上海申弘閥門有限公司
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壓力管道材料 |
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壓力管道材料 上海申弘閥門有限公司 目錄 1 金屬材料基礎知識 1.1金屬的微觀結構 1.2金屬材料的基本性能 1.3溫度對金屬材料的影響 1.4常見元素對金屬材料性能的影響 2 常用金屬材料 2.1鑄鐵 2.2碳素鋼 2.3合金鋼 3 壓力管道常用金屬材料的基本限制條件 3.1一般限制條件 3.2 常用材料的應用限制 3.3其它方面對材料的限制 4 應用標準體系 4.1上常用的標準體系 4.2國內(nèi)常用的標準體系 5 管道壓力等級 6 管道器材選用 7 表面處理、防腐、涂層 8 管道施工及驗收規(guī)范 1 金屬材料基礎知識 金屬材料的基本知識僅介紹金屬材料的微觀結構、基本性能、常見元素對性能的影響以及金屬材料的分類及牌號標識等內(nèi)容。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調(diào)節(jié)閥,氣動調(diào)節(jié)閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。 1.1 金屬的微觀結構 1.1.1碳鋼與鑄鐵 由95％以上Fe＋（0.05－4％）C組成的Fe、C合金。 1）鐵的內(nèi)部結構 將鐵水緩冷到其凝固點1534℃以下，鐵水就開始結晶，直到全部結晶成固態(tài)鐵為止，溫度才又繼續(xù)下降。所結晶成的固體是由許多小顆粒組成，每個小顆粒具有不規(guī)則的外形，叫晶粒。 每個晶粒內(nèi)部都是由無數(shù)個原子按一定的規(guī)律排列而成。若將各個原子的中心用線條連接起來，組成一個空間格子，可用來說明原子排列的規(guī)律性，這種空間格子叫“晶格"。 常見的金屬晶格形式： 面心立方晶格 體心立方晶格 ◆ Fe 的晶格形式 1534℃～1390℃ 體心立方排列叫δ鐵 1390℃～910℃ 面心立方排列叫γ鐵 910℃以下 體心立方排列叫α鐵 α鐵 γ鐵 δ鐵 這種在固態(tài)下晶體結構隨溫度發(fā)生改變的現(xiàn)象叫“同素異構轉變"。它是鋼鐵能夠進行多種熱處理而改變其性能的重要依據(jù)。 2）碳的存在形式 ◆固溶體：就是由兩種或兩種以上的化學元素，在固態(tài)下互相溶解構成的單一均相物質(zhì)。 ◆鐵素體 碳溶解在體心立方晶格Fe原子之間形成的固溶體。是低碳鋼在常溫時的主體相。 ◆奧氏體 碳溶解在面心立方晶格Fe原子之間形成的固溶體。是碳鋼在高溫時的組織。 ◆滲碳體：鐵碳合金中的碳不能全部溶入鐵素體、奧氏體中時， “剩余"的碳與鐵形成的鐵碳化合物（Fe3C）的晶體組織。 ◆石 墨：鑄鐵中的C >2.06% ，奧氏體zui大溶碳量2.06％，剩余的C以石墨形式存在。 1.1.2鐵碳合金相圖（相圖略） 鐵碳合金相圖 是表示不同成分的鐵碳合金在不同溫度下所具有的狀態(tài)或組織的關系圖。 相圖的作用 通過鐵碳合金相圖能掌握鋼的組織隨成分和溫度變化的規(guī)律,以便能夠正確制定熱處理和熱加工的工藝，是改變其組織，獲得所需要的性能的依據(jù)。 相圖中有： 兩個組元： 鐵（Fe） 性能表現(xiàn)為強度和硬度較低，塑性和韌性較好 滲碳體（Fe3C） 性能表現(xiàn)為硬而脆 四個基本相：液相（L）、鐵素體（а）、奧氏體（γ）和滲碳體（Fe3C） 兩個次生相：珠光體（鐵素體＋滲碳體的兩相機械混合物）具有良好的強度和硬度又具有良好的塑性和韌性，屬常溫穩(wěn)定組織 萊氏體（奧氏體＋滲碳體的兩相機械混合物） 在平衡狀態(tài)下： C＝0.8％ 珠光體 共析鋼 C<0.8% 鐵素體＋珠光體 亞共析鋼（GS亞共析鋼線） C>0.8％ 滲碳體＋珠光體 過共析鋼（ES過共析鋼） GS線：C<0.8％的鐵碳合金加熱時鐵素體向奧氏體轉變的終了溫度線（Ac3），或者冷卻時奧氏體向鐵素體轉變的開始溫度線（Ar3）。 ES線： 0.8％<C<2.06％的鐵碳合金加熱時滲碳體向奧氏體轉變的終了溫度線（Accm），或者冷卻時奧氏體向滲碳體轉變的開始溫度線（Arcm）。 PSK線：鐵碳合金加熱時珠光體向奧氏體轉變的溫度線（Ac1），或者冷卻時奧氏體向珠光體轉變的溫度線（Ar1）。 1.1.3碳鋼的熱處理 ● 熱處理：就是利用鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的加熱、保溫和冷卻以改變其組織，獲得所要求的性能。按照熱處理的操作及其過程所發(fā)生的組織變化的不同，將熱處理分為淬火、回火、退火及化學熱處理。 淬火：是將鋼加熱至超過臨界溫度以上，保溫一定時間后,以快速冷卻,使其得不到穩(wěn)定的組織。 目的：是為了獲得馬氏體以提高工件的硬度和耐磨度。 回火：是將淬火后的鋼重新進行不超過臨界溫度（GS線）時加熱，使之得到較為穩(wěn)定的組織。根據(jù)對零件機械性能的具體要求回火的加熱溫度分為低、中、高溫三種。 目的：消除淬火后工件的內(nèi)應力，并降低材料的脆性。鋼件在淬火后，幾乎總是跟著回火。 退火：退火處理時用來消除鋼材在焊接、鑄造或鍛造后下來的粗晶組織和內(nèi)應力，降低硬度，增加塑性和韌性，消除偏析。 *退火—將鋼加熱到GS線以上20～30℃，經(jīng)保溫后隨爐緩冷或埋在保溫灰中緩冷。 低溫退火—加熱至小于臨界點PSK的溫度而后緩慢冷卻。 目的是消除工件在焊接過程中所形成的內(nèi)應力，以防脆裂。 正火：是退火的一種變態(tài)，它與退火不同之處是在靜止空氣中冷卻。 1.1.4 常用壓力管道材料使用的熱處理狀態(tài) 1.2金屬材料的基本性能 金屬材料的基本性能一般包括: 機械性能、耐腐蝕性能、物理性能、制造工藝性能和經(jīng)濟性。 l.2.1機械性能（5.13/P168） 材料的機械性能是指在外力的作用下，材料抵抗破裂和過度變形的能力。 它包括材料的強度指標、彈性指標、塑性指標、韌性指標、疲勞強度、斷裂韌度和硬度等。 1.2.2．耐腐蝕性能(化學性能) 腐蝕不僅會造成金屬的損失，更重要的是會導致金屬的破壞，從而威脅到壓力管道的安全。事實已證明，許多壓力管道的破壞都與材料的腐蝕有關。 ◆ 材料的選擇應避免應力腐蝕的發(fā)生，因為它會帶來壓力管道在不可預知的情況下突然斷裂，從而導致重大事故的發(fā)生; ◆ 選用的材料應有足夠的抗介質(zhì)均勻腐蝕的能力，以便材料不致于在短時間內(nèi)因腐蝕造成的管道壁厚急劇減薄而失效。等等。 1.2.3物理性能 材料的物理性能主要是指： 密度ρ(kg/m3)、導熱系數(shù)、比熱、熔點Tm(℃)、線膨脹系數(shù)、彈性模量E、比重 1.2.4.制造工藝性能 材料的制造工藝性能也是影響材料選擇的一個重要因素，主要有： 1) 切削加工性能; 2)可鑄性;3)可鍛性; 4)可焊性; 5)熱處理性能; 1.2.5材料的經(jīng)濟性 材料的選擇不能脫離經(jīng)濟性這個杠桿作用，這就是工程材料研究與一般材料研究區(qū)別的顯著標志。