买螺旋焊管的时候,外防腐往往谈得很细,三油两布、3PE、环氧粉末,一层一层都要写清;内壁却常一句话带过,裸管交货。等管道投产,内壁锈蚀结垢、输气电费偏高、给水水质发黄,问题才找上来。
内壁要不要做处理,先看你要的是哪件事。想让管道多输一点、压缩机少开一点,走的是内减阻涂层,涂层很薄,几十微米量级。想挡住介质对内壁的腐蚀、保住水质,走的是内防腐,涂层或者衬里厚一个数量级,从几百微米到十几毫米。两条路的材料、做法、执行标准、验收方式都不一样,混着谈,钱最容易花错地方。这篇把两条路分开讲,末尾落到采购和监理该在合同里写清什么、到货核什么。
行业里说的内涂层,其实装着两类完全不同的东西,很多人把它们当成一回事,这是内壁处理上最容易踩的坑。一类是减阻内涂层,目的很单纯:把内壁做光滑,降低气体流动的沿程阻力,让同样的压差能送出更多气。它厚度只有几十微米,典型口径是干膜厚度不小于 65 微米,常取 75 微米上下,大口径长输项目会做到 90 到 150 微米。它属于经济措施,值不值得做,要算账。
另一类是防腐内涂层,目的是把钢管内壁和腐蚀介质隔开,厚度是减阻涂层的几倍到十几倍。熔结环氧粉末内防腐层普通级不小于 300 微米、加强级不小于 500 微米;液体环氧按三级分档,常见口径是不小于 200、300、450 微米;输水管道的水泥砂浆衬里更厚,按毫米算,常规在 6 到 16 毫米之间。
标准体系也分得清。减阻内涂走 SY/T 6530 和 API RP 5L2,防腐内涂走 SY/T 0442、SY/T 0457 或者给水那一套,水泥砂浆衬里另有专门规程。给干气干线刷几百微米厚的防腐内涂是白花钱,给含硫、含二氧化碳的集输管线只刷几十微米的减阻涂层是要出事的。选之前先把目的定死。
干天然气长输干线要不要做内涂,标准给的不是硬性规定,而是一个判断顺序。按 GB 50251-2015《输气管道工程设计规范》,先看气质:水露点要低于输送条件下最低环境温度 5 摄氏度,烃露点低于最低环境温度,硫化氢含量不大于 20 毫克每立方米,二氧化碳含量不大于 3%。气质管到这个程度的气体,一般不会腐蚀管内壁,所以规范明确,输气管道一般不采用增加腐蚀裕量的办法解决内腐蚀,管壁厚度可以不考虑腐蚀裕量。
气质达标以后,减阻内涂就成了纯经济问题。同一本规范写得很直白,当管道采用内壁减阻涂层时,应经技术经济比较确定。公开资料里有现成例子:西气东输一线按大港到沧州管线的实测数据推算,全线采用减阻耐磨涂料后输气量明显提升,站间距可以增大,压气站少建几座。行业口径里,减阻内涂后输量一般能提高 5% 到 15%,个别实测更高,但具体数字必须按管径、压力、流态逐工程核算,不能拿一个宣传数字当承诺。还要说清一点,减阻涂层虽有防腐蚀作用,定位始终是降摩阻,不能当防腐层用,气质超标、有水有硫的管道,靠几十微米的一层薄涂拦不住。
减阻内涂的核心标准是 SY/T 6530-2002《非腐蚀性气体输送用管线内涂层》,国际上对应 API RP 5L2《非腐蚀性气体输送管道内覆盖层的推荐准则》。国内项目招标、验收通常以 SY/T 6530 为直接依据,涉及国际合作或者采用国际规范的,会同时参照 API RP 5L2。
施工前的表面处理是成败的底子。管内壁要先清除油污、氧化皮、铁锈和旧涂层,喷砂或抛丸除锈到 Sa2.5 级,锚纹深度大致 30 到 50 微米,除锈后的灰尘要吸净或用干燥压缩空气吹净,临海项目还要测盐分。做完了要尽快喷涂,别让内壁在等待中返锈。
涂层本身有几项现场必查。干膜厚度按 SY/T 6530 口径不小于 65 微米。附着力按拉开法不小于 5 兆帕。表面粗糙度要求固化后 Ra 不大于 10 微米,做得好的能到 5 微米以下,这个数直接决定减阻效果。针孔要全管 100% 电火花检漏,零针孔交付,每一个针孔都是腐蚀介质的入口。硬度按 SY/T 6530 的试验要求,Buchholz 压痕硬度在 25 摄氏度时最小 94,保证涂层在安装和清管时不容易被划伤。
