第七章 聚乙烯胶带防腐层

第一节 概述

胶带是主要的几种管道防腐材料之一, 它在油气管道上已有三十多

年的使用历史,到1980年,世界上已有二十万公里管道采用胶带防腐。胶

带在使用中已发展至多种结构,有良好的防腐综合性能(如抗冲击性能、

耐静压力、防水密封性等)。1983年美国建成一条全长465公里的原油管

线,该管线起源于犹太州东部,终于怀俄明州,管径305和410mm,管子外包

扎两层胶带。 英国、法国、意大利、日本等国的管道,也大量采用胶带

防腐,这与胶带防腐的特点分不开。用胶带防腐施工简单、方便,容易被

用户接受,价格与夹克,环氧煤沥青相当。

聚乙烯胶带分内带和外带,内带起防腐绝缘作用,外带起保护内带作

用,使其不受损伤。

使用聚乙烯胶带作为防腐层时, 其防腐层的等级结构按《规范》要

求分为普通级、 加强级和特加强级。这样对设计就比较方便,可根据不

同环境采用不同的防腐等级,并且可以和石油沥青防腐层,环氧煤沥青防

腐层对应(近似对应),便于比较选择。

第二节 聚乙烯防腐胶带防腐层组成及结构

聚乙烯胶带防腐层由底漆、内防腐带和外保护带组成。

一.底漆:

聚乙烯胶带所用底漆为多种高分子聚合物经溶解工艺而成的粘稠液

体。底漆与胶带应幅各种生产厂家配套生产,统一销售,以增加钢管与胶

带的粘结性。国外是这样,如世界著名的美国波利肯,日本日东等公司都

配套的底漆。我国胶带厂生产的胶带没有配套的底漆。我国《规范》规

定要有配套的底漆,底漆指标是参考波利肯,日本、古河公司的指标制订

的。

涂刷与胶带相容的底漆,可增加对钢管的浸润性及剥离强度,底漆用

量为80～100g/`m+3!`,其性能应符合表1的要求。

底漆性能 表1

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性 能 指 标

材 料 橡胶合成树脂

总固体成分 15％～30％

表干时间 3～5min

与胶带相容性 不破坏胶层的粘性、弹性

使用温度 -30～70℃

二.聚乙烯胶带:

聚乙烯胶带分防腐胶带(内带)和保护胶带(外带)。起防腐作用的主

要是内带, 其基膜较薄,胶带较厚。外带主要起保护作用,其基膜较厚、

较硬,胶层较薄。国外公司生产的胶带都分成内带和外带,保护带多用白

色, 以区别于防腐内带。国内1977年由大庆油田、上海橡胶研究所制成

JD-403聚乙烯胶带,并实际应用到胜利油田的管道防腐工程中。近年来,

国内胶带生产有很大发展,由单纯是生产内带发展到生产内、外带,由几

家胶带生产厂发展到很多厂家。 较突出的产品有无锡太湖牌,浙江慈溪

金盾牌,上海长城牌,北京虎牌等胶带。

在使用胶带中,有的用户以内带作为保护带代作品,这样做是可以的,

但从技术经济合理性上考虑还是以内、外带联合使用为好。

防腐胶带产品分为不同的系列, 通常接施工方法及使用场合来分。

如波利肯公司产品,有机械缠绕带,手工缠绕带,补口修理,填料带等。各

种类型胶带又按厚度分成4～5种厚度规格,可供不同防腐等级,不同施工

方式选用。但所有胶带性能必须达到《规范》要求.