選材的原則： 1) 設計選材既要可靠，又要經(jīng)濟，能用低等級材料時就不要選用高等級材料。 2) 對材料的制造要求也應適當，要結合使用條件來規(guī)定各項檢查試驗要求。 3) 對于每一種金屬材料來說，以上各類性能不可能都是的，選用材料時，只能揚長避短，物盡其用。 1.3 溫度對金屬材料性能的影晌 1.3.1金屬材料在高溫下的性能變化 1）材料的蠕變及應力松弛 材料的蠕變： 當材料的使用溫度超過其熔點的(0.25～0.35)倍時，金屬性能已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時若在外力的作用下，會出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象:雖然材料的應力不再增加，但其變形卻隨著時間的增加而繼續(xù)增大，而且出現(xiàn)了不可恢復的塑性變形。 ◆一般情況下，對碳鋼，考慮蠕變發(fā)生的起始溫度為300～350℃，對鉻鉬合金鋼則為400～450℃。 應力松弛：與蠕變現(xiàn)象相反，當材料受高溫和外力的持續(xù)作用時可能會出現(xiàn)：材料的總應變量不變，使其中部分彈性變形轉化成了塑性變形，從而導致彈性應力降低，即意味著金屬材料被"放松"了。 2）材料的球化和石墨化 材料的球化：在高溫作用下，碳鋼中的滲碳體由于獲得能量而將發(fā)生遷移和聚集，形成晶粒粗大的滲碳體并夾在鐵素體內(nèi)，尤其是對于珠光體碳鋼，其滲碳體會由片狀逐漸轉變成球狀。這種現(xiàn)象稱為材料的球化。 球化的結果：使得材料的抗蠕變能力和持久強度下降，而塑性增加。 ◆ 一般情況下，碳鋼長期處于450℃以上溫度環(huán)境時，就有明顯的球化現(xiàn)象。 材料的石墨化：對于碳鋼和一些低合金鋼，在高溫作用下，其組織中會出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象:其過飽和的碳原子發(fā)生遷移和聚集，并轉化為石墨(石墨為游離的碳原子)。由于石墨強度極低，并以片狀存在于珠光體內(nèi)，將使材料的強度大大降低，而脆性增加。這種現(xiàn)象稱為材料的石墨化。 ◆一般情況下，碳鋼長期處于425℃以上溫度環(huán)境時，就有石墨化發(fā)生，而在475℃以上時則明顯出現(xiàn)。SH3059標準規(guī)定，碳鋼的zui高使用溫度為425℃，而GB150規(guī)范則規(guī)定其zui高使用溫度為450℃。 3）材料的高溫氧化 金屬的氧化 金屬材料處于高溫和氧化性介質(zhì)(如空氣)的環(huán)境中時，將會被氧化。氧化產(chǎn)物為疏松的非金屬物質(zhì)，容易脫落，故有時也稱其金屬的氧化為脫皮。 1.3.2金屬材料在低溫下的性能變化 在低溫情況下，材料因其原子周圍的自由電子活動能力和“粘結力"減弱而使金屬呈現(xiàn)脆性。一般情況下，對于每種材料，都有這樣一個臨界溫度，當環(huán)境溫度低于該臨界溫度時，材料的沖擊韌性會急劇降低。通常將這一臨界溫度稱為材料的脆性轉變溫度。為了衡量材料在低溫下的韌性，常用低溫沖擊韌性<沖擊功>來衡量. 1.4 常見元素對金屬材料性能的影晌 黑色金屬材料的基本元素是鐵(Fe)，所以對材料性能的影響主要是指鐵以外的其它元素。 1.4.1常用碳素鋼中各元素對其性能的影響 碳素鋼中，其主要影響元素是碳(C)。除此之外，尚有硅(Si)、硫(S)、氧(0)、磷(P)、砷(b)、銻(Sb)等雜質(zhì)元素 a 碳(C)在碳素鋼中的作用 b硅(S)在碳素鋼中的作用 c硫（S）、氧(0)在碳素鋼中的作用 d磷(P)、砷(As)、銻(Sb)在碳素鋼中的作用 1.4.2．常用低合金鋼中各元素對其性能的影響 管道中除螺栓材料外，常用的低合金鋼為含碳量小于0.20％的碳錳鋼、硅鋼、鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼和鉻鉬釩鋁鋼，而螺栓材料則常用含碳量為0.25％～0.45％的鉻鋼和鉻鉬鋼。 主要影響元素：碳(C)、錳(Mn)、鉻(Cr)、Mo、V、Si、Al 雜 質(zhì) 元 素：S、O、P、As、Sb、 a碳(C)在低合金鋼中的作用同碳素鋼部分。 b錳(Mn)在低合金鋼中的作用 c鉻(Cr)在低合金鋼中的作用 d鉬(Mo)在低合金鋼中的作用 e 釩(V)在低合金鋼中的作用 f 硅(st)在低合金鋼中的作用 g 鋁(AL)在低合金鋼中的作用 h硫(S)、氧(0)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等雜質(zhì)元素同在碳素鋼中的作用。 1.4.3常用高合金鋼中各元素對其性能的影響 壓力管道中常用的高合金鋼為含碳量小于0.10％的鉻鉬、鉻鎳、鉻鎳鉬耐熱鋼和不銹鋼。 高合金鋼中，其主要影響元素：碳(C)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鈦(TI)、硅(Si)等； 雜質(zhì)元素：硫(S)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等。 a碳(C)在高合金鋼中的作用 b鉬在高合金鋼中的作用 與在低合金鋼中的作用相似。 c鎳(Ni)在高合金鋼中的作用 d 鈦(Ti)在高合金鋼中的作用 e硅(S)在高合金鋼中的作用 2常用金屬材料 2.1 鑄鐵 2.1.1灰口鑄鐵 2.1.2可鍛鑄鐵 2.1.3球墨鑄鐵 2.2 碳素鋼 2.2.1.碳素鋼的分類 2.2.2普通碳素鋼 2.2.3碳素鋼 2.2.4碳素鋼 2.3 合金鋼 2.3.1合金鋼分類 2.3.2常用合金鋼 2.4 常用金屬材料技術條件標準
2常用金屬材料 介紹壓力管道中常用的金屬材料的分類、特點、用途和表示方法 金屬材料:黑色金屬： 通常指鐵和鐵的合金 有色金屬： 指鐵及鐵合金以外的金屬及其合金。 黑色金屬根據(jù)它的元素組成和性能特點分為三大類,即鑄鐵、碳素鋼及合金鋼。 2.1鑄鐵 鑄 鐵：含碳量大于2.06％的鐵碳合金 。 ◆真正有工業(yè)應用價值的鑄鐵其含碳量一般為2.5%~6.67%。 ◆ 鑄鐵的主要成分除鐵之外,碳和硅的含量也比較高。由于鑄鐵中的含碳量較高,使得其中的大部分碳元素已不再以Fe3C化合物存在,而是以游離的石墨存在。 性能特點：是可焊性、塑性、韌性和強度均比較差,一般不能鍛,但它卻具有優(yōu)良的鑄造性、減摩性、切削加工性能,價格便宜。 用 途：常用作泵機座、低壓閥體等材料；地下低壓管網(wǎng)的管子和管件。 根據(jù)鑄鐵中石墨的形狀不同將鑄鐵分為灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。 2.1.1灰口鑄鐵：石墨以片狀形式存在于組織中的鑄鐵稱之為灰口鑄鐵。 ◆灰口鑄鐵澆鑄后緩冷得到的組織為鐵素體和游離石墨共存,斷口呈灰色，灰口鑄鐵也因此而得名?；铱阼T鐵的各項機械性能均較差,工程上很少使用。 2.1.2可鍛鑄鐵：經(jīng)過長時間石墨化退火,使石墨以團絮狀存在于鑄鐵組織中,此類鑄鐵稱為可鍛鑄鐵。 性能特點：強度、塑性、韌性均優(yōu)于灰口鑄鐵，其延伸率可達12%；但可鍛鑄鐵制造工藝復雜,價格比較高。 ◆由于可鍛鑄鐵具有一定的塑性,故"可鍛"的名稱也由此而出,其實它仍為不可鍛。 用 途：可鍛鑄鐵在工程上常用作閥門手輪以及低壓閥門閥體等。 根據(jù)斷面顏色或組織的不同,可鍛鑄鐵又分為黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵三種。常用的是黑心可鍛鑄鐵。 2.1.3球墨鑄鐵：是通過在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑進行球化處理,并加入少量的孕育劑以促進石墨化,在澆注后直接獲得具有球狀石墨結晶的鑄鐵。 性能特點：球墨鑄鐵的各項性能指標均優(yōu)于可鍛鑄鐵，比可鍛鑄鐵價格便宜。 用 途：可代替可鍛鑄鐵用在較苛刻條件下。用途更廣泛。 鑄鐵命名：根據(jù)GB9439的規(guī)定鑄鐵的牌號表示方法：
