内涂层在油气管道上的应用

⑤ 良好的粘结性及耐弯曲性。要求涂层附着力强，在管道储运、 现场弯管、敷设和运行、清管过程中不脱落。
⑥ 耐热性。考虑到管道的外防腐层（环氧粉末喷涂时的管壁温 度在 230℃），内涂层应能耐受外涂覆的高温。
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⑦ 耐磨性和硬度。应具有足够的硬度，能承受管道内砂粒、腐 蚀物和清管器等造成的磨损。
⑧ 涂层光滑。具有减阻作用的内涂层表面应光滑，摩阻系数要 小。
g 无空气喷涂、静电粉末喷涂、高温离子喷涂等新工艺，其中高压 e 空气喷涂占 80%以上。对于大口径输油气管道内壁液体环氧涂料 R 的喷涂，主要采用高压无空气型压送涂料的方式。这种喷涂方法 n 的原理是，将压缩空气注入喷气机后利用活塞原理将涂料室的压 U 力提高到一定水平（7—8MPa），涂料在高压作用下分子裂解后重
骤：
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（1） 确定管道运行的流态。 （2） 进行水力计算分析以确定压缩机站的燃料消耗和安装功
率。 （3） 确定内涂层的投资。 （4） 确定管道的运行费用。 （5） 对内涂层和未内涂层两种方案进行评估，作出推荐。
UnRegistered
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费用降低；内涂层用于原油管道，它可使蜡的沉积量降低 25%左
右。
——对管体内壁起到保护作用，防止或减缓钢管在储存、施工和 运营过程中的内壁产生腐蚀，保证输送介质的纯净。
d ——利于管道的检测。管道涂敷后的管内壁光滑，有助于对裂纹、 e 凹蚀等缺陷的检测。 r ——防止管内壁腐蚀，减少管道事故，从而延长管道的使用寿命。 te 2、 经济分析 is 以西气东输管道为例，全长 4000km，设计参数：管道内径
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损失，扩大站间距，减少压气站数量。
——由于摩阻减少，可降低压缩机的动力损耗，节约燃料费。据
国外资料介绍，使用内涂层后，输气的动力消耗可降低 15%—20%。
——减少维护费用。根据美国气体公司数据，具有内涂层的管道
清管通球的驱动动力，只有无内涂层管道驱动力的一半左右，而
且由于污物不易粘结，清管变的容易，清管通球次数减少，维护
d 一、 涂料的选择 e 1、 涂层的性能 r 以防腐和减阻为目的,在管道内壁涂上一定厚度的涂料，形成内 te 覆盖层，该内覆盖层叫内涂层。内涂层主要有两个功能，一是减阻， is 二是防腐，主要应用于油气田腐蚀介质的集输管道和注水管道上，达
到防腐目的，延长了管道寿命，而以减阻节能为目的内涂层技术尚未
g 1、 管道的内涂敷施工工艺 e 在油气管道的防腐涂料中，多以环氧树脂作基料。环氧树脂 R 具有良好的耐水、耐化学腐蚀性，机械性能尤其是柔韧附着力突 n 出。一般的施工中，主要采用底漆—中间层—面漆的结构形式， U 以期达到比较满意的防腐效果。据有关资料介绍，在潮湿的环境
下采用“无机富锌底漆+环氧中间层+环氧面漆”工艺的防腐涂层 使用寿命可达 15 年。但因环氧耐酸性较差，可采用“无机富锌底 漆+环氧中间层+聚氨脂面漆”这种成分。
3、 油气管道内涂层用涂料 随着涂料工业的发展，涂料的花色、品种、功能越来越多，
分类也越来越细。但涂料的制造和施工，尤其是使施工场所成为 巨大的污染源之一，有机溶剂的大量排放对环境造成了巨大破坏， 因此美国早在 1966 年就颁布了著名的“66”法规。它规定涂料中 的有机挥发物含量（VOC）不得超过 350mg/L。除了保护环境的迫
λ0 =1.0×10-2
——内壁未涂覆盖层时的摩阻系数
λ1 =8.4×10-3
——内壁涂覆盖层时的摩阻系数
（2）涂层对流量的影响
根据输气管道的基本公式并代入数据计算得：
Q1/Q0=109.11% Q1 =130.9×108
Q1——内壁涂通用涂料时的流量
Q0——内壁未涂覆盖层时的流量
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所以该管道如果采用通用涂料作为内壁覆盖层，每年可增加 的输气量为 9 亿方，即可提高输气能力 9.11%。
管道的内涂敷工艺一般可分为两种，即工厂涂敷法和现场涂 敷法。前者一般用于新建管线，后者用于现役老管道的修复。 2、 工厂预制涂敷法的工艺流程
厂内管道内壁涂敷的典型工艺流程如图（1）所示。
预加热
内抛丸除锈 2
空气吹扫
检测
喷涂
安装坡口保护 物，作标记
涂层质量检测
固化
图（1） 厂内管道内壁涂敷的典型工艺流程图 3、 内涂敷的主要工艺步骤
内涂层补口是指用补口机对已经涂敷内涂层的钢制管段现场 组对焊接后的内环缝涂敷液体涂料的过程。对于油气管道减阻型 内涂层而言，由于所输油气经过脱硫、脱水处理，腐蚀性很小， 涂层的主要作用是减阻，而不是防腐，因此管子的焊缝一般不作
