与多层聚丙烯相比,GSPU保温涂层具有质量稳定性好、易控制、制作工艺相对简单、投资较低、原材料来源较丰富等优势,根据中海油能源发展股份有限公司目前具备的技术能力,选取GSPU作为湿式保温材料并进行湿式保温管国产化研究。
GSPU湿式保温管国产化研究包括GSPU湿式保温材料研发、湿式保温管涂敷预制工艺研究和湿式保温管现场节点接长工艺研究。
通过对GSPU湿式保温材料配方、成型工艺、材料性能测试,GSPU湿式保温管涂敷预制工艺、海上现场节点接长技术等一系列关键技术进行攻关,我国成功研制了适用于1 500 m水深的含玻璃微珠复合聚氨酯湿式保温材料的配方及成型工艺,建立了一套基于ASTM、DIN、DSC标准的湿式保温材料和保温管性能测试体系,开发了一套GSPU湿式保温管涂敷预制工艺和海上现场节点接长工艺,建立了一条年生产能力达80 km的GSPU湿式保温管生产线,实现了湿式保温材料和保温管的国产化和产业化,填补了国内空白。
1)GSPU湿式保温材料研发
GSPU由复合聚氨酯与中空玻璃微珠混合而成。对于GSPU湿式保温材料,中空玻璃微珠是关键材料,它的性能直接影响GSPU湿式保温材料性能的高低。在开展湿式保温材料国产化研究之前,国内虽然有厂家生产中空玻璃微珠产品,但其产品不满足海底管道湿式保温的要求。通过与山西海诺科技股份有限公司等国内中空玻璃微珠厂家进行紧密合作,我国成功研发出适用于水深大于500 m海底管道湿式保温材料的国产中空玻璃微珠。基于研发的国产中空玻璃微珠进行了复合聚氨酯湿式保温材料试制和湿式保温管预制,并与基于国外中空玻璃微珠试制的复合聚氨酯湿式保温材料和保温管性能进行了对比。性能测试结果表明,基于国产中空玻璃微珠的湿式保温材料能够满足湿式保温管的保温要求,其性能与基于国外进口中空玻璃微珠的湿式保温材料性能相当。同国外进口中空玻璃微珠相比,国产中空玻璃微珠价格低了近40%。利用国产中空玻璃微珠替代国外进口中空玻璃微珠进行海底管道湿式保温,能够大大降低海底管道工程建设投资。
国产中空玻璃微珠(山西海诺)性能参数如下:
①密度:0.391 g/cm3。
②粒径:65μm。
③抗压强度:35 MPa。
④漂浮率:96%。
基于国产中空玻璃微珠的GSPU湿式保温材料性能见表8-4。
表8-4 基于国产中空玻璃微珠的GSPU湿式保温材料性能
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2)湿式保温管现场节点接长工艺研究
湿式保温管现场节点接长技术是湿式保温管关键技术之一,直接影响到湿式保温管海上铺设效率和施工经济效益。在海上铺管作业时,需要将管段在铺管船上进行节点接长后铺设到海床上。节点接长通常包括钢管焊接、焊接质量检查、节点防腐处理、节点保温处理等工序,这些工序是在铺管船上的不同工作站同时进行。为了不影响海底管道正常铺设速度,要求在保证质量的前提下,尽可能减少节点保温处理时间。
经过研究,我国成功开发了一套湿式保温管现场节点接长工艺,研发了节点浇注材料,研制了湿式保温管现场节点接长浇注装置和管端端面预热装置,建立了节点性能测试方法和试验装置。
湿式保温管节点接长工艺流程如下:
①节点处理和加热。对节点表面进行清洁处理,对节点两端的GSPU进行粗糙化处理,在节点两端安装节点预热装置,对节点进行加热。
②模具预热与安装。利用焊枪对浇注模具进行预加热,模具加热后安装到节点上。
③SPU浇注。采用大流量低压浇注机将配比好的SPU从模具底部浇注到模具中。
④开模。浇注完成后,静置5~8 min,待浇注的SPU固化后打开模具。
⑤涂层修整。对SPU节点涂层外形进行修整,保证外形平整。
图8-5是我国开发的湿式保温管现场节点接长工艺流程。
图8-5 我国开发的湿式保温管现场节点接长工艺流程
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