SY/T 6530 的附录还列了十来项实验室性能试验,常用的几项是耐盐雾 500 小时(划叉法,腐蚀蔓延不大于 3.2 毫米)、耐水浸泡、剥离、弯曲(弯曲成 13 毫米以上直径无剥落开裂)、耐磨(磨损系数不小于 23)、水压鼓泡。这些做的是型式检验,采购时可以要求供方提供符合标准的报告,作为验收和追责的依据。
输水、市政给水这条线的内壁处理,主流做法不是涂层,而是水泥砂浆衬里。它的原理和涂层不同,主要靠水泥水化后形成的强碱性环境。砂浆里生成的氢氧化钙让贴近管壁的水 pH 值能到 12 以上,钢管在这种高碱环境里表面会生成一层稳定的钝化膜,电化学腐蚀被压下去。砂浆层本身又把水和泥沙挡在外面,内壁不结垢,糙率低,沿程水头损失小。这套做法历史很长,公开资料说最早出现在十九世纪三十年代的法国。
衬里的现行标准是 T/CECS 10-2019《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里施工及检测规程》,2019 年 11 月发布,2020 年 4 月 1 日实施,替代了老的 CECS 10:89。它把两个变化写清了:适用管径从公称直径 500 毫米及以上提高到 600 毫米及以上;适用工艺从只讲现场施工,扩展到现场衬里施工工艺和工厂衬里预制工艺两条路。给排水管道施工验收的大盘子按 GB 50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》走。工厂预制的主流工艺是离心成型:钢管低速旋转,移动式离心喷头匀速行进,砂浆靠离心力均匀甩附到内壁并同步抹光,厚度均匀、密实度高、空鼓率低,大口径螺旋管多用它;现场做的常见是机械喷涂法。老版规程里还有一条口径,衬里适用的水温上限是 60 摄氏度。
水泥砂浆衬里出问题,多数不是砂浆本身不好,而是衬在了一层没处理干净的钢壁上。界面不牢,投产后水一冲、温度一变,空鼓、开裂、脱落就来了。要把界面做牢,公开的技术口径里有几步必须做到位。
头一步是内焊缝余高处理。螺旋焊管的内焊缝有余高,凸起来那一块必须打磨平整,凸起高度一般要求不大于内衬厚度的三分之一,部分项目按四分之一控制。余高不磨平,砂浆在这里就薄,最薄的地方往往就是最先空鼓开裂的地方,焊渣、毛刺也要清干净。
再一步是除锈等级和锚纹。内壁要喷砂或者抛丸除锈到 Sa2.5 级,锚纹深度大致 40 到 80 微米,彻底去掉油污、浮锈、氧化皮。现场条件确实受限、做不了喷砂的,最低可以退到动力工具除锈 St3 级,但这种只能用在现场修补上。除锈完成后最好在 4 小时以内施作砂浆,超过这个时间内壁容易返锈,返了锈就等于白除。
还有材料配比和养护。砂浆常规配合比是水泥比砂在 1:2.5 到 1:3 之间,水灰比控制在 0.40 到 0.50,抗压强度要求不小于 30 兆帕,水泥优先用 42.5 级及以上品种。大口径管道公开口径里一般公称直径 800 毫米以上会加铁丝网,增强砂浆整体性。养护是另一条命门,终凝后要保湿养护,常规不少于 7 天,用矿渣水泥的要 14 天以上。
衬里厚度按管径分档,公开的工程口径大致是:公称直径不大于 500 毫米不小于 6 毫米,500 到 1000 毫米不小于 8 毫米,1000 毫米以上不小于 10 毫米。还有一层容易被设计阶段漏掉:砂浆是毫米级的,会吃掉过流断面,以公称直径 2600 毫米的管子衬 18 毫米为例,内径就少了 36 毫米,还按裸管内径算流量,衬完可能不达标。衬里对变形也有硬要求,竖向变形一般不得大于管径的 2%,而且要在试压合格、回填夯实之后才做。
除了水泥砂浆,油气和给水管道内壁还有一类厚涂层防腐,主要是熔结环氧粉末和液体环氧涂料。这一类的厚度是微米级里偏厚的,和减阻涂层不是一个量级,用的时候也别交叉引用。