d 补口处理。但对于输送腐蚀性介质的油气管道，由于补口质量的 e 好坏影响到整个涂层的防腐性能，所以补口就成了一个很重要的 r 问题。内防腐补口这一难题直接影响整条管线的使用寿命，为了 te 克服管线在焊接过程中烧毁内涂层而造成补口困难问题，根据现 is 场施工经验及其它相关行业的有关知识，对焊口采用了三种补涂
新聚合产生互穿网络交链反应。涂料注入高压喷枪经过滤后，由 螺旋式送料器推向喷头，形成球面向管壁喷涂，原理如图（2）所 示。
对于环氧粉末涂料，国外普遍采用的方法是静电涂法，基本 原理是高压静电感应吸引。
压缩空气
压气机 活塞
3
涂料入口
涂料室 喷枪 送气器
图（2）高压无空气喷涂原理图 四、 涂层防腐管道焊口补涂施工方案
d 切性外，节约能源的呼声也使涂料工业向减少溶剂的方向发展。 e 目前涂料的固体化、无溶剂化、水性化是发展趋势。被业内人士 r 广泛赞同的“四 E”涂料即指上述涂料。目前在油气管道上较为广 te 泛的涂料种类主要有液体环氧涂料、粉末环氧涂料、酚醛环氧树 is 脂和煤焦油环氧树脂等。
二、 管道的内涂层涂敷技术
Ф1016；设计输量 120 亿 m3/a，未内涂的粗糙度 40μm ，内涂后
g 的粗糙度 10μm ；输气压力 8.4MPa，管输费 0.855 元/m3；假设管 e 道温度为 20℃；该气源来自新疆和长庆，以长庆油气田 2002 年 4 R 月 14 日 1#井天然气组分报告的参数为例。 n （1）摩阻系数的计算 U 将有关数据代入计算知：
合金，焊接后在及时进行焊口补涂防腐涂料；用外套压接 e 管道。 R 五、 内涂层在油气管道应用中的经济分析 n 1、 采用内涂层的优点 U 油气管道的防腐减阻内涂层技术是一项经济效益显著的高新
技术，虽然各国的参数取值不尽相同，但是结论却是一致，认为 初期投入的成本将会有几倍的收益，但管径越大，线路越长，输 量越大，收益就越高。内涂层的效益主要体现在以下几个方面： ——降低管道内摩阻，改善介质流动性，提高输送效率，增大管 输量，即在管径不变的前提下，可提高输量。 ——在输量不变的前提下，可缩小管径，节约钢材，即节约钢材 和施工费用。 ——由于内涂层管道摩阻系数降低，因此可减少压气站站间压差
95.003
e 比重
0.6055
密度 g/m3
0.7291
r 临界温度 K
200.043
临界压力
4.7291MPa
te 高位热量
35469KJ/ m3
低位热量
31955KJ/ m3
is 注：天然气组份依据 GB/T13609-92，H2S 为现场碘量法分析数据 mg/m3
g （3）涂层对压气站的影响
e 根据计算结果如下表：
R 项目
无内涂敷层
n 压气站数量
21
U减少站数
0
涂通用涂料 18 3
（4）涂层对压缩机功率的影响
假设压力比为 1.4，把数据代入得：N1/N0=0.9
即采用内涂层比不采用内涂层，输气管道压缩机功率可节约
10%。
3、 采用内涂层的技术经济评价方法
对油气感管道采用内涂层的合理性进行评估，主要有以下步
内涂敷的主要工艺流程为：管道预热—表面处理—除尘—端 部胶带保护—无气喷涂—加速固化—检验—堆放（储存待运）。内 涂敷质量控制的关键有： ——涂料的选择 ——表面的处理
d ——无气喷涂 e ——干膜厚度 r ——涂膜固化。 te 4、 钢管的内喷涂
is 管内壁在喷砂除锈清理干燥后应立即进行喷涂。
目前，国外已基本淘汰了空气喷涂装置，取而代之的是高压
g 开发和应用。 e 2、 油气管道内涂层使用涂料的技术要求 R ① 良好的防腐性能。 n ② 耐压性。承受水压实验和输送介质的压力，并可承受压力的反 U 复变化。
③ 易于涂装。在常温常压条件下，采用普通喷涂技术即可以进行 喷涂工作。
④ 化学稳定性。能耐压缩机润滑油、醇类、汽油等物品的腐蚀， 在输送的油气及可能产生的凝积物中呈化学中性。
长庆油田 1#天然气组份分析报告
分析项目
烃类（%）
分析项目
非烃类
CH4
94.330
H2
0.000
C2H4
0.579
He
0.044
C2H6
0.073
N2
0.147
C3H8
0.008
CO2
4.808
iC4H10
0.008
H2S
4.17
n C4H10
0.003
iC5H12
0.002
C6+
0.000
d 总烃（%）
内涂层在油气管道上的应用
目前国内很多大油田许多都已采用了以防腐为目的的内覆盖层， 并已形成了各种标准 ，如《刚制管道熔结环氧粉末内涂层技术标准》， 《刚制管道内涂层液体涂料补口工艺》，《刚制管道内涂层风送挤涂工 艺》，《液体环氧涂料内防腐涂层技术条件》等。这些技术成功地解决 了油田内各管道的内腐蚀问题。不管油气管道是否使用内涂层，在什 么条件下使用，使用的效果和存在的技术难点是什么等等还没有一个 标准，解决这一系列难题，将会对我国油气管道的建设产生深远的影 响。本文对该项目进行简要介绍，供大家探讨。