管道内部焊缝防腐补口施工工艺研究

杨清

摘 要：油气输送管线由于其内部介质对管道内壁的腐蚀，长时间运行容易造成管道腐蚀穿孔，严重影响管道的使用寿命。目前单根管道预制阶段的内部防腐技术已较成熟，现场焊接管道焊缝内部防腐采用先焊后补、先补后焊、焊后不补等方法均存在一些局限和不足。本文推荐了一种组合式管道内部焊缝防腐补口工艺，即现场焊接的直管段焊缝采用管道智能补口车进行内防腐补口，在智能补口车无法进行内防腐补口的弯头部位焊缝和“死口”连头部位焊缝，采用增焊管端内部带有堆焊不锈钢防腐层的短节进行免补口焊接，从而保证了管道内壁防腐的连续性。

关键词：管道;焊缝;内防腐;补口车;堆焊

1 各类焊缝内防腐补口方法的主要优缺点

1.1 先焊后补技术

先焊后补技术，即采用管道智能补口车对现场焊接的焊缝进行防腐补口。在管道外部操作智能补口车进入管道内部，通过摄像头对焊缝进行定位，对焊缝进行机械除锈，采用高压无气喷涂完成焊缝的内部防腐工作。此方法优点主要是施工效率较高，操作方便，施工费用较低，质量可控;主要缺点为不能对弯头部分焊缝和“死口”连头焊缝进行补口，设备容易损坏，需经常维修和保养。

1.2 先补后焊技术

在管道两端各焊接一个不锈钢短节，焊接完成后人工对碳钢管道端口与不锈钢短节之间的焊缝进行内防腐补口，然后采用不锈钢焊材焊接不锈钢短节之间焊缝。此方法工艺简单，操作方便，但由于不锈钢短节与碳钢管道焊接后存在焊接应力不易消除，不锈钢短节长期与碳钢接触会产生渗碳，对不锈钢防腐性能产生影响。

1.3 焊后不补技术

在现场焊接前对管端内壁进行处理，如喷涂耐蚀合金，堆焊等，在现场采用合理的焊接工艺和材料完成免防腐补口焊接，在管端内部堆焊不锈钢防腐层就属于焊后不补技术。其优点在于通过合理的焊接工艺和材料，可获得防腐性能优异焊缝;其缺点在于对焊接工艺和设备要求较高，完成单个焊缝内部防腐时间相对较长，效率相对较低。

2 组合式补口工艺

2.1 组合式补口工艺的适用范围

目前，国内现有管道智能补口车能够在管径DN80以上的直管段，以及直径DN400以上、弯曲半径大于5D的弯头内部进行防腐补口。组合式补口工艺即在条件满足智能补口车使用条件时采用智能补口车进行内部防腐补口，在智能补口车无法进入的弯头部位焊缝和“死口”连头焊缝采用在管道内部堆焊不锈钢层进行免补口焊接，弥补智能补口车在弯头焊缝和“死口”焊缝的补口盲区，适用于DN80以上整条管道焊缝内部的防腐补口。

2.2 智能补口车补口技术

2.2.1 智能补口车技术的原理

其补口原理为：操作管外控制器控制行走电机前进或后退，进入管道内部后通过除锈或喷涂小车上摄像头对管道内部焊缝进行定位，定位准确后通过预先在管外监控设备上设置除锈和喷涂参数，实施对焊缝的除锈和防腐工作。除锈采用电动机带动高速旋转的钢丝刷进行;在喷涂小车的两个料仓内装填涂料，电机旋转推动涂料通过导管进入高速旋转的喷嘴内，高速雾化进行喷涂。

2.2.2 智能补口车补口技术的质量控制

中海油伊拉克有限公司米桑油田单井管线项目DN150管道焊缝内防腐施工中，采用DN150-DN200管道智能补口车进行焊缝内部防腐补口，采取了有效的质量保障措施，现以此施工项目为例，对智能补口车补口技术的质量控制进行阐述。

①除锈和喷涂前，应模拟现场条件，操作补口车进入可见的管道内部，分别在除锈摄像头和喷涂摄像头找准焊缝之后，设置补口车自动前进或后退的距离、往复除锈和喷涂的长度、除锈和喷涂的次数，并对参数进行调整和验证，摄像头找准焊缝后，启动除锈和喷涂时使钢丝刷和喷嘴准确定位在焊缝上，除锈、喷涂长度和次数满足涂装工艺要求;