2.2碳素鋼 碳素鋼：含碳量小于等于2.06%的鐵碳合金稱為碳素鋼。 2.2.1.碳素鋼的分類 2.2.2普通碳素鋼 ◆普通碳素鋼與碳素鋼相比,由于它的有害雜質(zhì)元素S、P含量相對較高,綜合機械性能和耐蝕性較差,故不宜用在較重要的場合,但普通碳素鋼價格便宜,故工程上常用于各種鋼構架、支吊架等,而流體輸送管道上使用時常給與一定的限制。 ◆普通碳素鋼根據(jù)冶煉過程的脫氧程度分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼三種。 沸騰鋼：在澆鑄前不用硅和鋁脫氧, 鋼液中含氧量多,澆注及凝固時會產(chǎn)生大量CO氣泡，在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象,這類鋼叫沸騰鋼。 沸騰鋼冷凝后沒有集中縮孔,因而成材率高,成本低,表面質(zhì)量及深沖性能好。但因含氧量高,成分偏析大,內(nèi)部雜質(zhì)多,抗腐蝕性和機械性能差,.且容易發(fā)生時效硬化和鋼板的分層,故不宜作重要用途。 鎮(zhèn)靜鋼：而脫氧較*,澆鑄時鋼水在鋼錠模內(nèi)不產(chǎn)生CO氣體,這類鋼叫鎮(zhèn)靜鋼。 成材率低,成本高。但鎮(zhèn)靜鋼中氣體含量低,時效傾向小,鋼鏡中氣泡、疏松較少,質(zhì)量較好。 半鎮(zhèn)靜鋼：進行中等程度脫氧,介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼叫。 普通碳素鋼的表示方法和代號按GB700標準 ◆壓力管道中常用的普通碳素結構鋼牌號為Q23(F、b)、Q235B(F、b)、Q235C、Q235D四種,這些牌號的質(zhì)量要求是順次提高的。材料標準為GB700。 2.2.3碳素鋼 ◆碳素鋼中的有害雜質(zhì)元素S、P比普通碳素鋼低,不僅如此,二者的冶煉方法也多有不同,普通碳素鋼多用成本zui低轉爐冶煉,而碳鋼則采用平爐或純氧頂吹轉爐冶煉,脫氧較好,雜質(zhì)含量較低,故其綜合機械性能、耐蝕性等均優(yōu)于普通碳素鋼。碳素鋼與碳素鋼相比,價格不高,且是工程上應用zui廣泛的碳素鋼。 ◆碳素鋼的表示方法和代號按GB221標準： ◆ GB/T699給出了碳素鋼的化學成分和機械性能要求。 該標準共列出了08F、10F、15F、08、10、20、25、……70Mn等31種材料牌號； 壓力管道中常用的牌號為08、10、20三種。 2.2.4碳素鋼 碳素鋼各方面性能略優(yōu)于碳素鋼,但價格較高，工程上用的并不多。一般情況下,如果采用碳素鋼不能滿足使用條件要求時，將考慮選用相應的合金鋼而不用碳素鋼。碳素鋼在碳素鋼的牌號后加A 2.3合金鋼 合金鋼：為了提高鋼的機械性能、工藝性能或物理化學性能,通常有意識地向鋼中加入一些合金元素,由此得到的鋼就叫合金鋼。 2.3.1合金鋼分類 表2－1合金鋼分類(用途) *層 第二層分類 第三層分類 特點及用途 合金鋼 合金結構鋼 低合金鋼 1．低碳型合金鋼，合金元素總量一般≯3％； 2．強度明顯高于碳素鋼，有較好的塑性和韌性，可焊性尚可； 3．用于中高溫、抗氫、抗高溫硫腐蝕等。 調(diào)質(zhì)鋼 1．中碳型合金鋼，合金元素含量較低； 2．強度較高； 3．用于高溫螺栓、螺母材料等。 彈簧鋼 1含碳量比調(diào)質(zhì)鋼高； 2經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，強度較高 抗疲勞強度較高； 3用于彈簧材料。 滾動軸承鋼 1高碳型合金鋼，合金含量較高； 2具有高而均勻的硬度和耐磨性； 3用于滾動軸承。 合金工具鋼 量具鋼 1高碳型合金鋼，合金元素含量較低； 2具有高的硬度和耐磨性，機加工性能好，穩(wěn)定性好； 3用于量具材料。 特殊性能鋼 不銹鋼 1低碳高合金鋼； 2抗腐蝕性好； 3用于抗腐蝕、部分可做耐熱材料。 耐熱鋼 1低碳高合金鋼； 2耐熱性能好； 3用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。 低溫鋼 1低碳合金鋼，根據(jù)耐低溫程度合金元素有高有低； 2抗低溫性好； 3用于低溫材料（鋼為鎳鋼）。 合金元素因溶于鐵素體中起固溶強化作用,從而提高了材料的硬度和強度,但同時卻使其韌性和塑性相對降低。 材料在低溫下強度一般略有提高,但塑性和韌性則下降很多,通過添加一些合金元素可提高材料在低溫下的塑性和韌性。 奧氏體不銹鋼由于含有較多的合金元素又具有單一的奧氏體組織,故它具有較好的抗氧化腐蝕性能和高溫使用性能。工程上,奧氏體不銹鋼常用于多種腐蝕工況和高溫工況。 合金鋼的優(yōu)點 合金鋼與碳素鋼相比,它具有較高的強度,較好的耐熱性,較好的耐低溫性能,較好的耐腐蝕性能等優(yōu)點,甚至有些生產(chǎn)環(huán)境采用碳素鋼是滿足不了要求的。故合金鋼是壓力管道中常用的也是很重要的材料。 2.3.2常用合金鋼 壓力管道中常用的合金鋼有低合金鋼、調(diào)質(zhì)鋼、不銹鋼、耐熱鋼和低溫鋼。其它鋼種有時也會偶爾碰到在此不再作進一步的介紹。 a.低合金鋼 低碳型合金鋼，合金元素總量一般≯3％；強度明顯高于碳素鋼，有較好的塑性和韌性，可焊性尚可；低合金鋼有碳錳系、碳錳釩系、鉻鉬系、鉻鉬釩系 ◆碳錳系和碳錳釩系 GB/T1591給出了化學成分和機械性能要求; l 材料牌號為Q29（B）、Q34～E、Q390A～E、Q420A～E、Q460C～E; l 用于常溫及以上溫度時，可用A、B或C級；用于－20～－40℃ 時，可用C或D級 l 表示方法及代號同普通碳素鋼 ◆鉻鉬系和鉻鉬釩系 GB/T3077給出了化學成分和機械性能要求; l 材料牌號主要為12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV； l 它們常用作抗氫腐蝕、抗高溫硫或硫化氫腐蝕和耐熱(次高溫)等材料 例如,12CrMo和15CrMo常用于550℃以下的高溫工況,或用于320℃以下的臨氫工況;12CrlMoV常用于575℃以下的高溫高壓蒸汽介質(zhì)。 l 表示方法及代號 b.