3.1 西气东输干线管道内涂覆工艺基本参数
根据《西气东输管道内壁减阻覆盖层补充技术条件》 (Q/SYXQ11—2002)中的规定,西气东输管道内涂覆工艺基本参数应符合表9-2中的要求。
表 9-2 内涂覆工艺基本参数
序号 | 内容 | 状态 | 数值 |
1 | 钢管表面粗糙度 | 表面处理后 | 30~50μm2 |
2 | 钢管表面粗糙度 | 内涂后 | ≤10μm |
3 | 内涂覆膜厚度 | 干膜 | 65μm |
4 | 表面处理标准(GB8923) | | Sa2.5级 |
3.2 技术要求
西气东输管道是我国首次在大口径输气管道中使用减阻内涂技术,所使用的钢管都在工厂里进行预制,故此,西气东输管道公司针对涂覆商提出了严格的要求。所有的涂覆商应提供以下资料:
①公司的营业执照及ISO 9 000认可证明;
②公司历史和业绩;
③用于涂覆的设备技术说明书;
④涂覆工艺程序说明;
⑤钢管表面处理的技术说明(含抛丸机参数、磨料粒度及砂丸比例、锚纹深度的控制及清洁度检测标准);
⑥生产能力说明;
⑦检测项目的内容、次数和方法;
⑧和外涂之间的关系处理。
涂覆商所使用的涂料性能应符合西气东输管道公司企业标准《非腐蚀性气体输送管道内覆盖层的推荐做法》(Q/SYXQ10—2002)的要求,并提供下列证明:
①相对密度;
②黏度(混合);
③颜料分散均匀性;
④非挥发成分;
⑤干燥试验;
⑥混合料流动性能;
⑦混合料固化性能。
3.3 内覆盖层涂料的选择
(1)液体环氧涂料 尤其是胺固化或聚酰胺固化双组分液体环氧涂料,先后得到美国AGA管道研究委员会和美国石油学会的推荐,双组分环氧涂料已成为目前国外天然气管道减阻内覆盖层的主要成膜物。其主要品牌包括英国E.WOOD公司生产的COPON EP2306 HF型涂料(为高闪点双组分溶剂型环氧涂料,干膜厚度75μm时理论涂覆率6.4m
3/L),还有荷兰Sigmalining Flowcoat 03,德国PERMACOR,美国NAPKO,日本NIPPON,丹麦HEMPEL等公司涂料品牌。另外熔结环氧粉末在油气管道内涂料市场也占有很大份额。
(2)减阻耐磨内涂料 由中国石油天然气工程技术研究院研制的天然气管道AW-01型减阻耐磨内涂料,为国际流行的双组分液体环氧树脂涂料。该涂料经华北油田青县钢管厂涂覆施工,已在大港—沧州φ406mm的管段上进行了工业应用试验;并于2002年1月12日通过了中国石袖天然气集团公司科技发展部组织的技术鉴定。
(3)内覆盖层涂料 西气东输管道已开工试验段所用内覆盖层涂料,为从英国和德国进口的OOPON EP 2306型和PERMACOR型双组分液体环氧树脂。钢管表面处理标准为GB 8923 Sa2.5级。钢管内表面当量粗糙度处理后为30~50μm,内涂后为10μm;内涂覆膜干膜厚度65~75μm。
西气东输工程内覆萱层涂料的选择,执行的是美国APl RP5L2《非腐蚀性气体输送管道内覆盖层推荐做法》、英国天然气理事会颁发的欧洲通用标准GBE/CM1《钢质干线用管和管件内覆盖层施工规范》和GBE/CM2(钢质干线用管和管件内覆盖层材料材料技术规范)等标准,以及西气东输管道公司的两部企业标准。
3.4 内涂覆作业的基本程序
西气东输工程内涂覆作业的基本程序如图9-1所示。
钢管内徐作业一般是在工厂进行,首先要对管于内壁进行喷(抛)磨料的表面预处理,处理等级为SIS Sa2.5级,表面达到要求后,再将双组分液态环氧与固化剂的混合物料采用无气喷涂方式逃行喷涂。
图9-1 管子内涂作业流程图
为满足西气东输项目需要,西气东输管道公司确定了中油管道镇江防腐厂、东北输油管理局辽阳钢管厂、宝鸡石油钢管厂、胜利油田淄博制管有限公司、青县华北石油钢管厂、江汉石油管理局沙市钢管厂及四川石油管理局资阳钢管厂等七家单位,通过采用“先内后外”方式与外防腐层施工联合作业。其中,镇江、辽阳和淄博管道防腐厂引进荷兰B&L公司和意大利SOCOTHEM公司的作业线,目前综合生产能力均为3km/d。
青县华北石油钢管厂减阻内覆盖层生产线,2001年5月动工,到当年8月下旬形成批量产能,建成国内惟一一条主要设备全部国产化、第一条可批量生产西气东输用管减阻内覆盖层的生产线,填补了国产大口径钢管内覆盖层生产线的空白,对于14.6mm壁厚的钢管,其生产能力为2.5km/d。
西气东输管道公司严格按照“驻厂监造管理办法”,对上述各厂实行驻厂监造管理工作。通过监造工作的实施,对保证各厂产品的出厂质量达到标准技术要求,起到了重要作用,满足了西气东输工程建设的需要。
