长输管道内补口施工工艺分析

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摘要：伊拉克米桑油田集输干线EPC项目要求管道进行内防腐，内防腐的质量决定了管线的运行安全和寿命。管道内防腐中，单根管内部防腐可通过工厂化内喷涂满足，但是现场施工中焊缝内部的防腐需要通过内补口设备在管道中焊缝位置进行施工。该工艺主要是利用设备在管道内进行定位、除锈、喷涂、检测，从而实现管道焊缝的内补口。采用内补口施工工艺，保证了管道内部防腐的延续性和完整性，具有高效、缩短工期和节约成本的特点。

关键词：长输管道；内防腐；内补口；除锈；喷涂；检测

随着长输管道的建设，管道的内部防腐已成为趋势，母材内涂层可以在工厂预制，但是在现场施工中，管道内部情况复杂，焊缝的内部防腐一直是施工中的难点。传统的内衬短节法、机械压接法等[1]，由于苛刻的工艺条件限制，或者高昂的施工成本，显现出在施工应用中的局限性[2]。本文致力于长输管道焊缝内补口工艺，采用北京扬奇公司的内补口设备对焊缝进行内补口，不仅提高了防腐效率，而且大大节约了人力，缩短施工工期，减少工人劳动强度，在实践过程中内补口一次合格率达到100%，高质量完成了施工，保证了工期目标的顺利实现[3]。该设备适用于坡度为20°以下平原山丘地段、管径在355~559mm范围内的长输管道内补口施工。

1工艺原理

管道焊缝的内补口主要通过内补口设备在管道中焊缝位置进行施工，设备采用无线控制系统，在管道外通过控制箱上的无线遥控操作内补口设备在管道中内补口[4]。管道内补口设备类似“小火车”一样，由多节组成，按功能分为动力、除锈、喷涂[2]。动力部分为整个补口车在管道内行进及各项功能的实现提供动力；除锈清理部分可对焊缝表面进行打磨清理；喷涂为双组分喷涂模式，对焊缝进行液态涂料的喷涂。工作时，操作人员通过视频发出各项指令，完成对管内小车的前进、后退、定位、除锈、清理、停车等项作业的控制，实现管道焊缝的内补口[4]。

2施工工艺流程及操作要点

内补口施工工艺流程包括：施工准备、定位除锈、清扫吸尘、定位喷涂、外观检测、电火花检漏、厚度检测等，施工流程如图1所示。2.1定位除锈。（1）管道无损检测合格之后，将内补口车预先放置在管道中，打开补口机和控制箱，调整天线位置以便通信顺畅[5]。（2）操作控制面板，根据管径调整除锈行程、除锈间隙、除锈次数、除锈伸臂等参数。以管径457mm为例，除锈行程为20mm，间隙1s，除锈次数3次，伸臂40s。（3）内补口设备采取“倒退行进”方式进行，设备先进入管道内部，然后从管内部后退施工至管口。（4）将视频切换到除锈视频，按下后退按钮，设备开始后退，通过控制箱上的显示屏观测焊缝定位，待除锈视频中出现焊道时，按下停止按钮，此时按下除锈按钮，设备开始自动除锈[5]。（5）在除锈完成之后，清扫电动机自动启动，带动毛刷开始清扫，紧接吸尘电动机启动，吸走清扫下来的灰尘、焊渣等[6]，该过程属于除锈过程中的一部分。2.2定位喷涂。（1）在完成除锈、清扫及吸尘等动作之后，开始进入喷涂。（2）通过操纵控制面板，根据管径调整喷涂长度、喷涂厚度、喷涂次数等参数。以管径457mm为例，喷涂长度30mm，喷涂厚度450μm，喷涂次数3次。（3）除锈和喷涂属于两个分开的过程，所以在除锈之后的焊道需要重新定位，将视频切换到喷涂视频，按下后退按钮，通过控制箱上的显示屏观测焊缝位置，待喷涂视频中出现焊道时，按下停止按钮，此时按下喷涂按钮，设备自动开始喷涂。待该焊缝喷涂之后，继续后退通过除锈视频寻找下一道焊缝，继续进行除锈、清扫吸尘和喷涂。喷涂过程如图2所示，管口涂层效果如图3所示。2.3涂层外观检测。在内补口完成24h后，检测车方可进入管道内部进行涂层质量的检测工作。检测开始之前，应先清理管端内的杂物、尘土。设备送入后，打开车体电源和控制箱电源，调整好天线位置，以便视频信号的通信顺畅。涂层外面质量的检测，采用视觉外观质量检测的办法，由检测车最前方的主摄像头及控制箱上的监视器来实现此功能。该摄像头具备自动旋转、图像放大、自动聚焦等功能。涂层外观的检测过程可以实时记录[7]。（1）启动内检测车和控制箱电源，通过手柄上的视频按钮切换到主视模式，此时在显示屏上可清晰看到管道内壁（图4）。（2）按下前进按钮，通过显示屏来定位喷涂焊缝。待到达焊缝处，按下停止按钮，此时，通过摄像头可以看到焊缝的喷涂效果。控制面板上可以旋转摄像头，周向观测焊缝周围的喷涂效果（图5）。2.4电火花检漏。涂层漏点的检测由电火花检测仪来实施，实施过程中机械手臂手持检测探头在待检测处沿管道的径向做360°旋转。检测电压为0～3000V可调，检测结果可在液晶显示器上实时显示。（1）主视观测结束之后，按下手柄上的视频按钮，切换到定位模式。（2）按下前进按钮通过定位摄像头定位焊缝位置，按下停止按钮。（3）按下手柄视频按钮，切换到检测模式，按下手柄上的测漏按钮，检测车上的检漏仪铜刷伸出贴到管道内壁（图6）。（4）按下控制面板上的旋转按钮，铜刷开始周向旋转，贴管壁刷一周，检测是否有漏点存在，如有漏点，则在面板上有报警提示。2.5涂层厚度检测。涂层厚度检测由超声波测厚仪来实现，实施过程中机械手臂手持测厚仪探头，在管道外控制箱上遥控手柄的操作下，可对待检测表面随意取点检测，机械手壁可沿管道径向360°旋转，检测数值可实时显示在管道外的监视器上[8]。（1）电火花检漏结束之后，开始涂层厚度检测，按下手柄上的测厚按钮，测厚仪开启，测厚探头伸出测厚。测量结果实时显示在控制箱上的显示屏上（图7）。（2）按下旋转按钮，再按停止按钮，测量另一位置的涂层厚度，并记录两次涂层厚度结果。（3）如果电火花检漏出现漏点或者测厚结果小于450μm，则该焊缝需重新喷涂。2.6涂层剥离强度试验内补口的涂层需要进行剥离试验（图8），可在管口一端试喷涂一道焊缝，待实干后，进行剥离试验。根据ASTMD3359标准，采用X-Cut试验方法，用锋利的刀片在涂层上划出X形状切口（长度40mm），刀尖必须划透涂层，然后用半透明胶带粘贴划过的涂层，观察起毛比例，若小于5%，即为合格。