調(diào)質(zhì)合金鋼 l 中碳型合金鋼，合金元素總量一般≯3％； l 它的含碳量較高，強度高，可焊性差； l GB/T3077給出了化學成分和機械性能要求; l 材料牌號為40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25CrMoVA 等 l 用于螺栓、螺母材料 l 表示方法及代號同低合金鋼中的鉻鉬系和鉻鉬釩系 c.不銹鋼 ◆不銹鋼特點 l 合金元素含量比較高,均超過10％,有的高達50%甚至更多； l 它含有大量的合金元素,故其耐熱、耐蝕等性能大大優(yōu)于碳素鋼和低合金鋼,但隨之而來的是其價格也遠遠高于碳素鋼和低合金鋼。 ◆分類（按常溫的組織不同） 奧氏體型 奧氏體-鐵素體雙相型 鐵素體型 因鋼管表面狀態(tài)的影響所形成的腐蝕電池。如制管缺陷、夾雜等，當這些部位與土壤接觸時，由于電極電位差而構成腐蝕電池。② 宏觀腐蝕電池：因土壤介質(zhì)差異引起的腐蝕電池。如：土壤的含鹽量、含氧量、透氣性等，它們的濃度對管材/土壤的電極電位值影響很大。 ?。?）雜散電流腐蝕。這是散流于大地中電流對管道所產(chǎn)生的腐蝕，又名干擾腐蝕。是一種外界因素引起的電化學腐蝕，由外部電流極性和大小來決定，其腐蝕比一般土壤腐蝕激烈得多。對于絕緣不良的管道，雜散電流可能在絕緣破損的某一點流入管道，然后沿管道流動，在另*緣破損點流出，返回雜散電流源，從而引起腐蝕。這些雜散電流源主要由于電氣化鐵道、電解工廠直流電源、陰極保護設施、交直流高壓輸電系統(tǒng)接地極所產(chǎn)生。 ?。?）細菌腐蝕（微生物腐蝕）。細菌在特定的條件下參與金屬的腐蝕過程。埋藏在土壤中的鋼鐵管道表面，由于腐蝕，在陰極上有氫產(chǎn)生，如果附在金屬表面不成為氣體逸出，則它的存在就會造成陰極極化而減緩腐蝕進程，甚至停止進行腐蝕。如果有硫酸鹽還原菌活動，恰好利用金屬表面的氫把SO42- 還原，促進了陰極反應，使腐蝕速度加快。特別的，有一些細菌是依靠管道防腐涂層的石油瀝青作為養(yǎng)料，將瀝青“吃掉"，從而造成防腐層被破壞而喪失防腐功能。 （4）大氣腐蝕（微生物腐蝕）。管道表面金屬置于大氣環(huán)境中時，其表面通常會形成一層極薄的不易看見的濕氣膜（水膜），當這層水膜達到20－30個分子厚度時，它就變成電化學腐蝕所需要的電解液膜，大氣環(huán)境下形成的水膜往往含有水溶性的鹽類及溶入的腐蝕性氣體（如二氧化碳），導致管道表面發(fā)生電化學腐蝕。 影響埋地輸油管道腐蝕速度的因素是多方面的，主要決定于土壤的性質(zhì)。而表征土壤性質(zhì)指標的各種參數(shù)均會對管道金屬的腐蝕產(chǎn)生影響，如土壤 PH 值、氧化還原電位、土壤電阻率、含鹽種類和數(shù)量、含水率、孔隙度，有機質(zhì)含量、溫度、細菌、雜散電流等。而其中 PH 值、土壤電阻率、含鹽種類和數(shù)量是主要因素，分析埋地輸油管道腐蝕剩余壽命必須以此為依據(jù)。 1.2 輸油、輸氣鋼管防腐技術 1.2.1輸油、輸氣鋼管防腐要求 埋地輸油、輸氣鋼管防腐形式通常有管道內(nèi)防腐、管道外防腐、管道陰極保護、地上管道防腐。對埋地管道外防腐蝕涂層的要求：具有良好的抗土壤、水、霉菌的腐蝕和施工性能，有良好的電絕緣性，陰極保護聯(lián)合使用時防腐涂層應具有一定的耐陰極剝離強度的能力，有足夠的機械強度，以確保涂層在搬運和土壤壓力作用下無損傷。 1.2.2輸油、輸氣鋼管防腐技術簡介 埋地鋼管外防腐涂裝技術有石油瀝青防腐層，環(huán)氧煤瀝青防腐涂層、煤焦油瓷漆防腐涂層、聚乙烯粘膠帶、熔結環(huán)氧粉末防腐涂層、二層PE防腐涂層，三層PE防腐涂層、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料防腐保溫復合結構。后三種方法是通常使用的方法。 1.2.3補口熱縮帶簡介 補口熱縮帶系列產(chǎn)品是為埋地及架空鋼質(zhì)管道焊口的防腐和保溫管道的保溫補口而設計的，也可用于管道法蘭連接部位、鎖箍部位的密封防腐。它是由輻射交聯(lián)聚烯烴基材和特種密封熱熔膠復合而成，特種密封熱熔膠與聚烯烴基材、鋼管表面及固體環(huán)氧涂層可形成良好的粘接。熱收縮帶在加熱安裝時，基材在徑向收縮的同時，內(nèi)部復合膠層熔化，緊緊地包覆在補口處，與基材一起在管道外形成了一個牢固的防腐體，具有優(yōu)異的耐磨損、耐腐蝕、抗沖擊及良好的抗紫外線和光老化性能。此外除了補口熱縮帶主體，還配有膠條和固定片，且補口熱縮帶便于規(guī)模化生產(chǎn)，施工也方便很多。 2、防腐補口的施工工藝和方法 2.1瀝青熱澆涂補口 原料可以為石油瀝青(也可以是煤焦油瓷漆)加纏玻璃布，薄涂多層結構，厚度等同于管道防腐層，施工方法為現(xiàn)場熱澆涂，適用于相同材料的管道防腐層。中洛線“管中管"施工時部分補口曾采用此方法，效果尚可，其優(yōu)點是原材料廣泛、價格低廉；缺點是現(xiàn)場熱澆涂勞動條件差，質(zhì)量難以保證，施工時對環(huán)境有污染等。在國內(nèi)應用較廣泛，在國外已處于被淘汰之列。 2.2熱烤瀝青纏帶補口 原料為浸涂過焦油瓷漆或石油瀝青的玻璃纖維氈纏繞帶，現(xiàn)場邊加熱邊纏繞形成多層結構，厚度等同于管道防腐，適用于相同材料的管體防腐補口。優(yōu)點為原材料廣泛，與管體為同種材料時熔結較好；缺點是操作步驟較復雜，人為因素影響大，如烘烤溫度的掌握、烘烤的均勻性等，都對粘結力有決定性的影響。在國外有一定數(shù)量的使用，國內(nèi)尚未大量應用。 2.3聚乙烯膠粘帶補口 結構為先涂刷與膠粘帶配套的底漆，然后纏繞聚乙烯膠粘帶作為防腐層，外保護層采用聚氯乙烯或聚乙烯外纏帶，其厚度和層數(shù)根據(jù)防腐層等級確定。其優(yōu)點是施工速度快，不需加熱，操作簡單;缺點為粘結力較差，防水性能低，受施工環(huán)境影響較大，強度低。該方法不僅可應用于聚乙烯膠粘帶防腐的補口，還可用于聚乙烯包覆、融結環(huán)氧粉末、三層防腐層的補口。國內(nèi)外有一定規(guī)模的應用。 2.4環(huán)氧煤瀝青補口 原料為環(huán)氧煤瀝青漆加玻璃布，薄涂多層結構，現(xiàn)場冷涂。適用于管體防腐為同種材料的管段。優(yōu)點是現(xiàn)場操作簡便，不需加熱;缺點為涂層固化時間長，不適合野外作業(yè)，環(huán)境溫度10〔C以下就難以施工。國內(nèi)在廠區(qū)、市區(qū)的管道上應用較多，野外長輸管道很少使用。 2.5環(huán)氧粉末補口 原料為環(huán)氧粉末，施工方法和管體預制廠內(nèi)涂敷相同，即現(xiàn)場噴砂除銹(sa2.5級)、靜電加熱噴涂。適用于管體防腐為環(huán)氧粉末的補口。優(yōu)點是與管體防腐是同種材料時熔結好，與鋼管粘結力強;缺點為對現(xiàn)場機具要求高，難度大，費用高。國內(nèi)在河流定向鉆穿越段和小規(guī)模管道中采用過，國外應用較多。另有一種使用液態(tài)環(huán)氧涂料現(xiàn)場涂刷補口的方法，施工操作簡單，但涂層的技術性能比熱噴涂環(huán)氧粉末降低很多，只宜用在因地形等原因不能進行熱噴涂補口的場合。 