熔结环氧粉末内防腐层现行标准是 SY/T 0442-2018《钢质管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准》,2018 年 10 月发布,2019 年 3 月 1 日实施,替代了 2010 版,适用于运行温度不超过 80 摄氏度的油气田生产用水、油品、天然气及给排水钢质管道。施工上是一层粉末一次成膜,钢管要预热到 180 到 250 摄氏度熔结固化,要求涂层连续致密,无针孔、无剥离、无气泡。厚度上 2018 版把普通级定在不小于 300 微米、加强级不小于 500 微米,合同里最好把版本号写死,因为市场上还有厂家沿用旧版的薄口径报价。
液体环氧内防腐层走的是 SY/T 0457-2019《钢制管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》,替代了 2000 版,适用于原油、天然气、工业水等介质,介质温度同样按不超过 80 摄氏度控制,厚度按三级分档,公开口径是不小于 200、300、450 微米。这个体系和粉末体系的厚度口径、固化方式、检测方法都不同,别拿一套的数去套另一套。给水涂塑复合钢管另有 CJ/T 120 这条线。
给水用途还有一道和厚度无关的硬门槛。凡接触生活饮用水的内防腐材料,必须符合 GB/T 17219《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》,并通过浸泡试验。采购时这一条要提前把住:材料的涉水产品卫生许可批件有没有,批件覆盖的口径范围是不是包含你实际买的规格,批件在不在有效期内,缺一项都可能让整批货卡在验收环节。
同样的内壁处理,放在螺旋焊管上,有几处比直缝管更要注意,源头在制管工序。头一处是内焊缝余高。螺旋焊管的内焊缝长度长、走向是螺旋的,余高一致性和打磨工作量都比直缝管大。做薄涂层时余高处的涂层容易偏薄,做水泥砂浆衬里时余高不磨平就是空鼓的高发点。内衬前的打磨在螺旋管上要单独排一道工序,不能指望顺手带过。
还有一处是管体的几何偏差。螺旋焊管是卷板成型、螺旋焊接出来的,椭圆度、周长差这些偏差本来就比直缝管大。做离心成型的水泥砂浆衬里时,管子转起来,椭圆度大会让砂浆厚薄不均;做喷涂类涂层时,管端和管身的距离变化也会影响膜厚均匀性。管子的直度和圆度,前面工序控得越好,后面衬里和涂层越好做,这两头是连着的。管端预留同样要注意,公开口径里两端预留段约 55 毫米上下,留给现场环缝焊接,别让涂料在管端流挂堆积,也别损伤已经做好的外防腐层。
再有一处是工序顺序和温度窗口。外防腐如果用熔结环氧粉末或者 3PE,管体会被中频加热,做内涂层时要考虑这层热会不会伤到已固化的内涂层;反过来先做内涂再上外防腐,就要先把管端保护罩装好、把内涂层的固化保护区划出来。公开的工艺资料里,先内后外和先外后内两种顺序都可行,关键是加热深度和频率要控住,让热量还没传到内表面,外防腐施工就结束了。这一条在设备能力不够的线上,往往就是决定成败的那一环。
把前面这些落到能执行的层面,采购侧最关键的动作还是合同。内壁处理至少要写清四件事:做哪一种处理、按哪本标准哪个版本、厚度或者衬里厚度定到什么值、验收和检验按什么方法。最容易漏掉的是标准版本号和厚度分档,大家习惯写一句「内防腐按行业标准执行」,可厚度口径在不同版本之间是有差的,不写死,验收时就会各说各话。
到货核验可以按六条走。一看内壁外观,涂层是否均匀、有无气泡和漏涂,衬里是否密实、有无空鼓裂缝。二测厚度,涂层用磁性测厚仪抽测,衬里用专门量具测,对合同和标准分档。三查附着力,减阻涂层按拉开法,防腐涂层按划格或拉拔法。四做电火花检漏,涂层类必须全管 100% 检。五核管端预留段长度。六看文件,型式检验报告、批次记录和给水用途的卫生许可批件。
还有两个容易被算漏的点。一个是内衬会吃掉过流断面,尤其大口径水泥砂浆衬里,设计阶段就得按衬后内径复核输水能力。另一个是焊后内补口,这是整条输水管内防腐最薄弱的一环。外壁 3PE 补口有成熟的热收缩带方案,内壁补口却要在封闭的管道里、看不见的状态下完成除锈、清理、涂敷和检测,多数输水管的内腐蚀就是从这里开始的。这一步谁做、怎么做、做到什么标准,最好在合同和施工方案里先定下来。
数据来源:来自公开网络。
钢管动力,关联公众号:钢标控。
螺旋焊管内壁的内涂层和内衬里,是一回事吗,该选哪种?