4.西气东输工程采用减阻内涂技术的经济较量
在影响内覆盖层的经济因素中,最为关键的两个因素就是流量和管道运行期间的粗糙度的变化。管道的通过能力、压缩机的安装功率、燃气轮机的动力消耗以及压缩机的布站等都直接或间接的与管道的粗糙度发生联系。
在西气东输项目的可行性研究中,分别以φ1016mm,φ1067mm,φ1118mm三种管径,在年设计输量120×10
8m
3,压力10MPa,站压缩比1.25的基础上,对管道有内覆盖层和无内覆盖层进行了工艺计算,结果见表9-3:
表9-3 工艺计算结果
方案编号 | 管径/mm | 压力/MPa | 压缩比 | 粗糙度/μm | 压气站数/个 | 需求功率/MW | 耗气量/(104m3/d) |
1 | 1016 | 10 | 1.25 | 10 | 18 | 173.8 | 146.00 |
2 | 1016 | 10 | 1.25 | 40 | 21 | 225.7 | 189.61 |
3 | 1067 | 10 | 1.25 | 10 | 12 | 126.9 | 106.65 |
4 | 1067 | 10 | 1.25 | 40 | 15 | 157.0 | 131.91 |
5 | 1118 | 10 | 1.25 | 10 | 9 | 97.5 | 81.92 |
6 | 1118 | 10 | 1.25 | 40 | 12 | 119.9 | 100.72 |
根据表9-3的计算结果,再对上述6种方案进行经济比较,其结果见表9-4:
表 9-4 不同方案比较结果
序号 | 内容 | 单位 | 方案 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | 输气压力 | MPa | 10 | 10 | 10 |
2 | 压比 | | 1.25 | 1.25 | 1.25 |
3 | 管径 | mm | 1016 | 1017 | 1018 |
4 | 粗糙度 | μm | 10 | 40 | 10 | 40 | 10 | 40 |
5 | 压缩机站数 | 座 | 18 | 21 | 12 | 15 | 9 | 12 |
6 | 装机功率 | MW | 525 | 632 | 365 | 470 | 300 | 380 |
7 | 燃料气耗量 | (108m3/a) | 5.40 | 7.01 | 3.94 | 4.88 | 3.24 | 3.37 |
8 | 线路投资 | 亿元 | 205.64 | 201.64 | 226.75 | 222.41 | 246.45 | 241.76 |
9 | 站场投资 | 亿元 | 67.50 | 77.13 | 48.54 | 58.89 | 40.61 | 48.24 |
10 | 年直接操作成本 | 亿元 | 17.03 | 18.25 | 16.21 | 17.13 | 16.32 | 16.87 |
11 | 费用现值 | 亿元 | 283.46 | 292.14 | 283.89 | 291.54 | 294.66 | 298.50 |
从表9-4中可看出,通过经济效益分析,西气东输工程有内覆盖层和无内覆盖层两种方案在固定投资和运行费用方面存在差别。在固定投资方面,φ1016mm管径有内覆盖层的可减少3座压气站,节约资金11.1亿元,内覆盖层的费用以30元/m
2计,4000km长的管道共需约4亿元,故只考虑二次性投资,施加内覆盖层后就可节约资金近6亿元。
在运行费用方面,只考虑动力消耗,在设计输量下,采用内覆盖层可节约功率51.9MW,若全线均使用燃汽轮机,每年可减少燃料气1.61×10
8m
3,按1元/m
3计算,每年可节约资金1.61亿元。
西气东输工程已经正式启动,从上述可以看出,国外干线输气管道已广泛应用了内涂技术,用以提高输送效率,同时可获得多方面的效益。关于内徐涂料和涂覆工艺,技术已非常成熟,完全可以满足西气东输内涂的需要。西气东输两部内涂技术标准(其中Q/SYXQ10《非腐蚀性气体输送管道内覆盖层推荐做法》标准,已经石油企业设计专标委审查通过,上升为石油企业标准,标准号为Q/CNPC 37—2002)不仅可以应用于西气东输管道工程,而且还可为其它大口径输气管道服务。西气东精采用减阻内涂技术后,将会产生数以亿元计的经济效益。减阻内涂技术在酉气东输中的应用充分证明了,中国的技术人员完全有能力把它建成世界水平的天然气管道。