2.6聚乙烯電熱熔套補口 原料為與管體防腐相同的聚乙烯片材電阻絲，施工方法是電熱熔套用機具卡緊后，通上電流加熱管體與補口材料搭接處的電阻絲，使搭接部分在熔融狀態(tài)下粘合，達到密封防水、外防護層的作用。適用于聚乙烯包覆和“管中管"防腐保溫層的補口。優(yōu)點是與管體防腐是同種材料時熔融好，施工質(zhì)量便于現(xiàn)場(充氣)檢驗;缺點為現(xiàn)場施工需相應的機具，對操作人員經(jīng)驗有較高要求。國內(nèi)在聚乙烯包覆和“管中管"結構上均有一定規(guī)模的采用，國外在“管中管"結構應用上居多。 2.7幅射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套(片)補口 原料為經(jīng)過幅射交聯(lián)的聚乙烯片材，內(nèi)敷熱熔性膠粘劑。施工時將其套(包覆)在補口處，均勻加熱產(chǎn)生徑向收縮，內(nèi)層膠熔化，使收縮套(片)緊密地與管體防腐層和補口鋼管表面粘接在一起，達到密封防腐作用。優(yōu)點是密封性強、粘結力好、施工較方便、適用性廣、無環(huán)境污染等;缺點為施工受雨雪、風沙天氣影響大，對操作工的責任感、熟練程度有較高要求。該方法適應各種管體防腐材料的補口。目前在國外應用zui廣泛，國內(nèi)在“管中管"結構上應用較廣。 2.8復合結構補口 主要應用于近年來國外興起的三層復合結構(環(huán)氧粉末一膠粘劑一聚乙烯外包覆層)上。施工時先將鋼管表面除銹至Sa2.5級，加熱后噴涂環(huán)氧粉末(或涂刷液態(tài)環(huán)氧涂料)，在其膠化與固化過程中包覆幅射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套(片)。優(yōu)點是與管體防腐結構相近時的防腐、防護密封性能可靠;缺點為對施工機具要求高，工藝較復雜、費用高。國外在三層結構防腐層補口中的應用占有相當高的比例。另外還有自粘接油氈、玻璃鋼補口等方法，它們的適用范圍較小，應用很少。 3、西二線線路主要防腐補口施工工藝 西二線線路管道主要采用復合結構補口，分干膜施工和濕膜施工兩種，采用干膜施工的品牌有CANUSA，采用濕膜施工的品牌有西普、長圓和雙流熱收縮帶。 3.1干膜施工和濕膜施工 干膜（Dry film）在涂狀中是相對濕膜（Wet film）而言的。底漆在未*干燥前稱為濕膜，*干燥后貼附在被涂物質(zhì)表面的油漆就成干膜。干膜實際上是真正涂在被涂表面干燥固化的成膜,其他物質(zhì)如溶劑和稀釋劑則揮發(fā)在大氣中了。 干膜施工在進行下道工序前底漆已成膜，易于檢查其成膜完整性、厚度等，但是干膜安裝是否會影響熱縮帶的粘接性能，目前業(yè)界尚未形成統(tǒng)一認識。濕膜施工無法檢查成膜厚度和缺陷，且在施工過程中容易導致底漆損傷和脫落。 2003年以后，幾乎所有的管線補口規(guī)范都明確規(guī)定了環(huán)氧底漆必須采用干膜施工，同時對環(huán)氧底漆的檢查提出要求。 3.2防腐補口流程 圖1防腐補口流程圖 3.3西二線補口材料主要技術要求 表1熱收縮帶的厚度 單位：mm 適用管徑 基材厚度 膠層 ≤400 ≥1.2 ≥1.0 ＞400 ≥1.5 表2熱收縮帶基層的性能指標 序號 項目 性能指標 試驗方法 1 拉伸強度（MPa） ≥17 GB／T 1040.2 2 斷裂伸長率（%） ≥400 GB／T 1040.2 3 維卡軟化點（℃） ≥90 GB／T 1633 4 脆化溫度（℃） ≤-65 GB／T 5470 5 電氣強度（MV／m） ≥25 GB／T 1408.1 6 體積電阻率（Ω·m） ≥1×1013 GB／T 1410 7 耐環(huán)境應力開裂（F50）h ≥1000 GB／T 1842 8 耐化學介質(zhì)腐蝕 （浸泡7d）% 10%HCl ≥85 10%NaOH ≥85 10%NaCl ≥85 9 耐熱老化 （150℃，21d） 拉伸強度（MPa） ≥14 GB／T 1040.2 斷裂伸長率（%） ≥300 GB／T 1040.2 10 熱沖擊（225℃，4d） 無裂紋、無流淌、無垂滴 表3熱收縮帶膠層的性能指標 序號 項目 性能指標 試驗方法 1 膠軟化點（環(huán)球法）℃ ≥110 GB／T 4507 2 搭接剪切強度（23℃）MPa ≥1.0 GB／T 7124 3 搭接剪切強度（70℃±2℃） MPa ≥0.05 GB／T 7124 4 脆化溫度℃ ≤-15 5 剝離強度N／cm 收縮帶／鋼（23℃） （70℃） 收縮帶／環(huán)氧底漆鋼（23℃） （70℃） 收縮帶／聚乙烯層（23℃） （70℃） 內(nèi)聚破壞 ≥70 ≥10 ≥70 ≥10 ≥70 ≥10 GB／T 2792 拉伸速率為10mm／min。 表4熱收縮帶底漆的性能指標 序號 項目 性能指標 試驗方法 1 剪切強度（MPa） ≥5.0 GB／T 7124 2 陰極剝離（65℃，48h） mm ≤10 拉伸速率為2mm／min。 表5熱收縮帶安裝系統(tǒng)的性能指標 序號 項目 性能指標 試驗方法 1 抗沖擊強度（J） ≥15 GB／T 7124 2 陰極剝離（70℃，30d） mm ≤25 3 耐熱水浸泡（70℃，120d） 無鼓泡、無剝離、膜下無水 4 剝離強度N／cm 收縮帶／環(huán)氧底漆鋼（23℃） （70℃±5℃） 收縮帶／聚乙烯層（23℃） （70℃±5℃） 內(nèi)聚破壞 ≥70 ≥10 ≥70 ≥10 維卡軟化點：工程塑料、通用塑料等聚合物的試樣于液體傳熱介質(zhì)中，在一定的載荷、一定的等速升溫條件下，被1m㎡的壓針壓入1mm深度時的溫度。熱縮帶膠黏劑的維卡軟化點，在50℃運行條件下，其維卡軟化點為90℃。維卡軟化點對于確保在運行溫度條件下聚乙烯層的溫度強度具有重要意義。 3.4國內(nèi)外熱縮帶差異 一、補口熱縮帶厚度的差異 迄今為止，除了中國外，世界上所有熱縮帶的厚度結構采用的是基材厚度為1mm，膠粘劑厚度為1.5mm的標準結構，這個厚度結構不僅僅在各個項目中得到應用，而且在用的設計手冊和標準化手冊中予以明確的規(guī)定。 目前國內(nèi)的技術標準采用的是基材大于1.5mm，膠粘劑大于1.0mm的結構，這種結構正好與標準相反。 這種差異導致在安裝中出現(xiàn)如下問題： A、基材厚度變厚之后熱縮帶膠粘劑烘烤融化就會變得困難，也無法控制和掌握，特別是在冬季施工的項目。 B、基材厚度變厚之后導致搭接處空隙變大，容易出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，國內(nèi)部分廠家為了彌補這一缺陷，采用加熱熔膠條的方法補救，但是效果不好。 導致這一情況產(chǎn)生的主要原因：1、國內(nèi)目前的設計規(guī)范還未與接軌。2、基材聚乙烯材料的價格便宜，成本容易控制。 二、補口熱縮帶材料的差異 迄今為止，國內(nèi)補口材料全部采用的是低密度聚乙烯材料（0.91-0.92g／cm3），這種材料的強度低、易破損。根據(jù)目前的技術標準，特別是1219mm直徑的大口徑、高溫運行的管線，全部明確規(guī)定必須采用高密度聚乙烯材料。