聚乙烯胶带防腐等级与结构 表1-3-8

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防腐等级 防 腐 层 结 构 总 厚 度

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普通级 一层底漆+一层内带+一层外带

(内、外带带间搭接宽度均为10～19mm) ≥0.7mm

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一层底漆+一层内带+一层外带

加强级 (内带带间搭接宽度为50％胶带宽度, ≥1.0mm

外带带间搭接宽度为10～19mm)

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特强级 一层底漆+一层内带+一层外带

(内、外带间搭接宽度均为50％胶带宽度) ≥1.4mm

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注:胶带宽度≤75mm时,搭接宽度为10mm。

胶带宽度=100mm时,搭接宽度为15mm。

胶带宽度≥230mm时,搭接宽度为19mm。

表中的总厚度可以通过选择不同内、外带的厚度来达到规定的要求。

对于特殊地段、 特殊环境,如有特殊的设计如增、减层次。施工应

按设计要求进行。

第三节 聚乙烯胶带的缠绕

一.钢管表面处理:

管子表面必须认真清理, 清理方式采用喷(抛)射除锈。除锈等级应

达到Sa2级(工业级),如条件不具备时,也可采用手工除锈,除锈等级应达

到St3级。

对于出厂不久的新管,表面有一层保护涂层,当该涂层不影响粘结力

时,可以不去除。

二.涂底漆

底漆涂刷前,在容器中应当搅拌均匀,直至沉淀物全部溶解为止。涂

刷过程中,由于溶剂挥发,当底漆较稠,应加入稀释剂稀释至合适的稠度,

才能涂刷。在稀释调制时应注意防火,保证安全。

在除锈合格的钢管表面上涂刷底漆,会形成均匀的薄膜,待底漆干到

"手触发粘"时,使可缠绕胶带。

三.缠绕胶带

1)胶带的施工温度为-30～70℃,但胶带的解卷温度应当高于5℃,这

是美国波利肯胶带施工规程中规定的。日本日东胶带在介绍时也曾指出,

胶带在严寒的地区施工应保存在一定温度环境下, 缠带是可以在较低温

度下 (-30℃)进行。因此环境温度较低时,应采取适当措施,以保证防腐

层质量达到设计要求。缠带时要求管子干燥无霜。华北油田还对施工过

程中的湿度做了规定: 当湿度大于75％时不能施工,因在这样的湿度下,

管子不能保持干燥无霜。风砂弥漫的天气有很多脏物会落到管子及底漆

上,这将影响粘结力,因此在风沙的天气不宜施工。

2)缠带的方法:

缠带方法有使用机械带和手工缠带。 使用适当机械或手工机具包括:联

合作业机、汽油机手动缠带机或手工补口缠带机。

使用机械是保证胶带搭接量、 平行度及无皱折的有力措施,手缠胶

带很难达到均匀一致的表面质量及始终如一的拉紧力。只有在个别地方,

使用机械无法进行时才可用手缠带。 但在机械缠带时,应注意胶带始端

和末端一定要粘贴牢。

缠带要求:在涂好底漆的管子上按搭接要求缠带,胶带始端与末端搭

接长度不应少于1/4周长且不少于100mm,缠绕各圈间应平行,不得扭曲皱

折,并压贴带端使其不翘起。

工厂预制缠带:工厂预制缠带可以冷缠带也可热缠带,如波利肯的YG

和YG体系,这样可以保证胶带有良好的粘结强度,以增强防腐性能。在工

厂预制通常是管子旋转,用火焰烘烤,胶带拉紧。一般在工厂生产单根防

腐管子或防腐保温管子,在管了端部应预留150±10mm光管作为焊接补口

区, 并且作上明显的防腐等级及质量检查合格标记(普通级:红,加强级:

绿,特强级:兰),标记包括钢管规格及质量检查标记。

4)缠带完毕后检查和修补(补伤)

胶带防腐质量应符合质量要求规定。检查防腐层如查出缺陷后做上

记号, 并及时修补。修补时应剥去损伤部位,涂上底漆,并使用与原来相

同的胶带,修补搭接宽度必须大于损坏部位1 00mm。

5)防腐管道下沟和回填:

机械化连续施工时,在管沟上缠好内、外带的管子,通常直接下沟。

如果缠好胶带的管道不能及时下沟,必须放在高出地面的软土墩上,以保

证不压伤防腐层。

吊装缠好胶带的管道时,必须采用专用的橡胶或帆布吊具,严禁损伤

防腐层。管道下沟时应细心操作,防止管道撞击沟壁,尤其是在沟内有障

碍物,需从障碍物下穿送管子时,严禁在地下拖拉。

管子下沟后,软土回填厚度超过管顶100mm以上,方可二次回填。

6)管道连接部位及其它防腐层现场焊缝补口。

在管道连接部位和焊缝处应使用胶层厚,基膜薄的补口,施工方法同

胶带。补口屋与原涂层搭接宽度应不小于100mm。

补口时, 应先除去管端防腐层的松散部分,对于厚度大于3mm的包覆

聚乙烯层应切成45°坡口, 并除去焊缝区的焊瘤,毛剌和其它脏物,补口

处还应干燥。补口缠带前,先在接口部位缠一层胶带作额外保护,然后按

搭接50％胶带宽度正常缠带施工。

用普通防腐胶带补口时, 在站口处的钢管上及各层胶带间应涂刷与

胶层相容的底胶, 这样可确保胶带的密封防水性。底佼剥离强度应等于

或大于8N/cm。 底佼通常采用胶带胶层的面胶。如华北油田设计院采用

生产胶带时的中间产品"面胶"做了补口试验,补口层间涂用"面胶",不论

是对长城牌、 太湖牌,还是日东、波利肯胶带都具有良好的密封性和粘

结力;胜利油田油建一部采用BG-1和M860聚烯烃胶做了补口试验,其性能

良好,可达到较好的密封。因此涂有与胶层相容的胶是补口质量的保证。

所谓相容的底胶是指涂胶后胶带层不变质, 不硬,不脆,具有与本体同样

的剥离强度。

缠绕异型管件和异径三通是缠绕最困难的部位, 通常先用合适宽度

的胶带以卷烟式包裹三通座架, 然后用较窄的带(25～50mm)从一端缠起

全部覆盖先前包扎的胶带。 三通支座呈十字形时要呈十字形缠绕,以确

保良好的密封。

所谓卷烟式是指直缝包裹方式,也可以剪成相应大小及形状,呈直缝

包帖在异型件上。

每个补口缠绕完毕均进行外观检查,要求聚乙烯带表面平整,粘力结

严密,无折皱等缺陷。

(五)胶带防腐层质量标准及检查方法:

1.质量标准:

胶带防腐层质量标准包括下面几个方面:

1)表观:

表观好坏决定了缠绕质量,因此要求,表面应当平整,搭接均匀,无皱

折,无凸起,不允许有破裂点。只要缠戏工具合适,认真操作,上述缺陷是

可以避免的。 但缠绕过程中有时会产生气泡,这种情况常发生在天气较

热,阳光充足时缠绕胶带。由于胶带本身具有一定的弹性及自修补能力,

这些气泡可以自行消失,对这类气泡不定为质量问题;若产生永久性的气

泡,象皱折一样,应铲除修补。

2)厚度:

厚芳指标对防腐质量有很大作用, 尤其是胶层厚度增加可增强防腐

能力。当胶带确定,结构确定后,其厚度即确定,因此,预先测定胶带的厚

度,总厚度即可确定。但为防止使用不同批号的胶带造成厚度不足,检验

员可以使用测厚仪测定施工后的管线。也便于确定电火花检漏电压。

3)粘结力(剥离强度)

粘结力是指防腐层对钢管的粘结力,它直接关系到防腐层的质量,其

大小直接影响水的渗透能力。所以应确保具有足够的粘结力。

现场测试模仿DIN 30670标准进行, 即用刀沿环向划开10mm宽的带,

然后用弹簧秤与管壁成90°角慢慢拉开,拉开速度不应大于10mm/min,粘

结力应大于8.0N/cm, 这种测试应在缠好胶带2h后进行,每公里防腐管线

应测试3处。每个工程,每批胶带测三组数据。

4)电火花检漏:

该项指标主要控制施工时的缺陷或胶带存在的某些缺陷, 必须对管

道进行全线检查。检漏电压与石油沥青检漏公式相同。检漏仪移动速度

不超过0.3m/s,对所有放电处应作记号,并用胶带修补。对检测结果应做

好记录,内容包括缺陷形状,性质及位置,修补工艺等,作为管道竣工资料。