性能。要求涂敷均勻，厚度約為200pm。3．2環(huán)氧玻璃鋼補(bǔ)口施工環(huán)氧玻璃鋼單管涂敷完成后，待管道焊接、探傷及穿越專用熱收縮帶補(bǔ)l：3完成后，再進(jìn)行補(bǔ)口部位的環(huán)氧玻璃鋼施工，施工工藝流程見圖3。管體環(huán)氧玻璃鋼搭接部位粗糙化處理：采用鋼絲刷將管體環(huán)氧玻璃鋼搭接部位打磨成粗糙面，以提高搭接部位的粘結(jié)強(qiáng)度。補(bǔ)口部位表面清潔處理：先用壓縮空氣對(duì)補(bǔ)口部位表面進(jìn)行吹掃，要求補(bǔ)口部位熱收縮帶及管體PE搭接區(qū)表面無浮塵。補(bǔ)口部位表面極化處理：為了增加聚乙烯表面的極性，提高環(huán)氧涂料的粘結(jié)性，采用火焰加熱器對(duì)補(bǔ)1：3部位管體PE搭接區(qū)表面進(jìn)行火焰極化處理。要求加熱溫度控制在60?80°C，接觸式測(cè)溫儀全程控制。底層環(huán)氧樹脂涂敷：補(bǔ)口部位表面極化處理后，立即進(jìn)行底層環(huán)氧樹脂的涂敷。將環(huán)氧樹脂從12點(diǎn)位置淋下，采用排刷或輥輪進(jìn)行涂敷，要求涂敷均勻，無漏涂，并與管體環(huán)氧玻璃鋼涂層相連接，涂層厚度約為200pm，涂敷過程中采用濕膜測(cè)厚儀進(jìn)行控制。環(huán)氧玻璃鋼包覆：底層環(huán)氧樹脂涂層表干后，進(jìn)行玻璃纖維布的包覆，玻璃纖維包覆前不需浸泡。具體施工順序?yàn)椋涸诒砀傻牡讓迎h(huán)氧樹脂涂層上再涂刷l層環(huán)氧樹脂，采用環(huán)向纏繞方式纏繞玻璃布，邊纏繞邊滾刷，搭接200mm，要求玻璃纖維布安裝過程中搭接平整、無皺褶、無鼓泡、無露白，按照設(shè)計(jì)工藝，重復(fù)此步驟，每層環(huán)向搭接處應(yīng)錯(cuò)開，與管體環(huán)氧玻璃鋼搭接寬度2l00mm。面層環(huán)氧樹脂涂敷：環(huán)氧樹脂涂層表干后，在其表面涂敷一層環(huán)氧樹脂，以提高環(huán)氧玻璃鋼的耐劃傷性能。要求涂敷均勻，厚度約為200pm。環(huán)氧玻璃鋼在穿越工程中的應(yīng)用實(shí)例工程地點(diǎn)位于河北省唐山市唐海。管道外徑為1016mm，施工時(shí)間為2012年7月。此地段屬于多巖石沙礫地帶，前期勘查表明，穿越地段為巖石層，地質(zhì)條件比較惡劣。以往同等地質(zhì)條件狀況下穿越經(jīng)驗(yàn)表明，如果3PE防腐層不加外保護(hù)，管道防腐層很容易被劃傷刮破。為保證管道使用安全，避免管道補(bǔ)口處防腐層被劃傷、脫落，該天然氣管道穿越工程的管道補(bǔ)口處采用專門針對(duì)管道穿越而開發(fā)

的環(huán)氧玻璃鋼產(chǎn)品。圖4中顯示的是補(bǔ)口處完全固化成型后的環(huán)氧玻璃鋼，圖5為拉拔強(qiáng)度及硬度檢測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明，43°C下，環(huán)氧玻璃鋼對(duì)PE拉拔強(qiáng)度為7.5MPa，巴氏硬度為41。唐山天然氣管道穿越工程經(jīng)過10h,—次性成功穿越。穿越后，環(huán)氧玻璃鋼保護(hù)層結(jié)構(gòu)完好無損。通過檢測(cè)，防腐層絕緣電阻率為1.7X105?m,表明在穿越過程中管道防腐層沒有被破壞，也充分體現(xiàn)了環(huán)氧玻璃鋼硬