為了確保管線的補口防腐蝕質(zhì)量，上已經(jīng)開始放棄使用聚乙烯材料（包括高密度聚乙烯材料），更高等級的聚丙烯熱縮帶已經(jīng)在得到了應用。 由于采用低等級聚乙烯材料可能導致在工程應用中出現(xiàn)問題： 1、采用低密度或低等級聚乙烯材料導致在安裝過程中安裝工人不敢長時間的烘烤（容易烤裂），這樣更加導致熱縮帶烘烤不透，安裝后的質(zhì)量不可控。 2、在太陽直射的白天，熱縮帶下面的氣泡膨脹，安裝后的熱縮帶表面有鼓起來的氣泡。（熱縮帶變軟后，氣泡容易鼓出） 3、在70度的溫度下，熱縮帶變軟，周圍的沙石等容易將熱縮帶頂破，管線補口防腐蝕出現(xiàn)嚴重問題。 導致采用低密度聚乙烯的原因：1、目前國標沒有規(guī)定。目前國內(nèi)管線的主防腐層不僅僅規(guī)定了必須采用高密度聚乙烯材料（>0.94 g／cm3），而且在實際設計的時候還要求將主管線防腐層采用加強級的設計，因為普通的高密度聚乙烯在管線運行溫度條件下，還不足以抵抗周圍環(huán)境的破壞，但設計補口材料時沒有相關要求。2、采用高密度聚乙烯的熱縮帶，在生產(chǎn)過程中。回收料、低等級聚乙烯等無法添加，必須采用純正的高密度聚乙烯材料。 3.5特殊的補口 在管線補口中，會存在一些特殊補口的補口。 1、熱煨彎管與3層PE管之間的補口 這種部位的補口特殊性在于：熱煨彎管的外防腐層為雙層熔結環(huán)氧粉末結構，其材料與補口材料并不匹配。 2、短接、碰頭處的補口 由于這種地方的裸露鋼管寬度往往超過正常寬度，為了保證搭接寬度，往往采用兩個收縮帶，但是由于兩個收縮帶施工先后順序不同，其質(zhì)量難以保證。 3定向鉆穿越段的補口、補傷 對于定向鉆穿越段管道補口，應采用帶配套環(huán)氧底漆的定向鉆穿越補口帶，其基材厚度：收縮前≥1.6mm；膠層厚度：收縮前≥1.2mm。補口系統(tǒng)材料由補口帶、犧牲帶和配套的環(huán)氧底漆構成，前面的犧牲帶具有犧牲功能，保護后面正常補口帶在回拖過程中的安全。定向鉆穿越段熱收縮套不用鐵箍，在穿越過程中鐵箍容易脫落，并滑傷管道防腐層。定向鉆穿越段補傷片處加裝犧牲帶。 4、主管線補口失效的主要形式 目前管線補口失效主要表現(xiàn)為三種形式： A、密封失效：表現(xiàn)為熱縮帶與主管線防腐3PE涂層脫開。 B、防腐蝕涂層失效：在鋼管表面的環(huán)氧底漆涂層沒有形成有效的防腐蝕作用；環(huán)氧底漆與熱縮帶完整從鋼管表面脫落。 C、熱縮帶主體破損嚴重：表現(xiàn)為熱縮帶折皺、穿透。 密封失效的主要原因：在3層聚乙烯PE涂層的防腐設計中有一條關鍵的要求，即：3層聚乙烯補口材料必須與主管線防腐涂層相互匹配的原則。但是目前的補口材料與主管線防腐涂層還不能很好匹配。 防腐蝕涂層失效的主要原因：環(huán)氧底漆的防腐性能不僅僅與材料本身的性能有關，更與其施工的厚度和均勻度有關，環(huán)氧底漆中有一種叫流平劑的材料，就是為了保證環(huán)氧底漆的均勻性，采用濕膜安裝時其厚度和均勻性*沒有保證。除此之外環(huán)氧底漆與鋼管表面的附著力缺乏技術要求。 熱縮帶膠黏劑的抗剪切強度，埋地管線在實際的運行過程中所受到的環(huán)境應力和土壤應力比較集中表現(xiàn)在對熱縮帶的剪切作用。根據(jù)歐洲實驗室報告，在埋深1米，運行溫度為50℃條件下： 管線直徑 4" 16" 28" 40" 剪切強度（MPa） 0.043 0.062 0.113 0.165 而目前國內(nèi)采用的技術要求中，統(tǒng)一將運行溫度在50℃情況下的剪切強度設定為0.05MPa，由此可見目前的技術規(guī)范存在技術漏洞。 當然現(xiàn)場施工人員不按規(guī)范要求施工，不按規(guī)定程序施工也是導致補口失效的重要原因。 5、補口主要環(huán)節(jié)及監(jiān)督 5.1、補口前準備 5.1.1材料要求 防腐材料應存放在陰涼、干燥處，嚴禁受潮和日光直接照射，并隔絕火源，遠離熱源，存放場所的溫度和濕度應符合生產(chǎn)廠商提出的要求。熱收縮帶使用前應認真檢查，基材邊緣應平直、表面平整、清潔、無氣泡和裂口及分解變色現(xiàn)象。防腐補口、補傷材料必須由經(jīng)業(yè)主批準的生產(chǎn)廠商提供，并由業(yè)主檢測部門出具復檢報告，同時具有出廠合格證和使用說明書； 5.1.2設備要求 空氣壓縮機出口處應有油水過濾器，空氣壓縮機排氣量不小于6.3m/min；液化氣罐應符合安全要求，且減壓閥輸出壓力不小于0.15MPa，數(shù)字式溫濕儀、風速儀量程滿足要求，且穩(wěn)定顯示，電火花檢漏儀的輸出電壓應滿足15kV檢漏電壓的要求。 紅外測溫儀應每天用接觸式測溫儀校正。 5.1.3人員要求 防腐補口補傷作業(yè)機組zui少配備8人：噴砂除銹2人，火焰加熱3人，輔助施工3人；現(xiàn)場防腐補口、補傷操作人員必須經(jīng)過防腐施工培訓和考核，并取得監(jiān)理或EPC下發(fā)的上崗證。施工前，防腐補口帶廠家專業(yè)人員和施工單位技術人員向參加防腐補口、補傷防腐操作人員進行技術交底，使每個操作人員都能熟知防腐材料的使用要求和各工序的操作要領。同時應檢查管材防腐層質(zhì)量，達到要求，才可以施工。此外，有時防腐補口補傷材料供應商應派技術人員對現(xiàn)場防腐作業(yè)進行監(jiān)督和指導。 5.2、補口準備 5.2.1作業(yè)天氣條件 如下情況如無有效防護措施，不應進行露天施工。 a) 雨天、雪天、風沙天。 b) 風力達到五級（8.0～10.7米/秒）以上。 c) 相對濕度大于85%。 5.2.2補口處處理 環(huán)向焊縫及其附近的毛刺、焊渣、飛濺物、焊瘤、補口處污物、油污和雜物等必須清理干凈。檢查管材防腐層端部是否有翹邊、生銹、開裂等缺陷，如有缺陷應進行修口處理，切除到防腐層與鋼管*粘附處為止，切口邊緣要作坡角處理。為防止噴砂過程中PE層損傷，管口應做適當?shù)谋Ｗo。 5.2.3其他條件 確保合適的作業(yè)空間，粵桂項目部規(guī)定管底對地凈距小于500mm時不得施工，如作業(yè)空間不足，需進行土方開挖，以保證足夠的空間。管口清理前應記錄補口處未防腐的寬度。 5.3、噴砂除銹 5.3.1預熱 噴砂除銹使用的石英砂粒徑應在2-4mm之間，必須干燥，無油、無污染，嚴禁使用粉砂。石英砂應存放在清潔干燥處。噴砂前要監(jiān)測露點，對管口表面加熱：將管口預熱至40-50℃（冬季，適當提高預熱溫度至70-80℃） ，確保鋼管預熱溫度高于露點3 ℃以上。粵桂地區(qū)空氣潮濕，預熱時間要延長，保證管口潮氣驅(qū)除干凈，避免二次返銹。管口加熱完畢，應采用接觸式測溫儀或經(jīng)接觸式測溫儀對比校準的紅外線測溫儀測溫，測量管口周向均勻分布至少4個點溫度，各點溫差不大于±5℃，方可進行噴砂除銹。 5.3.2噴砂 噴砂應在補口下風方向進行，噴砂工作壓力宜為0.4-0.6MPa。噴砂應連續(xù)進行，噴槍與管道表面應保持垂直，以勻速沿管軸線往復移動，從管頂?shù)焦艿字鸩竭M行。管口表面處理質(zhì)量應達到Sa2.5級，錨紋深度35-70微米，清除表面灰塵。 5.3.3打毛 噴砂除銹完成后應及時進行防腐補口。