管道內涂技術在西氣東輸工程中的應用

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3．1 西氣東輸干線管道內涂覆工藝基本參數
　　根據《西氣東輸管道內壁減阻覆蓋層補充技術條件》 (Q／SYXQ11—2002)中的規定，西氣東輸管道內涂覆工藝基本參數應符合表9-2中的要求。
表 9-2 內涂覆工藝基本參數

序號	內容	狀態	數值
1	鋼管表面粗糙度	表面處理后	30～50μm²
2	鋼管表面粗糙度	內涂后	≤10μm
3	內涂覆膜厚度	干膜	65μm
4	表面處理標準(GB8923)	?	Sa2．5級

3．2 技術要求
　　西氣東輸管道是我國首次在大口徑輸氣管道中使用減阻內涂技術，所使用的鋼管都在工廠里進行預制，故此，西氣東輸管道公司針對涂覆商提出了嚴格的要求。所有的涂覆商應提供以下資料：
　　①公司的營業執照及ISO 9 000認可證明；
　　②公司歷史和業績；
　　③用于涂覆的設備技術說明書；
　　④涂覆工藝程序說明；
　　⑤鋼管表面處理的技術說明(含拋丸機參數、磨料粒度及砂丸比例、錨紋深度的控制及清潔度檢測標準)；
　　⑥生產能力說明；
　　⑦檢測項目的內容、次數和方法；
　　⑧和外涂之間的關系處理。
　　涂覆商所使用的涂料性能應符合西氣東輸管道公司企業標準《非腐蝕性氣體輸送管道內覆蓋層的推薦做法》(Q／SYXQ10—2002)的要求，并提供下列證明：
　　①相對密度；
　　②黏度(混合)；
　　③顏料分散均勻性；
　　④非揮發成分；
　　⑤干燥試驗；
　　⑥混合料流動性能；
　　⑦混合料固化性能。
3．3 內覆蓋層涂料的選擇
　　(1)液體環氧涂料尤其是胺固化或聚酰胺固化雙組分液體環氧涂料，先后得到美國AGA管道研究委員會和美國石油學會的推薦，雙組分環氧涂料已成為目前國外天然氣管道減阻內覆蓋層的主要成膜物。其主要品牌包括英國E．WOOD公司生產的COPON EP2306 HF型涂料(為高閃點雙組分溶劑型環氧涂料，干膜厚度75μm時理論涂覆率6.4m³／L)，還有荷蘭Sigmalining Flowcoat 03，德國PERMACOR，美國NAPKO，日本NIPPON，丹麥HEMPEL等公司涂料品牌。另外熔結環氧粉末在油氣管道內涂料市場也占有很大份額。
　　(2)減阻耐磨內涂料由中國石油天然氣工程技術研究院研制的天然氣管道AW-01型減阻耐磨內涂料，為國際流行的雙組分液體環氧樹脂涂料。該涂料經華北油田青縣鋼管廠涂覆施工，已在大港—滄州φ406mm的管段上進行了工業應用試驗；并于2002年1月12日通過了中國石袖天然氣集團公司科技發展部組織的技術鑒定。
　　(3)內覆蓋層涂料西氣東輸管道已開工試驗段所用內覆蓋層涂料，為從英國和德國進口的OOPON EP 2306型和PERMACOR型雙組分液體環氧樹脂。鋼管表面處理標準為GB 8923 Sa2．5級。鋼管內表面當量粗糙度處理后為30～50μm，內涂后為10μm；內涂覆膜干膜厚度65～75μm。
　　西氣東輸工程內覆萱層涂料的選擇，執行的是美國APl RP5L2《非腐蝕性氣體輸送管道內覆蓋層推薦做法》、英國天然氣理事會頒發的歐洲通用標準GBE／CM1《鋼質干線用管和管件內覆蓋層施工規范》和GBE／CM2(鋼質干線用管和管件內覆蓋層材料材料技術規范)等標準，以及西氣東輸管道公司的兩部企業標準。
3．4 內涂覆作業的基本程序
　　西氣東輸工程內涂覆作業的基本程序如圖9-1所示。
　　鋼管內徐作業一般是在工廠進行，首先要對管于內壁進行噴(拋)磨料的表面預處理，處理等級為SIS Sa2．5級，表面達到要求后，再將雙組分液態環氧與固化劑的混合物料采用無氣噴涂方式逃行噴涂。