不是一回事,先看目的。要增输、省能耗,走内减阻涂层,干膜厚度通常不小于 65 微米,执行 SY/T 6530 和 API RP 5L2。要防介质腐蚀、保水质,走内防腐:熔结环氧粉末普通级不小于 300 微米、加强级不小于 500 微米(SY/T 0442-2018),液体环氧按三级不小于 200、300、450 微米(SY/T 0457-2019),输水管道的水泥砂浆衬里按毫米算,6 到 16 毫米。输气干线的减阻涂层只降摩阻,不能当防腐层用。目的定错,后面几百微米和几毫米的差别就白花了。
输气管道的减阻内涂才几十微米,真有必要做吗?
它不是为了防腐,而是为了增输,要不要做先算账。按 GB 50251-2015,先把气质管住:水露点低于最低环境温度 5 摄氏度、烃露点低于最低环境温度、硫化氢不大于 20 毫克每立方米、二氧化碳不大于 3%。气质达标的气体一般不腐蚀内壁,规范也不主张靠增加腐蚀裕量来解决内腐蚀;气质达标之后,规范写明采用内壁减阻涂层应经技术经济比较确定。管径越大、线路越长、输气量越大,这笔账越划算,公开资料里减阻后输量一般能提高 5% 到 15%,但必须逐工程核算。
给水管道做水泥砂浆衬里,厚度和内焊缝余高怎么定?
厚度按管径分档,公开的工程口径大致是公称直径不大于 500 毫米不小于 6 毫米、500 到 1000 毫米不小于 8 毫米、1000 毫米以上不小于 10 毫米,施工时实际厚度常在 8 到 16 毫米之间。内焊缝余高必须先打磨平整,凸起高度一般要求不大于内衬厚度的三分之一,部分项目按四分之一控制,因为余高处砂浆最薄,是最先空鼓开裂的地方。配套要求还有:除锈到 Sa2.5 级、锚纹 40 到 80 微米,除锈后 4 小时内施作,砂浆抗压强度不小于 30 兆帕,保湿养护不少于 7 天。现行规程是 T/CECS 10-2019,适用公称直径 600 毫米及以上。
内防腐的熔结环氧粉末和液体环氧,到底怎么选?
两者是两套体系,别交叉引用。熔结环氧粉末按 SY/T 0442-2018,适用运行温度不超过 80 摄氏度,一次成膜,钢管预热到 180 到 250 摄氏度熔结固化,厚度普通级不小于 300 微米、加强级不小于 500 微米,适合工厂化预制、批量大的管段。液体环氧按 SY/T 0457-2019,同样不超过 80 摄氏度,厚度三级不小于 200、300、450 微米,施工灵活,适合中小口径、现场补口量大的场合。介质腐蚀性强、含水高或者含二氧化碳、硫化氢的直接上加强级;运行温度超过 80 摄氏度的,两套体系都要求先做该温度下的适用性评价。
内涂层和内衬里到货验收,必须核哪几项?
六项要逐项核。一看内壁外观,涂层均匀无气泡流挂漏涂,衬里密实无空鼓裂缝。二测厚度,涂层用磁性测厚仪抽测,衬里用专门量具测。三查附着力,减阻涂层拉开法不小于 5 兆帕,防腐涂层划格或拉拔法。四做电火花检漏,涂层类全管 100% 检、零针孔交付。五核管端预留段,公开口径约 55 毫米上下不涂,留给现场焊接。六看文件,型式检验报告、批次记录和给水用途的涉水产品卫生许可批件。设计阶段还要按衬后内径复核输水能力,施工方案里写清焊后内补口怎么做,这两处最容易被算漏。