將環(huán)向焊縫兩側防腐層與補口材料搭接范圍內(nèi)的PE層表面作打毛處理。打毛寬度應與熱收縮帶覆蓋寬度基本一致。 將熱收縮帶與管體涂層搭接處清理干凈并加熱，用鋼絲刷將其打毛，完畢后，應清除浮渣；PE層打毛深度及密度約為1mm，沿豎向及斜向打毛，所有打毛區(qū)域都必須打毛到位，特別要注重檢查12點位和6點位的打毛質(zhì)量。對PE層需打毛的區(qū)域，建議分段適度加熱，打毛時，PE層的加熱溫度不宜過高，更不得將PE層烤流化。 a. 鋼管、搭接部位的預熱：將補口部位的鋼管和搭接部位的PE層均勻預熱到40℃-60℃，建議環(huán)境溫度較高時，宜在40℃-50℃范圍內(nèi)選擇；天氣轉涼，宜在50℃-60℃范圍內(nèi)選擇；b. 底漆的涂刷：將攪拌好的底漆迅速均勻涂敷在補口處的鋼管表面及搭接處的PE層上，被打毛區(qū)一定要涂刷底漆，涂刷寬度與熱收縮帶覆蓋寬度基本一致。 基料（A 組份）需加熱才能攪拌均勻時，待其溫度降至 40℃以下，再將固化劑（B 組份）全部加入并攪拌均勻，如果溫度高引起提前固化，會影響底漆流動性和粘性。 5.4、熱收縮帶施工 5.4.1熱收縮帶的具體施工見附件。 5.4.2熱收縮帶施工的主要步驟其原理如下： 1、噴砂除銹 噴砂除銹一般采用拋丸除銹它不僅能夠*清除鋼管表面的鐵銹和氧化皮，配合砂粒大小還能得到理想的鋼管表面粗糙度（錨紋深度）。清潔的砂粒和干燥無油的壓縮空氣有助于得到理想的噴砂效果。噴砂除銹這道工序非常重要，它能保證涂覆的底漆對鋼管具有良好的附著力，直接關系到防腐質(zhì)量的好壞。 2、噴砂前鋼管預熱 鋼管補口部位必須預熱至高于露點3℃以上，否則，表面處理質(zhì)量會受到影響，而且除銹后的鋼管表面在加熱安裝熱縮帶時，容易出現(xiàn)浮銹，必須再次噴砂除銹，否則會影響涂裝質(zhì)量。 3、配制底漆 環(huán)氧底漆的B組分必須全部倒入A組分罐中并充分攪拌均勻，確保底漆達到理想的交聯(lián)密度。致密的漆膜是判斷防腐層隔離腐蝕介質(zhì)性能的重要依據(jù)之一。比例不準確混合不均勻的底漆將影響熱熔膠與底漆的粘接。 4、防腐層打毛 對接頭兩側將要包覆的防腐層用鋼絲刷沿周向打毛的目的是增加防腐層的表面粗糙度，增大其表面積，利于分子吸引和機械錨固作用，底漆和防腐層的附著力會增加。即便于浸潤，促進粘結。 5、刷底漆前預熱鋼管 增加PE極性，實現(xiàn)與環(huán)氧的粘結。對鋼管的預熱是為了保證熱縮帶接觸到鋼管時，不至于因鋼管表面溫度過低使熱熔膠表面快速硬化，失去充分的流動性和浸潤性，達不到良好的粘結效果；對防腐層的預熱既為了使其具有一定的溫度，便于底漆的流動和浸入，另一方面，預熱使聚乙烯防腐層具有一定的極性，這兩個因素都會增強底漆與防腐層的粘結力。 6、底漆涂刷（濕膜） 環(huán)氧固化過程中與鋼管表面及熱熔膠中的活性基團均形成牢固的穩(wěn)定的化學鍵，其鍵能遠高于色散力、偶極力等其他類型的分子間力，達到有效的、持久的粘結。正是由于熱熔膠和底漆的粘接是化學反應型粘接，所以任何不利于熱熔膠和底漆產(chǎn)生化學反應的因素都應該避免，比如：鋼管和防腐層的溫度不能預熱太高，太高會讓底漆提前固化，使其與熱熔膠反應的活性基團大大減少；底漆涂刷后不能再對底漆進行烘烤也是同樣的道理。 7、膠條的利用（部分產(chǎn)品） 在熱縮帶端部的鋼管上沿軸向粘貼膠條的目的是降低因熱收縮帶厚度所帶來的高低落差，減少氣泡的產(chǎn)生。 8、回火 熱收縮帶整體收縮完成以后，熱熔膠并沒有*熔化。前面提到熱熔膠要和環(huán)氧底漆產(chǎn)生化學反應，這種反應需要溫度和時間。所以整體收縮完成后，應對熱縮帶整體再加熱，使其表面溫度始終保持在150℃～180℃不少于3分鐘，這個過程至關重要，它除了能讓熱熔膠熔化成流體與底漆充分接觸，還為兩者的化學反應提供了充足的時間和熱量。 9、注意事項 （1）噴砂除銹后的鋼管用紅外線測溫儀測量溫度會偏低，如涂刷底漆時，出現(xiàn)冒煙、快速固化等現(xiàn)象，說明溫度過高，應停止補口操作，用接觸式測溫儀校準后，再用紅外線測溫儀進行測量。 ?。?）若環(huán)境溫度低于-5℃，請在施工前對熱縮帶進行保溫處理。 ?。?）熱縮帶整體收縮完成后的再加熱，應確保溫度始終保持在150℃～180℃不少于3分鐘。當天氣轉涼后，應根據(jù)環(huán)境溫度，管徑大小，將保持時間延長至5～8分鐘。 ?。?）安裝收縮前，不能將熱縮帶從小包裝中取出以免被砂石劃傷或沾灰。 ?。?）安裝燒縮過程中用火應均勻，避免局部碳化。 （6）為了均勻收縮，減少氣泡，在熱收縮帶兩端墊上3對木襯，使上下左右預留量大體一致。采用3人用中火從中央沿環(huán)向兩側均勻移動加熱，從管頂?shù)焦艿字鸩绞篃崾湛s帶均勻收縮。在加熱過程中，三人應處在相對應的位置，同步同一方向進行，避免產(chǎn)生氣泡和皺褶。熱收縮帶兩端墊上3對木襯，三人處在相對應的位置，同步同一方向烤縮。如果氣溫低應增至4個烤把。 （7）防止翹邊：當加熱收縮至坡口處時，取出木襯。繼續(xù)加熱熱收縮帶，直至端部收縮緊密。當熱收縮帶收縮到邊緣時，火焰應覆蓋熱收縮帶的邊緣多加熱數(shù)秒(火焰中心對準邊口，一半覆蓋熱收縮帶一半覆蓋PE層)，使之收縮緊密，防止收火后產(chǎn)生翹邊。在加熱邊緣時，避免火焰加熱到熱收縮帶的內(nèi)側而導致底漆失粘。 5.4、熱收縮帶常見問題 5.4.1導致熱收縮帶出現(xiàn)質(zhì)量問題的主要原因： ?。?）技術標準和技術規(guī)范不符合實際要求； ?。?）補口材料自身質(zhì)量問題； 即便合格的補口材料其長期抗腐蝕性能不一定能滿足管線運行的要求，此外實驗室檢測結果和實際應用的結果相差很大。 ?。?）現(xiàn)場施工工藝不合理； ?。?）現(xiàn)場監(jiān)督不嚴。 5.4.2常用的檢測方法 （1）資料檢查、人員資格檢查 包括補口材料出廠合格證及質(zhì)量檢驗報告；補口施工記錄及檢驗報告，同時對施工人員的資格進行檢查，防止違規(guī)施工。 （2）外觀檢查 直觀檢查熱收縮帶表面平整光滑程度，看其是否有皺褶、翹邊及燒焦碳化現(xiàn)象；檢查與三層PE搭接處熱收縮帶的溢膠是否充分、均勻、連續(xù)。 （3）試驗檢測 工程上常用對熱收縮帶檢測方法包括：電火花檢漏和局部剝離檢測，但是這兩種方法都不能反映整個補口的真實情況；實際檢查中可以靠手指彈擊熱收縮帶以確定其下方是否存在氣泡，尤其是補口六點位鋼管與PE層交界邊緣容易出現(xiàn)氣泡。 ?。?）監(jiān)督不力 施工完畢后各有關方應進行嚴格的檢查，對出現(xiàn)問題的補口帶及時發(fā)現(xiàn)、及時整改。 5.4.3常見問題及解決方法 1.熱收縮帶翹邊 可能原因： a．烘烤不到位，導致熱收縮帶邊緣未真正收縮到管體上并形成良好粘結。 b．底漆在鋼管主體防腐上的涂刷寬度不夠，甚至沒有將底漆涂刷在主體防腐上。 解決辦法： a．對熱收縮帶邊緣烘烤直到其*收縮到位并充分回火，確保粘結良好。 b．在防腐層上底漆涂刷盡量薄，防腐層涂刷寬度應超出熱縮帶實際搭接寬度3cm～5cm。 2.上面軸向?qū)挾刃?，底部軸向?qū)挾却?/p> 可能原因： 底部余量太大，導致其自由收縮而漲長。 