关于印度钢管防腐生产工艺介绍研究

    简要介绍了印度钢管3PE外防腐和内防腐生产工艺流程，并与国内的防腐生产工艺进行比较，指出主要不同之处在于印度生产工艺均采用双抛丸除锈，酸洗在两次抛丸之间，根据技术要求可以进行铬酸盐处理，并且在防腐生产线上安装了酸洗和铬酸盐处理设备。重点介绍了印度防腐生产工艺中的双抛丸、酸洗、铬酸盐处理和漏电检测等工序的特点。最后，提出了提高国内钢管3PE外防腐质量的可行性建议。
    0 前言
    20世纪90年代中后期，印度防腐工厂随着钢管生产线的建设不断增加，为钢管生产的下游配套提供了保障。随着国际市场对油气输送钢管需求的增加，印度抓住历史机遇，加快了对防腐生产线的改进和完善，建立了完备的公司级防腐实验室，使之适应和满足国际大客户的技术要求，形成了有印度特色的防腐生产工艺。同时，这些钢管生产及防腐厂积极争取国际大公司的认可和认证，成为了中东、非洲、北美和东南亚等区域的重要供应商之一，在国际钢管市场中占有一席之地。
    印度各钢管防腐工厂的生产工艺基本相同，均为先外防腐，后内防腐。车间布局合理，内外防腐车间紧密相连，减少了中间倒运，并且车间内空间较大，外防腐工艺均采用了双抛丸、酸洗、铬酸盐处理和单独漏电检测等工序，但内防腐生产工艺没有固化炉固化工序。笔者重点介绍印度防腐生产工艺流程和双抛丸、酸洗、铬酸盐处理、漏电检测等典型工序的特点。
    1 印度钢管防腐生产工艺流程
    1.1 印度钢管3PE外防腐生产工艺流程
    1.2 印度钢管减阻内防腐生产工艺流程
    2 印度3PE外防腐生产工艺特点
    可以看出，印度外防腐生产工艺与我国不同之处为采用双抛丸除锈，而且酸洗在两次抛丸之间，并且根据技术要求可以进行铬酸盐处理和在防腐生产线上安装了酸洗和铬酸盐处理设备。漏点检测工序是在管段打磨后，让管端裸露的金属表面接触地线。以下重点介绍双抛丸、酸洗、铬酸盐处理和单独漏电检测工艺。
    2.1 双抛丸
    双抛丸是在单抛丸基础上发展而来的，也就是采用两台抛丸除锈机分别对钢管进行抛丸表面处理，以达到除锈等级、锚纹深度、锚纹形貌、灰尘等级等钢管表面技术要求。抛丸工序是影响防腐层质量和性能最关键因素之一。国际、国内的标准一般都是要求抛丸处理后钢管表面的清洁度达到近白级，而且要有适当的锚纹度，ISO8501A1部分要求最小清洁度为Sa2.5，ISO8503-1中要求最佳锚纹深度为50～100μm，而且要求灰尘度＜2。为了达到标准和用户的要求，印度钢管防腐工厂的普遍做法是先对钢管进行预热，然后使钢管先通过1台抛丸机重点清除钢管的油污、锈、氧化皮等，然后再用第2台抛丸机打出最佳锚纹深度，从而达到清洁度要求。
    2.2 酸洗
    酸洗是为了进一步清除钢管表面油脂，并利用弱磷酸盐水溶液（酸浓度10%～75%）清洗钢管表面，使钢管表面的氯化物含量低于2μg/cm2，同时在钢管表面发生化学与电化学反应，形成磷酸盐化学转化膜。此转化膜主要作用是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；提高涂层的防腐蚀能力；增强涂层与工件间的结合力。酸洗也是在3PE防腐中，提高涂敷层抗腐蚀、抗剥离性能的一种有效方法。