3内补口质量控制措施

（1）以下环境条件下不易进行内补口施工：气温低于10℃；空气相对湿度≥80%；沙尘及大风天气[6]。（2）焊前管道内壁表面处理幅度。管段预留按70mm计，焊缝两侧表面清理的幅度（焊缝处的长度）为150mm，对管体预制涂层还应该进行每边50mm宽度的拉毛处理，以保证焊缝补口涂层与原管体预制涂层之间的接合力，即表面处理的总幅度应为250mm[5]。（3）涂层补口幅度的设定。考虑到定位的精确度，涂层的补口幅度应超出表面处理两边量15mm，即每个焊缝涂敷总幅度（宽度）为280mm。根据此调整内补口车参数，设定喷涂长度。（4）每天做好内补口施工记录及检测记录，填写内补口施工记录表和管道内壁补口质量检测记录表。（5）待补口焊缝的外观质量要求：焊缝余高应满足焊接要求，且表面平整，无锋刺、棱角[8]。（6）只有在无损检测合格和外防腐之后才能进行内补口施工。（7）喷涂前必须先启动除锈程序，除锈之后应在当天之内进行喷涂，如不能，再次喷涂前需重新除锈[9]。（8）涂料调和比要适宜，涂料和固化剂为3∶1左右，表干时间为2h，实干时间24h。（9）考虑到电池续航能力和料仓容积，连续补口长度不能超过500m。（10）只有在内涂层完全固化后才可进行检测，否则会破坏内涂层。（11）根据涂层厚度选定检漏电压，450μm采用2200V检漏电压。测厚时注意要多点取样，保证检测质量。（12）补口前应在试件上进行设备机具与原材料间的匹配性试验，确定设备工作频率和喷涂次数。（13）确认管道内部无石块等异物，以免补口设备在补口过程中受阻。

4结束语

（1）采用管道内补口施工工艺，保证了管道内部防腐的延续性和完整性。管道内防腐施工中，内补口的施工质量至关重要，本文总结的施工工艺能够精确地定位焊缝并进行内补口[10]。另外由于管道内表面处于“看不见、摸不着”的状态，检测车的引用，解决了无法观测和检查补口质量的瓶颈，这对检查和保证补口质量起到了关键作用。（2）该施工工艺虽然具有高效、缩短工期和节约成本等优点，但是焊缝的定位依靠肉眼识别，存在长期的视觉疲劳导致漏口现象。建议焊缝的定位采用类似无损检测的源定位方法，如此，内补口施工工艺将会更加成熟。

作者:杨廷胜 单位:中海油伊拉克有限公司