②涂層的基料和固化剂一般分开装填在补口车的料仓中（若按涂层配比好装填在料仓中，因导管直径较小，容易造成堵塞），正式喷涂前，应根据涂装要求分别调节基料和固化剂导管上的阀门，控制涂料流量，对管道试件内壁进行试喷，并检查涂层外观、厚度，进行附着力试验等，验证涂层质量满足要求;

③在管道安装阶段应采用清管器对每根管道内部进行清理，确保管道内部无任何杂物，使补口车能顺利进入管道内部;为确保喷涂质量，管道组焊前应采用电动工具或其他方法对焊缝内部两侧进行除锈，清理锈渣;因管道焊接完成后无法立即进行内部喷涂，应及时封堵管口，防止异物进入;

④在每天喷涂结束后，应及时清理设备污垢，尤其是喷涂的喷嘴容易干涸，发生堵塞，影响喷涂效果;因设备在管道内部机械除锈，存在粉尘和较大振动，容易造成设备电气线路故障和易磨损件损坏，应对设备进行经常保养，准备充足备件以备更换;

⑤内补口车通常有一次进管长度限制，对管线坡度有要求，现场喷涂时应根据内补口车的性能，对管线合理进行分段喷涂;对管线坡度超过内补口车性能时，可通过垫高管段低部等方法减少管线两端高差，使坡度满足补口车性能要求;

⑥类似于智能补口车，可采用管道内部检测车进入管道进行检测，目前管道内部检测车能通过高清摄像头对内部焊缝进行涂层外观检查、通过机械臂持漆膜测厚仪进度漆膜厚度检测、以及对焊缝内壁涂层进行电火花检漏。

2.3 增焊短节免补口焊接补口技术

2.3.1 增焊短节免补口焊接补口技术的原理

先在工厂预制两段材质与原管道相同的短节，短节长度≥1.5D，使用管端内壁自动堆焊机采用钢质管道焊口内堆焊不锈钢防腐技术分别在两个短节端部堆焊不锈钢防腐层，堆焊防腐层的宽度以焊接时不损坏管道内壁防腐涂层为前提。再将两段短节增焊在管道弯头焊缝或“死口”接头焊缝之间（带不锈钢堆焊层一端朝外），短节与原管道之间采用与原管道相同的焊接工艺进行焊接，焊接完后人工对短节与原管道之间的焊缝进行内部防腐处理，最后再采用与堆焊层和管道母材相适应的焊材和焊接工艺完成两段短节之间的免补口焊接。

在管端内壁堆焊不锈钢防腐层，其实质是在原管道内壁焊缝附近增加了防腐性能较好的不锈钢材质的壁厚，焊缝部位带堆焊不锈钢防腐层的防腐性能远远优于管道内壁带防腐涂料的防腐性能。因此，即使管道长时间运行后在碳钢母材与堆焊层之间产生渗碳现象，也不会产生由于焊缝部位内部防腐问题给管道使用寿命造成影响。

2.3.2堆焊不锈钢免补口焊接补口技术的质量控制

①堆焊焊材应考虑对输送介质的耐腐蚀性能、堆焊结构的力学性能、涂层性能以及管道母材的力学和焊接性能等因素，选用的堆焊焊材应与母材具有良好熔合性能、焊材的力学性能应超过母材、焊材的耐腐蚀性能应满足或超过管道内防腐层。不含硅的奥氏体不锈钢焊材可以满足一般防腐堆焊要求，例如ER309L。两短节之间焊缝的打底层仍应考虑上述因素，采用与堆焊层相适应焊材，例如ER309L，打底完成之后可采用与原碳钢管道相同的焊材和工艺进行填充和盖面;

②堆焊工艺和两短节之间焊接的焊接工艺的选择应以合格的焊接工艺评定和焊接作业指导书作为依据;对于堆焊层厚度，较薄的堆焊层对于控制堆焊层应力是有利的，可减少每层堆焊的厚度，采用双层堆焊，每层厚度控制在1.0～1.5mm可满足防腐要求;

③不锈钢防腐层堆焊完成后应执行外观检查和无损检测，经检测合格后方可焊接弯头或“死口”与短节之间焊缝以及两短节之间免补口焊缝，并经外观检查和无损检测合格。

3 结束语

钢质管道焊缝腐蚀是影响管道使用寿命的关键，根据现有智能补口车技术的成熟程度、现场操作的方便性，采用智能补口车在现场进行直管段焊缝内部补口，并结合增焊管端内部带有堆焊不锈钢防腐层的短节进行免补口焊接的技术，弥补智能补口车技术在弯头和“死口”焊缝的补口盲区，具备较好的市场前景。

参考文献：

[1]徐忠苹.油气管道内防腐层补口技术进展[J].石油工程建设，2011（S1）：7-10.