    酸洗通常是在抛丸除锈之后，利用专门设备对钢管进行喷洒酸洗液，然后利用洁净水对钢管表面冲洗，将钢管表面清洗干净，之后要进行pH值测试，保证钢管表面残液为中性，最后对钢管表面加热烘干。酸洗的要求有：①所用清洗的水不得有任何有害污染物，其最大硬度为200×10-6mg/L；②酸液强度必须要符合制造商和客户要求，目前较为广泛使用的是Oakite31和Oakite33等；③剩酸和冲洗液必须回收，保证环保。经过酸洗处理的钢管表面更加清洁，能有效提高环氧粉末的附着力，从而提高涂层的质量和性能。
    2.3 铬酸盐处理
    铬酸盐处理是将10%的铬酸盐溶液均匀喷洒到钢管表面，并通过毛刷将其涂抹均匀，在钢管表面形成均匀的一层膜，从而提高涂层附着力和抗腐蚀性能。镀铬过程应尽量避免液体外流，废溶液应按规范要求收集并处理。每100m2钢管表面建议铬酸盐用量为0.3～0.7kg。目前，应用效果较好的产品有AccometPC和Gardobond4504等。铬酸盐处理后应立即进行中频加热，并喷涂环氧粉末，这样获得的涂层将具有极好的附着力和抗腐蚀性能。钢管铬酸盐处理如图3所示，处理效果对比见图4。
    经铬酸盐处理后的钢管涂敷后之所以能获得更为理想的性能，可以通过图5来加以说明。铬酸盐溶液均匀涂抹到钢管表面后，铬酸盐便与轻度氧化的钢管表面发生化学反应，形成一层约1μm厚的富含Cr，Si和Fe的氧化层，该氧化层与钢管表面形成一个有机的整体，从而保证涂层的附着力和抗阴极剥离性能。
    2.4 漏电检测
    漏电检测是检测钢管防腐层是否漏电或防腐层厚度是否够的工序。印度防腐工厂漏电检测是在管端打磨后，钢管两端露出金属，利用铁夹夹住裸露的管端连接地线，随后钢管进入对防腐层施加静电高压的环形漏电检测装置进行检测，以确保防腐层两侧均得到标准要求的静电高压。但国内均在防腐层冷却后的螺旋传动线上运动中进行检测，而地线连接在螺旋传动线上，高压连接在与防腐层接触的橡胶片上，这样倘若连接不好会出现瞬间防腐层两侧不能施加高压的情况，可能会造成漏检。所以，目前国内的检测方法不如印度的漏电检测方法可靠。
    3 印度内防腐生产工艺特点
    通过图2可知，印度钢管内防腐生产工艺与我国不同之处为缺少专门的固化炉来加速内涂层的固化。这有可能是由于印度常年高温，有利于内涂层的自然固化。但是，这样会受天气的影响，如刮风或下雨，就会影响内涂层的质量。这就不如国内的内防腐工艺，有专门的固化炉加速内涂层的固化，而不受天气的影响。
    另外，印度防腐工厂都有专门的防腐实验室，试验设备较为齐全，绝大多数试验均可自己做。印度的钢管公司在北美、中东都建有一定规模的防腐工厂，这些工厂除了工艺完备之外，在钢管的涂敷长度方面也具有独特的优势。印度PSLNA公司在美国马萨诸塞州圣路易斯湾的宾维尔工业园区港口建设的防腐工厂，年产能30万t，可进行API等级大直径钢管的生产和内外涂敷，长度可达24m，这种长度的钢管防腐目前国内还没有，世界上也为数不多。
    4 结语
    虽然国内主要防腐企业参与了西气东输一、二线等重大管道项目，工艺、技术和设备等都有了很大的提高，但我们还要清楚的看到，与印度钢管企业相比，在酸洗、铬酸盐处理和实验室建设等方面存在一定的差距和不足。因此，我们应加快酸洗和铬酸盐处理等新技术和设备的研究与应用，以满足特殊防腐管的要求，从而推动中国钢管防腐工业的发展。