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引 言

熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層（Fusion bond epoxy coating，簡稱FBE）是一種以空氣為載體進(jìn)行輸送和分散的熱固性重防腐環(huán)氧粉末涂料， FBE與金屬表面以化學(xué)鍵方式牢固結(jié)合，涂層堅硬、光滑、輸送流體流動阻力小，耐磨、耐彎曲、耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)良，具有較強的抗陰極剝離能力等優(yōu)點。另外，F(xiàn)BE施工過程中，不會產(chǎn)生廢水、廢氣和固體廢棄物，是一種環(huán)保型涂料。

目前FBE在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于供水、通風(fēng)、化工、石油鉆桿等多個專業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)過不斷的發(fā)展完善，這項技術(shù)已經(jīng)走向成熟涂料在線coatingol.com。在國內(nèi)海洋石油平臺中的部分管線系統(tǒng)中，同樣也采用了內(nèi)涂FBE的防腐形式。

但由于FBE的固有特性，F(xiàn)BE的設(shè)計、施工、檢驗等環(huán)節(jié)均需高標(biāo)準(zhǔn)要求才能保證涂層不易失效。通常，F(xiàn)BE失效的原因主要有以下幾種：①涂料質(zhì)量原因：為了降低成本而在生產(chǎn)環(huán)氧樹脂中添加一定比例的價格較低的聚酯中間體，以次充好導(dǎo)致涂層失效；棄用材料價格比較高的改性環(huán)氧，以低代高導(dǎo)致涂層失效；運輸和貯存時粉末涂料結(jié)塊、吸潮、變質(zhì)導(dǎo)致涂層失效；②施工質(zhì)量原因：基材表面處理不達(dá)標(biāo)，包含但不限于清潔度、除銹等級、錨紋深度、油污、焊道處理等不滿足要求而導(dǎo)致涂層失效。FBE的涂敷工藝，厚度、尤其是固化工藝的控制不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求或粉末廠家推薦，不完全固化或過固化等導(dǎo)致涂層失效；③涂料選擇原因：未按照所服役的基材和環(huán)境合理選擇環(huán)氧粉末的類型而導(dǎo)致涂層失效。

上述這些均屬于常見的FBE設(shè)計和施工問題。目前有很成熟的標(biāo)準(zhǔn)和體系可以解決，可以保證FBE的質(zhì)量。但是對管線在總裝現(xiàn)場如何較好地進(jìn)行管線補口問題的研究相對較少且薄弱。若是管線補口質(zhì)量不佳，則補口位置極易發(fā)生腐蝕，尤其是大陰極小陽極的電偶腐蝕。該部位的局部腐蝕易向縱深發(fā)展，導(dǎo)致在補口位置發(fā)生腐蝕穿孔，造成泄露。所以在總裝現(xiàn)場有局限的施工環(huán)境、工機具、施工窗口等客觀因素的制約下，補口的相關(guān)技術(shù)成為研究的重中之重。

1 海洋石油平臺工藝管線內(nèi)防腐FBE

作為海洋石油平臺工藝管線內(nèi)防腐的一種解決形式，F(xiàn)BE被越來越多地使用。但是工藝管線與長輸管線不同，工藝管線的管徑更小，形式更復(fù)雜。相對于長輸管線，海洋石油平臺工藝管線應(yīng)屬于異型管，即非標(biāo)涂敷管線。在進(jìn)行FBE內(nèi)涂時，由于噴砂、噴漆、加熱等設(shè)備具體參數(shù)的限制，并不是所有組合類型的管線均能進(jìn)行FBE內(nèi)涂施工。需依據(jù)管線和管件的管徑、長度、類型、壁厚、質(zhì)量以及管線與管件的組合形式等信息，結(jié)合管線內(nèi)涂的施工能力，進(jìn)行管線施工設(shè)計，在管線預(yù)制時合理進(jìn)行管線斷管。若斷管過多，會增加FBE的補口數(shù)量，嚴(yán)重影響FBE管線的整體性和質(zhì)量，增加腐蝕風(fēng)險。

2 內(nèi)涂FBE常見補口方式分析

鑒于海洋石油平臺工藝管線的特點以及涂裝施工難度，內(nèi)涂FBE的現(xiàn)場補口是關(guān)系到整體內(nèi)涂質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)對以下幾種常見的海洋石油平臺工藝管線內(nèi)涂FBE現(xiàn)場補口的方式以及優(yōu)缺點進(jìn)行分析。

2.1 焊接連接方式

焊接連接是最常見的一種連接方式，方法簡單，易于操作。在管線組對焊接完成后需對焊縫位置進(jìn)行涂層修復(fù)（見圖1）。補口時需要將噴砂機和噴涂機等送至管線內(nèi)壁焊縫處進(jìn)行作業(yè)。目前，國內(nèi)該種補口技術(shù)相對成熟，已經(jīng)形成了一整套包含控制單元、噴砂單元、噴涂單元、檢測單元等的設(shè)備。但是受制于內(nèi)補口機尺寸等因素，內(nèi)補口機不能進(jìn)行小管徑、彎管、大角度管線等的內(nèi)補口，內(nèi)補口機的應(yīng)用受到嚴(yán)重的限制。