圖9-1 管子內涂作業流程圖
? 　　為滿足西氣東輸項目需要，西氣東輸管道公司確定了中油管道鎮江防腐廠、東北輸油管理局遼陽鋼管廠、寶雞石油鋼管廠、勝利油田淄博制管有限公司、青縣華北石油鋼管廠、江漢石油管理局沙市鋼管廠及四川石油管理局資陽鋼管廠等七家單位，通過采用“先內后外”方式與外防腐層施工聯合作業。其中，鎮江、遼陽和淄博管道防腐廠引進荷蘭B&L公司和意大利SOCOTHEM公司的作業線，目前綜合生產能力均為3km／d。
　　青縣華北石油鋼管廠減阻內覆蓋層生產線，2001年5月動工，到當年8月下旬形成批量產能，建成國內惟一一條主要設備全部國產化、第一條可批量生產西氣東輸用管減阻內覆蓋層的生產線，填補了國產大口徑鋼管內覆蓋層生產線的空白，對于14．6mm壁厚的鋼管，其生產能力為2．5km／d。
　　西氣東輸管道公司嚴格按照“駐廠監造管理辦法”，對上述各廠實行駐廠監造管理工作。通過監造工作的實施，對保證各廠產品的出廠質量達到標準技術要求，起到了重要作用，滿足了西氣東輸工程建設的需要。

4.西氣東輸工程采用減阻內涂技術的經濟較量

　　在影響內覆蓋層的經濟因素中，最為關鍵的兩個因素就是流量和管道運行期間的粗糙度的變化。管道的通過能力、壓縮機的安裝功率、燃氣輪機的動力消耗以及壓縮機的布站等都直接或間接的與管道的粗糙度發生聯系。
　　在西氣東輸項目的可行性研究中，分別以φ1016mm，φ1067mm，φ1118mm三種管徑，在年設計輸量120×10⁸m³，壓力10MPa，站壓縮比1．25的基礎上，對管道有內覆蓋層和無內覆蓋層進行了工藝計算，結果見表9-3：
表9-3 工藝計算結果

方案編號	管徑/mm	壓力/MPa	壓縮比	粗糙度/μm	壓氣站數/個	需求功率/MW	耗氣量/(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

　　根據表9-3的計算結果，再對上述6種方案進行經濟比較，其結果見表9-4：
表 9-4 不同方案比較結果

序號	內容	單位	方案
序號	內容	單位	1	2	3	4	5	6
1	輸氣壓力	MPa	10		10		10
2	壓比	?	1．25		1．25		1．25
3	管徑	mm	1016		1017		1018
4	粗糙度	μm	10	40	10	40	10	40
5	壓縮機站數	座	18	21	12	15	9	12
6	裝機功率	MW	525	632	365	470	300	380
7	燃料氣耗量	(10⁸m³／a)	5．40	7．01	3．94	4．88	3．24	3．37
8	線路投資	億元	205．64	201．64	226．75	222．41	246．45	241．76
9	站場投資	億元	67．50	77．13	48．54	58．89	40．61	48．24
10	年直接操作成本	億元	17．03	18．25	16．21	17．13	16．32	16．87
11	費用現值	億元	283．46	292．14	283．89	291．54	294．66	298．50

　　從表9-4中可看出，通過經濟效益分析，西氣東輸工程有內覆蓋層和無內覆蓋層兩種方案在固定投資和運行費用方面存在差別。在固定投資方面，φ1016mm管徑有內覆蓋層的可減少3座壓氣站，節約資金11．1億元，內覆蓋層的費用以30元／m²計，4000km長的管道共需約4億元，故只考慮二次性投資，施加內覆蓋層后就可節約資金近6億元。
　　在運行費用方面，只考慮動力消耗，在設計輸量下，采用內覆蓋層可節約功率51．9MW，若全線均使用燃汽輪機，每年可減少燃料氣1．61×10⁸m³，按1元／m³計算，每年可節約資金1．61億元。
　　西氣東輸工程已經正式啟動，從上述可以看出，國外干線輸氣管道已廣泛應用了內涂技術，用以提高輸送效率，同時可獲得多方面的效益。關于內徐涂料和涂覆工藝，技術已非常成熟，完全可以滿足西氣東輸內涂的需要。西氣東輸兩部內涂技術標準(其中Q／SYXQ10《非腐蝕性氣體輸送管道內覆蓋層推薦做法》標準，已經石油企業設計專標委審查通過，上升為石油企業標準，標準號為Q／CNPC 37—2002)不僅可以應用于西氣東輸管道工程，而且還可為其它大口徑輸氣管道服務。西氣東精采用減阻內涂技術后，將會產生數以億元計的經濟效益。減阻內涂技術在酉氣東輸中的應用充分證明了，中國的技術人員完全有能力把它建成世界水平的天然氣管道。