3PE防腐鋼管以其優(yōu)越的防腐性能在石油天然氣系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。陜氣進津高壓管道、外環(huán)線30公里高壓天然氣管道、陜京線地下儲氣庫122公里管線均選用的三層PE。 在3pe防腐鋼管構(gòu)造中,熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層構(gòu)成的涂膜,直接粘結(jié)鋼管表面,耐化學(xué)腐蝕性和抗陰極剝離功能良好;與中間層膠粘劑成化學(xué)粘結(jié),確保防腐層具有良好的粘結(jié)性。物膠粘劑與熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層生成化學(xué)鍵,使中間層與底層構(gòu)成良好的粘結(jié);與面層聚乙烯具有極好的親合作用。聚乙烯面層的作用是起機械維護作用,與二層構(gòu)造聚乙烯防腐層具有一樣的作用。3PE防腐鋼管具體結(jié)構(gòu)為: 第1層環(huán)氧粉末(FBE>100um),第二層膠粘劑(AD)170——250um,第三層聚乙烯(PE)2.5——3.7mm。
3pe防腐鋼管市場前景在三層結(jié)構(gòu)中,熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層的主要作用是:形成連續(xù)的涂膜,與鋼管表面直接粘結(jié),具有很好的耐化學(xué)腐蝕性和抗陰極剝離性能;與中間層膠粘劑的活性基團反應(yīng)形成化學(xué)粘結(jié),保證整體防腐層在較高溫度下具有良好的粘結(jié)性。中間層通常為共聚物粘結(jié)劑,其主要成分是聚烯烴,目前廣泛采用的是乙烯基共聚物膠粘劑。共聚物膠粘劑的極性部分官能團與熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層的環(huán)氧基團可以反應(yīng)生成氫鍵或化學(xué)鍵,使中間層與底層形成良好的粘結(jié);而非極性的乙烯部分與面層聚乙烯具有很好的親合作用,所以中間層與面層也具有很好的粘結(jié)性能。聚乙烯面層的主要作用是起機械保護與防腐作用,與傳統(tǒng)的二層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層具有同樣的作用。
首先在歐洲廣泛應(yīng)用,引進3PE涂敷作業(yè)和涂敷技術(shù),用于即將開工的陜京輸氣管道和庫鄯輸油管道的外防腐涂層。同年12月,由中石油基建局、管道局、四川石油設(shè)計院、西北管道指揮部專家聯(lián)合組團赴美國、意大利、土耳其等國考察3PE涂敷作業(yè)線。
在螺旋3PE防腐鋼管的使用和生產(chǎn)進程中,人類發(fā)明了很多的優(yōu)秀的焊接和生產(chǎn)的方法,大大促進了這一行業(yè)的穩(wěn)步快速的發(fā)展,同時也使得此行業(yè)在發(fā)展中得到優(yōu)化。其中埋弧自動焊是在1940年發(fā)明的一種新的焊接方法,它和前面的手工焊相同的地方是它還是采用渣保護,但是這個渣不是焊條的藥皮,是專門熔煉出來的焊藥。改成焊絲以后,用送焊絲的裝置和焊絲盤,連續(xù)地送給焊絲,這種焊接方法是連續(xù)送進的焊絲,在可熔化的顆粒狀的焊劑覆蓋下引燃電弧,使焊絲、母材和焊劑的一部分熔化和蒸發(fā)構(gòu)成一個空腔,電弧是在空腔里面穩(wěn)定燃燒,所以把它稱之為埋弧自動焊。電弧是埋在空腔里邊的。這個焊藥系統(tǒng)由一個漏斗裝的焊藥通過一個管道輸送到要焊接的前面.二個不同是不采用焊條,采用焊絲,因為焊絲可以連續(xù)送給;焊條,我們燒完一根焊條總得有一個焊條頭就給扔了,而且操作得停下來,換焊條然后再焊。而此種焊接方法與其他方法相比是有很大的優(yōu)點的.埋弧焊3PE防腐螺旋鋼管的這種焊接這種方法,個優(yōu)點是完全實現(xiàn)了自動化;二個優(yōu)點,它是在埋弧底下進行焊接,所以它的熱交換和保護性能比較強,焊接出來的質(zhì)量比較高;三個優(yōu)點,由于埋弧自動焊中電弧埋在焊藥底下,所以它可以采用大電流,焊接效率比較高。
