海底管道3LPE热缩带节点防腐涂层的质量控制

鲁振兴

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 引言

海底管道是海上油气田开发生产系统的重要组成部分，已经成为广泛应用于海洋石油工业的一种有效运输手段[1]。通过海底管道，海上油气田与储油设施、陆地终端等连接成一个有机整体，形成了海洋油气资源运输的大通道。

由于海洋环境对钢材腐蚀严重，海底油气管道一旦发生腐蚀泄露将带来严重的环境问题和巨额的经济损失，因此海底管道的防腐蚀非常重要。海底管道的外防腐一般采用涂层和牺牲阳极联合保护的设计[2]。3层聚乙烯（简称3LPE）涂层是一种常用的海底管道外防腐涂层，由熔融环氧、胶黏剂和聚乙烯层构成，具备优异的防腐蚀性能。

海管3LPE涂层一般在工厂内完成涂覆，并在管端预留一定长度的裸露区域用于海管铺设时现场焊接。带3LPE涂层的海管在铺管船作业线内焊接完成后，一般采用3LPE热缩带进行现场节点补口，对管端裸露区域进行防腐保护。受铺管船作业线施工环境恶劣、现场节点防腐施工人员操作存在不稳定性等因素的影响，现场施工的3LPE热缩带节点涂层往往难以达到和海管管体3LPE涂层同等的防腐性能，研究表明：节点补口质量成为制约海底管道运行安全的关键因素[3]。因此，提高海底管道节点防腐质量对保障海底管道运行安全和使用寿命非常重要。

本文结合我公司某南海油气田开发项目海底管道3LPE节点防腐涂层的设计要求，对3LPE节点防腐涂层在工艺评定试验、预生产试验和海管铺设阶段的质量控制要求进行了分析，对3LPE节点防腐涂层的质量控制要点进行了总结。

1 3LPE热缩带节点防腐涂层的施工

3LPE热缩带由双组分液态环氧底漆、胶黏剂和聚乙烯背衬层组成。3LPE热缩带的结构形式如图1所示。

图1 3LPE热缩带的结构形式

3LPE热缩带节点防腐涂层现场施工时，首先要检查节点裸露区域，去除表面缺陷，并加热去除节点表面潮气。然后采用真空喷砂设备对节点表面进行喷砂清理，彻底除去节点钢表面的锈蚀、氧化皮和污物，并对节点与管体涂层搭界区域进行打磨处理。节点表面清理检验合格后，进行液态环氧底漆的涂覆，然后使用中频感应加热设备加热使底漆强制固化，并为PE热缩带施工提供温度条件。最后使用丙烷火焰辅助进行PE热缩带的安装，并进行3LPE热缩带节点涂层外观、厚度、漏点检测及其他检查。

3LPE热缩带节点防腐涂层的施工流程见如图2所示。

图2 3LPE热缩带施工流程

2 3LPE热缩带节点防腐涂层的质量控制

2.1 节点防腐工艺评定试验阶段的质量控制

节点防腐工艺评定试验一般在陆地工厂内进行，用于对所选择的热缩带材料、节点防腐施工工艺、施工设备能力以及施工人员技能水平进行验证和评定。为了使节点工艺评定试验过程中得出的施工工艺和控制参数符合海上铺管需要，要求节点防腐工艺评定试验尽量模拟实际施工条件，使用与实际施工同型号的热缩带材料、同型号的施工设备、同类型的试验管材进行节点防腐工艺评定试验。

节点防腐工艺评定试验过程中，3LPE热缩带要严格按照材料厂家的技术指导施工并做好质量控制。我公司某南海项目海底管道3LPE热缩带节点防腐涂层工艺评定试验中的质量要求如表1所示。

从表1可以看出，表面处理质量是获得优异节点防腐涂层性能的重要基础，海管节点表面处理前要确保环境条件符合要求、节点表面没有污染和缺陷；喷砂处理后要对节点表面进行喷砂等级、表面粗糙度、表面灰尘度以及残留盐分等一系列的检查，确保节点表面处理质量满足3LPE热缩带的施工要求。