解決辦法： 安裝熱收縮帶時，在鋼管頂部或2點10點位墊上木撐，盡量減少熱收縮帶底部的余量。 3.熱收縮帶與底漆鋼粘接不牢 可能原因： a．預熱溫度太高，導致底漆刷上后迅速固化，影響環(huán)氧與熱熔膠反應，導致粘接不牢。 b.底漆涂刷后沒有及時安裝熱收縮帶，底漆已經(jīng)部分固化影響粘接。 c．回火時間及力度不充分，因西二線產(chǎn)品是高溫型熱收縮帶，再加上是大口徑鋼管補口，如果回火不充分會導致粘接不牢。 d．底漆混合不均勻。 e. 鋼管上局部沒有涂刷底漆。 解決辦法： a.預熱溫度嚴格按照產(chǎn)品說明書的要求，用紅外點溫計測量50-60℃。 b.底漆涂刷后在3分鐘以內(nèi)必須安裝熱收縮帶。 c.熱收縮帶整體收縮完畢后，回火時間及力度應充分，使表面溫度保持在150℃～180℃不少于3分鐘（冬季不少于6分鐘），現(xiàn)階段宜在此基礎上再延長2分鐘。 d.將底漆的B組分全部倒入A組分罐中后，充分攪拌，直到兩個組分混和均勻。 e.鋼管整體都涂刷底漆，防止漏涂。 4.熱收縮帶與管道防腐層（PE）粘接不牢 可能原因： a.與熱收縮帶與底漆鋼粘接不牢的五條原因相同。 b.對管道防腐層進行打毛以后沒有再對其進行預熱。 解決辦法： a.與熱收縮帶與底漆鋼粘接不牢的辦法相同，嚴格控制防腐層預熱溫度70-80℃，并將熱縮帶需包覆的主體防腐層都涂上底漆。 b.防腐層刷底漆前一定要確保防腐層已經(jīng)預熱。 c.當熱收縮帶收縮到防腐層坡口處時，可以向熱收縮帶的膠面灌火操作。 5.固定片翹邊 可能原因： 用火不夠，造成粘接不良而翹邊。 解決辦法： a.安裝固定片時，要對固定片的膠面加熱直到其熱熔膠*軟化。 b.熱收縮帶安裝完畢以后在固定片的兩端寬度方向各安裝一根膠條進行封邊，將環(huán)氧罐內(nèi)剩余的底漆涂刷于固定片的另外兩邊。 6、站場內(nèi)防腐補口 站內(nèi)管道防腐、焊接安裝后需要對焊接部位進行噴（拋）射除銹與補口。表面處理應達到 GB 8923 規(guī)定的 Sa2.5 級，焊縫應處理至無焊瘤、無棱角、無毛刺。站內(nèi)三層 PE管道補口采用熱收帶補口（帶配套底漆），其它防腐層的埋地管道補口都采用液態(tài)環(huán)氧與聚丙烯增強編織纖維防腐膠帶方式。聚丙烯增強編織纖維防腐膠帶的施工應在無溶劑環(huán)氧防腐層檢查合格后進行，并應除去無溶劑環(huán)氧防腐層表面的灰塵和濕氣。采用螺旋纏繞方式施工，螺旋纏繞搭接寬度 55%，一次完成雙層膠帶的施工。 注：Sa1 輕度的噴射或拋射除銹：鋼材表面應無可見的油脂和污垢，并且沒有附著不牢的氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物。Sa2 *的噴射或拋射除銹：鋼材表面應無可見的油脂和污垢，并且氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物已基本清除，其殘留物應是牢固附著的。Sa2.5 非常*的噴射或拋射除銹：鋼材表面應無可見的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物，任何殘留的痕跡應僅是點狀或條紋狀的輕微色斑。Sa3 使鋼材表觀潔凈的噴射或拋射除銹：鋼材表面應無可見的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物，該表面應顯示均勻的金屬色澤。 7、補傷 7.1管道防腐層、補口處補傷 補傷片的性能要符合要求：1、對深度小于防腐層厚50%的損傷，用熱熔修補棒/補傷膠補傷。2、直徑不大于30mm且深度大于防腐層厚50%的損傷（包括針孔），采用補傷片補傷。3、直徑大于30mm且深度大于防腐層厚50%的損傷，先用補傷片進行補傷，然后用熱收縮帶包覆。 7.2補傷方法 準備好使用的工具和補傷材料，密封膠和補傷片與管體防腐材料相容，由同一生產(chǎn)廠商提供。1、直徑不大于30mm損傷的修補：先鏟除已破損的防腐層，再用小刀把邊緣修齊，邊緣坡角小于30°，損傷區(qū)域的污物應清理干凈，并把搭接寬度100mm范圍內(nèi)的防腐層打毛，用火焰加熱器預熱破損體表面，溫度宜為60℃-100℃，在破損處填充尺寸略小于破損面的密封膠，用火焰加熱器加熱密封膠至熔化，用刮刀將熔化的密封膠刮平。剪一塊補傷片，尺寸應保證其邊緣距防腐層孔洞邊緣不小于100mm，補傷片剪去四角形成圓滑曲線，將補傷片內(nèi)層烤軟、發(fā)粘，迅速將補傷片的中心對準破損面貼上，用火焰加熱器加熱補傷片，用壓輥撫平、滾壓，邊緣有膠溢出，補傷完成。（控制輥壓力度防止膠粘劑過多溢出。）2、直徑大于30mm的損傷，傷口處理和不大于30mm的方法相同，再用熱收縮帶包覆。（加熱熱收縮帶時要符合要求。） 7.3補傷主要環(huán)節(jié) 補傷的主要環(huán)節(jié)： a)用刀修理PE防腐層上的破損處，防止破損處擴大。 b)用清潔溶劑清除暴露在外的鋼表面和鄰近防腐層上的油脂和污物。 c）用砂紙或鋼絲刷除管線上的鐵銹及防腐層上的粉末、污物。打磨需修補的區(qū)域。 d）將混合好的環(huán)氧底漆涂敷在所有裸露的金屬表面。 修補棒： a)用低強度的黃色火焰預熱需修補處及其周邊，預熱需修補的地方除去潮氣、濕氣。 b)用火把加熱修補棒直到其軟化流動。 c)把修補棒放在破損處，用火把同時加熱修補棒和修補處，火把保持移動防止防腐層的破損。 d)繼續(xù)涂抹修補棒直到*覆蓋破損處。 較深的傷口采用填充料： a)用低強度的黃色火焰預熱需修補處及其周邊，預熱需修補的地方除去潮氣、濕氣。 b)將填充料放在需修補處，揭去填充料上面的保護膜，緊緊地按壓材料使其貼緊需修補處。 c)填充材料放在修補處后，去除表面不平整的材料，用低強度的火焰加熱材料。 補傷片的使用： a)預熱破損處，預熱區(qū)域為破損處及搭接處。 b)去除補傷片的保護襯墊，帶上手套將補傷片帶粘性的向上或放在管線上，慢慢加熱直至膠粘劑變軟，表面出現(xiàn)光澤。加熱破損處使它具有一定的表面溫度。 c)將膠粘劑變軟的一面放在破損處，向下按壓，用低強度的火焰加熱補傷片，用輥輪壓平補傷處，確保補傷片*粘接。補傷片補好后四周應有有規(guī)則溢膠。 7.4補傷質(zhì)量檢查驗收 1、補傷后的外觀應100%目測，表面平整，無折皺，無氣泡及燒焦碳化現(xiàn)象，不合格應重新補傷。2、補傷處應100%電火花檢漏，檢漏電壓15kv，無漏點為合格。3、補傷的粘結力按要求抽查，管體溫度為10℃~35℃時的剝離強度不低于50N/cm，每50個補傷抽查一個，如不合格，加倍抽查，若加倍抽查不合格，則該段管線的補傷應全部返修。 熱煨彎管的補傷：直徑小于或等于25mm的傷口，應用環(huán)氧粉末供應商推薦的熱熔修補棒或雙組分液體環(huán)氧樹脂涂料進行局部補傷，直徑大于25mm，且面積小于（2×104）mm2的傷口，應用環(huán)氧粉末供應商推薦的雙組分液體環(huán)氧樹脂涂料進行局部補傷。補傷后防腐層厚度大于等于800μm。與本文相關的論文有：礦山電動插板閥 |
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