聚乙烯結(jié)構(gòu)3PE防腐鋼管防腐層保溫性能佳,3PE防腐鋼管保溫性能好,熱損失僅僅為傳統(tǒng)管材的百分之二十五,長期運行還是可以節(jié)約比較大的資源,明顯的降低能源成本,并且還是具有比較強的防水和耐腐蝕能力,并且也不需要附設(shè)管溝,直接就可以買入地下或者水中,在施工上也是簡便迅速,綜合的造價也比較低,在低溫條件下也是具有良好的耐腐蝕和耐沖擊性,并且在一定的環(huán)境中還可以直接的埋入凍土。聚乙烯三層結(jié)構(gòu)防護層又稱3PE防腐鋼管,是近幾年從國外引進的先進的防腐技術(shù)。它的全稱為熔結(jié)環(huán)氧/擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防護層,結(jié)構(gòu)由以下三層組成:底層為熔結(jié)環(huán)氧(≥80μm);中間層為膠粘劑(170—250μm);面層為擠塑聚乙烯(約2mm)。防護層總厚度約1.8-3.7mm。在三層結(jié)構(gòu)中,熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層的主要作用是:形成連續(xù)的涂膜,與鋼管表面直接粘結(jié),具有很好的耐化學(xué)腐蝕性和抗陰剝離性能;與中間層膠粘劑的活性基團反應(yīng)形成化學(xué)粘結(jié),保證整體防腐層在較高溫度下具有良好的粘結(jié)性。中間層通常為共聚物粘結(jié)劑,其主要成分是聚烯烴,目前廣泛采用的是乙烯基共聚物膠粘劑。共聚物膠粘劑的性部分官能團與熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層的環(huán)氧基團可以反應(yīng)生成氫鍵或化學(xué)鍵,使中間層與底層形成良好的粘結(jié);而非性的乙烯部分與面層聚乙烯具有很好的親合作用,所以中間層與面層也具有很好的粘結(jié)性能。聚乙烯面層的主要作用是起機械保護與防腐作用,與傳統(tǒng)的二層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層具有同樣的作用。
目前,直縫埋弧焊管應(yīng)用已擴展到眾多領(lǐng)域,除石油天然氣長輸管道外,還向海洋平臺、海上浮吊等海洋結(jié)構(gòu)方面發(fā)展。埋弧焊管作為海洋結(jié)構(gòu)用管具有明顯的優(yōu)勢,如壁厚均勻,工藝簡單,性能受制管工藝影響較小,易于實現(xiàn)高強度、高韌性的要求,且其規(guī)格調(diào)整靈活,可滿足不同管徑的要求。但是,由于海洋結(jié)構(gòu)用管的服役環(huán)境與陸路流體輸送管有所不同,海洋結(jié)構(gòu)用管服役在波浪、海潮、風(fēng)暴及寒冷流冰等嚴峻的海洋工作環(huán)境中,因而,對海洋結(jié)構(gòu)用管除了要求具有一般管道性能外,還對其強韌性和焊縫質(zhì)量提出了更高的要求。鋼管的主要材質(zhì)為D36鋼、S355鋼及具有Z向性能的結(jié)構(gòu)鋼板,厚度一般在20——50 mm之間,由于板材厚度較大,且碳含量及碳當量均較大,可焊性較差,淬硬傾向大,使焊接接頭的熔合性能降低,且易產(chǎn)生冷裂紋。
厚壁直縫埋弧焊管焊縫存在的橫向裂紋分別采用厚度為20——50mm的D36,D36-Z35和S355結(jié)構(gòu)鋼板,通過JCOE成型方式生產(chǎn)海洋經(jīng)驗交流·54·HAN GUAN焊管平臺用直縫埋弧焊管,直徑為508——1372mm。焊縫采用X形坡口,內(nèi)焊為三絲埋弧焊,外焊為多層多道三絲埋弧焊。焊接完成24h或48h后對焊縫進行超聲波檢測,橫向掃查時發(fā)現(xiàn)在焊縫壁厚中間位置有林狀回波出現(xiàn),進一步檢測發(fā)現(xiàn)有時整條焊縫斷續(xù)存在類似信號,深度在焊縫中間位置。為了查清缺陷的性質(zhì),對某些反射信號高的地方進行X射線拍片,未發(fā)現(xiàn)缺陷。經(jīng)碳弧氣刨后再次進行磁粉檢測,證實該缺陷為橫向裂紋。裂紋大部分橫穿焊縫,但未擴展到母材中,裂紋深度在焊縫壁厚的中間位置,為外焊的一層,與超聲波檢測的深度基本吻合。