3LPE热缩带施工过程中，要注意液态环氧底漆刷涂均匀、不允许存在漏涂；要关注中频感应加热温度，这是3LPE热缩带安装的关键控制参数；热缩带安装完成后要进行外观、厚度、漏点检查，确保3LPE热缩带安装质量。

除了上述现场检验外，3LPE热缩带节点防腐工艺评定试验中还要求对已安装完成的节点涂层进行破坏性气孔检验、剥离强度试验和阴极剥离试验。破环性气孔检验是对热缩带安装人员施工技能水平的重要评估依据；剥离强度试验体现了3LPE热缩带节点涂层抗剥离破环的能力，ISO 21809-3标准要求：节点热缩带的剥离强度必须大于规定数值，而且破环形式必须是内聚破坏[4]；阴极剥离试验是节点涂层完整性和长期性能评估的重要参考，和剥离强度一样是评定节点防腐涂层质量的重要指标。

表1 3LPE热缩带节点防腐工艺评定试验质量要求

由于施工人员的操作技能水平和稳定性同样对3LPE热缩带节点防腐涂层的质量影响较大，节点防腐工艺评定试验中通常还一并进行施工人员技能考核。施工人员必须按照施工工艺成功安装3LPE热缩带，并通过各项检验验证。如果考核不合格，需要重新培训直至考核合格。

2.2 节点防腐预生产试验阶段的质量控制

按照DNV-RP-F102标准要求：施工正式开始之前需要在实际作业现场进行节点防腐预生产试验，用于评估现场环境及其他因素对节点防腐施工的影响[5]。因此，海管铺设施工开始之前，需要在铺管船作业线内采用正式施工中使用的海管、热缩带材料和施工设备，由参与正式施工的人员按照批准的节点防腐施工工艺进行节点防腐预生产试验，用于对施工人员、施工设备、热缩带材料、施工工艺和环境条件的适应性、可靠性进行最终验证。

我公司某南海项目海底管道3LPE热缩带节点防腐涂层预生产试验中的质量要求如表2所示。

从表2可以看出：节点防腐预生产试验阶段的质量要求与节点防腐工艺评定阶段的质量要求类似，包括节点表面处理质量检验（喷砂等级、粗糙度、灰尘度、残留盐分等）、3LPE热缩带安装过程检验（加热温度、涂层厚度、搭接宽度、漏点检测等）和涂层性能检测（破环性气孔检验、常温剥离强度试验和短期阴极剥离试验）。受铺管船作业线内试验环境以及施工安排的影响，节点防腐预生产试验中一般不进行高温剥离强度试验和长周期阴极剥离试验。

2.3 海管铺设阶段节点防腐涂层质量控制

由于铺管船上海管铺设是流水线连续作业，海管铺设阶段节点防腐涂层主要进行现场质量检验。我公司某南海项目海底管道铺设过程中3LPE热缩带节点防腐涂层的质量要求如表3所示。

表2 3LPE热缩带节点防腐预生产试验质量要求

表3 海管铺设阶段3LPE热缩带节点防腐涂层质量要求

海管铺设阶段应严格按照节点防腐工艺评定试验中确定的施工工作和控制参数进行3LPE热缩带节点防腐的施工和现场节点表面处理、热缩带安装检验。部分破环性气孔检验和常温剥离强度检验一般在作业站旁的模拟试验管上进行。

3 结语

海管节点防腐质量是影响海底管道运行安全的关键因素，海管铺设过程中受铺管船作业线施工环境和试验条件的限制，海上施工阶段主要进行现场节点表面处理和3LPE热缩带安装的质量控制。为保证3LPE热缩带节点防腐质量，需要在节点防腐工艺评定试验阶段进行相应检验，对3LPE热缩带热缩带材料、节点防腐施工工艺和施工设备进行验证，对施工人员技能进行评定考核；需要在节点防腐预生产试验阶段进行相应试验，对施工人员、施工设备、3LPE热缩带材料、施工工艺和环境条件的适应性、可靠性进行最终验证。进而从人、机、料、法、环各个方面加强3LPE热缩带节点防腐涂层的质量控制，为海底管道安全运行提供保障。