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2024-05-13

钢管3PE防腐层管端因腐蚀出现翘边的原因分析

1.前言

钢管的3PE防腐层在管端出现翘边现象,主要归因于两大原因。一种是由于环氧粉末与聚乙烯层之间的粘结不牢固,导致聚乙烯层出现翘边。这一原因经过长时间的分析和研究,已经得到了相对清晰的解释,并引起了防腐厂的密切关注与重视。其次,另一种导致3PE防腐层翘边的原因是管端受到腐蚀。这通常发生在钢管长时间堆放,或管端裸露金属受到较为严重的腐蚀情况下。然而,这一现象目前尚未得到足够的重视和关注。

2. 3PE防腐层管端腐蚀翘边原因分析

2.1 翘边发生的原因不同

管端聚乙烯层预留段倒角处因粘结不好出现翘边原因主要有以下几个方面:(1)管体预热温度偏高或粉末喷涂箱与聚乙烯缠绕处距离不合适等, 环氧粉末提前固化, 使胶粘剂未能与环氧粉末和聚乙烯很好融合;(2)胶粘剂断胶使聚乙烯层与环氧粉末没有粘结在一起或胶层太薄粘结力较差;(3)挤压辊挤压力太小或挤压不实, 使管端聚乙烯层间混入了气体, 出现了层间分离;(4)聚乙烯与环氧粉末中间夹有纸屑、杂物等引起翘边。把这种在聚乙烯层与环氧粉末之间出现的翘边可称为聚乙烯层翘边。

当钢管在露天环境中堆放时间过长时,管端裸露的金属部分会首先遭受腐蚀。随着时间的推移,这种腐蚀会逐渐向内部蔓延,直至渗入到环氧粉末的底部。一旦腐蚀到达这一层面,它将破坏防腐层与管体金属之间的紧密结合,导致整个3PE防腐层与管体金属产生分离,最终形成整个防腐层的翘边现象。把在环氧粉末底层出现的翘边称为3PE防腐层翘边。

2.2 翘边出现在防腐层间的位置不同

当聚乙烯层与环氧粉末之间的粘结质量不佳时,翘边现象通常会在环氧粉末与聚乙烯层之间的界面上出现。这种翘边是由于粘结力不足导致的层间分离。然而,如果翘边是由腐蚀引起的,那么它通常会在钢管的管体与3PE防腐层之间的界面上出现。这是因为腐蚀会破坏管体金属与防腐层之间的结合力,导致防腐层从管体上翘起或剥落。

2.3 翘边出现在管端金属面的位置不同

当聚乙烯层与基材的粘结质量不佳时,翘边现象不仅可能出现在钢管的管体上,还会在焊缝处出现。这是因为粘结不良会导致聚乙烯层与钢管基材之间发生层间分离,从而形成翘边。对于腐蚀引起的3PE防腐层翘边,由于焊缝处通常存在余高和突出部位,这些区域的环氧粉末容易被磨损或剥落。因此,腐蚀导致的翘边现象在焊缝处出现的几率相对较大。

2.4 引起翘边的外在条件不同

聚乙烯层粘结不好出现的翘边与管端环氧粉末的预留长度没有关系; 而腐蚀引起的3PE 防腐层翘边与管端环氧粉末预留长度密切相关。环氧粉末预留较长, 保护完好就不会出现翘边,反之则极易出现翘边的现象。

2.5 翘边发生的时间不同

在3PE防腐层的缠绕过程中,如果聚乙烯与环氧粉末之间的粘结不良,就会导致翘边现象的发生。这种现象在聚乙烯预留段坡口打磨完毕后,可及时发现。然而,当涉及到腐蚀引起的3PE防腐层翘边时,情况则有所不同。只有在管子长时间堆放,管端腐蚀较为严重的情况下,这种翘边现象才会逐渐显现。

3. 3PE防腐层管端腐蚀翘边翘边预防措施

(1)为了预防因钢管长时间堆放导致管端金属腐蚀严重,进而引发的3PE防腐层翘边问题,同时确保不影响管口的焊接工作,应适当增加聚乙烯层端部的环氧粉末预留长度。

(2)当防腐管在露天环境中长时间堆放时,建议在管端采取遮盖措施,以有效防止雨水侵蚀,避免管端因长期暴露于湿润环境中而遭受严重的腐蚀。

(3)若管道在施工现场的安装周期较长,推荐在管端金属裸露部分涂刷可焊防锈漆,作为一层临时保护措施。这样做可以有效预防防腐管在储存期间因腐蚀而导致的3PE防腐层翘边问题。

(4)为确保3PE防腐层的质量,我们需严格控制管端预留处焊缝余高的修磨质量。在焊缝处,聚乙烯坡口外部应与管体其他部分保持一致,确保环氧粉末的保留长度超过20mm,这是为了防止焊缝处环氧粉末底部过早腐蚀,从而避免引发3PE防腐层翘边。在管端焊缝修磨过程中,需要注意以下几点:①从焊缝修磨开始处到聚乙烯倒角处,应保留10~20mm没有焊缝余高的与管体一样的聚乙烯层平整段。这是为了确保管端聚乙烯坡口处的挤压粘结质量。②当管端焊缝的修磨长度为140~150mm时,聚乙烯防腐层预留段长度建议为120~130mm。在设定防腐层管端预留长度时,必须考虑其与管端焊缝修磨长度的相互影响。③焊缝修磨后的余高应尽量与管体平齐,避免明显的余高。这是为了防止在打磨聚乙烯层倒角时,不小心将环氧粉末一同打磨掉。④焊缝未修磨的顶端与修磨处的过渡段倒角,应与聚乙烯层倒角保持一致(≤30°)。这样可以确保挤压辊的挤压力能够均匀地施加在聚乙烯层上,避免因坡口处防腐层粘结不良而导致聚乙烯层翘边。

(5)管端预留段环氧粉末涂层只有保护完整, 才能真正起到延缓管端因腐蚀引起的翘边。当前,国内在管端聚乙烯坡口加工时普遍采用钢丝轮打磨的方式,然而这种方式在操作过程中往往会不同程度地损伤环氧粉末涂层。为了改善这一状况,我们建议采用机械方式加工坡口。在机械加工过程中,应特别设置刀口底层的限位装置,精确控制刀具的进刀深度。这样做能够有效避免在加工过程中伤及环氧粉末涂层,确保涂层的完整性,从而充分发挥其防腐作用,减少因腐蚀导致的翘边风险。

4. 结语

钢管3PE 防腐不仅要防止在防腐线上因工艺控制因素出现的聚乙烯层翘边, 还要防止因管子露天堆放时间长, 管端金属腐蚀而出现的3PE防腐层翘边。焊缝出现防腐层因腐蚀引起的翘边主要与焊缝修磨的长度、高度及过渡是否平缓有关。要保证管端预留段焊缝处3PE 防腐层的抗腐蚀能力, 应使焊缝修磨的长度大于聚乙烯层预留段的长度, 焊缝修磨处的高度尽量做到与管体平齐, 焊缝修磨处及焊缝两侧的过渡要平缓。