而海洋石油平臺工藝管線，其管徑小，管線走向多變且有一定角度，甚至垂直。所以若采用焊接連接方式，應(yīng)盡可能減少現(xiàn)場焊接口，并將焊接口布置在易于施工的位置。這勢必會對管線分布設(shè)計、分段設(shè)計、預(yù)制能力、總裝能力以及內(nèi)涂FBE施工方的施工能力提出了更嚴(yán)格的要求。同時，受制于焊接方式的局限性，項目投產(chǎn)后管線內(nèi)部FBE很難檢驗和維修，這也會增加維保風(fēng)險。

圖1  焊接鏈接方式示意圖

2.2  法蘭連接方式

法蘭連接是一種常見的機械連接的方法（見圖2）。采用法蘭連接可以有效避免焊接所造成的內(nèi)涂層破損，保證了內(nèi)防腐涂層的連續(xù)，且施工效率較高。管線預(yù)制階段將法蘭提前焊接安裝完成，待內(nèi)涂施工完成后，在現(xiàn)場總裝階段只進(jìn)行法蘭對接的安裝。這種安裝方式簡單，易于標(biāo)準(zhǔn)化和施工安排。但是法蘭連接相比其他連接方式，會大大增加海洋石油平臺的質(zhì)量，這對浮式平臺的質(zhì)量控制的影響很大。受制于法蘭連接的局限性，也會增加采用內(nèi)涂FBE油氣管線系統(tǒng)的泄露風(fēng)險。同時，法蘭的造價相對較高，會影響項目的整體成本。

圖2  法蘭鏈接方式示意圖

2.3  內(nèi)襯夾套法連接方式

采用內(nèi)襯夾套法鏈接方式的管線如圖3所示。需在管線兩端膨脹，即擴大管徑（也可不進(jìn)行膨脹處理，但會出現(xiàn)管線內(nèi)徑變徑的情況）。待管線預(yù)制完成后對管線內(nèi)表面進(jìn)行FBE的涂裝。在管線總裝時，分別在對接口兩端的管線端部膨脹口內(nèi)安裝內(nèi)襯夾套。待內(nèi)襯夾套安裝完成后，再進(jìn)行管線對接口的焊接。內(nèi)襯夾套的材質(zhì)可以為非金屬也可以是金屬的，比如玻璃鋼或與管線相同的材質(zhì)等均可。

內(nèi)襯夾套方式設(shè)計精巧、強度高、耐腐蝕性能優(yōu)異，易于安裝，與管體配合緊密，理論上減少了泄露的風(fēng)險, 可以減輕海洋石油平臺的質(zhì)量。但是在海洋石油平臺工藝管線這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式中應(yīng)用較少，原因是管線和管件的公差要求和尺寸控制非常嚴(yán)格，并且在管線組對焊接完成后以及項目投產(chǎn)后管線內(nèi)部的FBE很難檢驗和維修。

圖3  內(nèi)襯夾套法連接方式示意圖

2.4  耐蝕合金接頭連接方式

采用耐蝕合金接頭連接方式的管線，先在管線兩端分別焊接耐蝕合金環(huán)，然后進(jìn)行管線內(nèi)涂FBE的施工，涂層需搭接在耐蝕合金環(huán)上，如圖4所示。在管線組對連接時采用對應(yīng)的耐蝕合金焊條焊接即可。該方法避免了現(xiàn)場涂層的補口施工，可以有效解決內(nèi)涂FBE現(xiàn)場口的腐蝕問題。但耐蝕合金的成本相對碳鋼等較高，需在項目設(shè)計階段提前考慮管線布置，盡可能減少接頭數(shù)量。

有的項目為了降低該部分成本，采用碳鋼接頭堆焊鎳基合金的方式代替整體采用耐蝕合金的方法。耐蝕合金接頭與FBE搭接位置的表面處理不宜采用鋼砂，可以使用石榴石。但是采用石榴石進(jìn)行表面處理后的粗糙度很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求或者只能保證滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的下限值，且易出現(xiàn)夾砂的情況，夾砂無法徹底清除或避免。這些也會影響該重疊區(qū)域FBE的質(zhì)量。而且耐蝕合金的現(xiàn)場口焊接相比碳鋼，對焊接質(zhì)量也提出了更高的要求。

圖4 內(nèi)襯夾套法連接方式示意圖

結(jié) 語

海洋石油平臺工藝管線的防腐非常重要，而相對于外防腐可靠的技術(shù)相比，內(nèi)防腐是一個非常薄弱的環(huán)節(jié)，尤其是現(xiàn)場口位置內(nèi)防腐補口的質(zhì)量是整個海洋石油平臺工藝系統(tǒng)平穩(wěn)運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文介紹的幾種海洋石油平臺工藝管線熔接環(huán)氧粉末內(nèi)補口方式僅為常見的幾種，其各有優(yōu)缺點，都存在一定的局限性。因此，研發(fā)一種能夠徹底解決內(nèi)補口，尤其是適用于海洋石油平臺工藝管線內(nèi)補口的技術(shù)是非常重要的，這就需要科研人員加大對內(nèi)防腐補口技術(shù)的研究，并盡快將新的成果投入使用。