王蕊
中煤建筑安装工程集团有限公司 河北 邯郸 056002
【摘要】随着环保力度的加大，全国煤矿矿井水必须深度处理后才能外排或重复用于矿井生产。而矿井水融合了地质岩层及煤层中的各种矿物质，导致矿井水的酸碱度很大，在其各道处理工艺中，对输水管道的防腐要求很高，本文就常见的防腐管道检测修复工艺进行仔细探讨。
【关键词】矿井水；腐蚀性；检测
引言
矿井水处理，分预处理工艺段、脱盐工艺段、二次浓缩工艺段、蒸发结晶工艺段，每个工艺段均配备一个相应储量的盐水池，水池与水处理设备之间靠相应直径的管道进行连接，水池及管道的耐久性是直接影响整套水处理系统的关键路径，因此，管道的检测评价及修复是生产控制的重中之重。
1、管道腐蚀检查评价
1.1防腐（保温）层完整性评价
防腐层完整性检测主要根据SY/T0087.1-2006《埋地钢质管道及储罐腐蚀评价标准-埋地钢制管道外腐蚀直接评价》中5.5节的规定进行。
1.1.1保护层和保温层检查
1）保护层外观检查是否存在腐蚀、损坏，接缝处是否具有防水措施；
2）保温材料含水率检测、保温材料是否存在老化、开裂现象。
3）对防腐（保温）层状况进行现场拍照记录。
1.1.2防腐层外观检查
1）表面有无气泡、蚀坑、破损、裂纹、剥离等现象，并切开防腐层，记录其材料和结构。
2）测量防腐层膜下液体的pH值。
3）必要时现场收集防腐层样品，送实验室按相关标准进行防腐层性能分析。
4）对开挖管段进行管体温度测试。
1.1.3防腐层厚度检测
1）直管段防腐层厚度测量：采用防腐层测厚仪，根据不同防腐层标准中的厚度要求，按SY/T0066《管道防腐层厚度无损测量方法（磁性法）》的规定，每个调查点应测上、下、左、右4个点，以最薄点为准。
2）弯头防腐层厚度测量：按照SY/T 0066《管道防腐层厚度无损测量方法（磁性法）》，采用涂层测厚仪进行测量。
3）根据SY/T0414-2017钢制管道聚烯烃胶粘带防腐层技术标准，聚烯烃防腐层最小厚度为0.7mm。根据SYT5918-2017埋地钢制管道外防腐层技术规范，环氧防腐层最小厚度0.4mm；防腐层等级划分见5-1表。
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1.1.4电火花检漏检测
1）根据不同防腐层标准的厚度要求，按SY/T0063《管道防腐层检漏试验方法》的要求计算电压，采用电火花检漏仪进行检测。
2）检查时探头应接触防腐层表面，探头移动速度不大于0.3m/s，电火花检测仪电压根据防腐层厚度不同设置；并记录漏点数及漏点分布情况。
1.1.5防腐层粘结力检测
1）分别按照SY/T 0414-2007《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》中7.5节、SY/T 0420-97《埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准》中5.1.5节、GB/T 23257-2009《埋地钢制管道聚乙烯防腐层》中附录C和J、SY/T 0315-2013《钢制管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范》中附录G的规定，对不同防腐层标准粘结力进行检查，在管道圆周上取3个点进行检查。
2）按“无变化”、“减少”、“剥离”三种情况记录。
3）由于该方法是破坏性检测，测量点的数量和位置根据当时施工的记录、防腐形式、现行的防腐记录、防腐层质量来确定。防腐层粘接力检测在有破损处防腐层边缘测试。
4）对于缠绕型防腐层：用刀环向划开10mm宽、长度大于100mm的胶粘带层，直至管体。然后用弹簧秤与管壁成90o角拉开，拉开速度应不大于300mm/min。
5）对于环氧防腐层，采用拉开法进行附着力测试。
6）拉开法测试程序
① 测试程序如下：铝合金圆柱用240-400目细度的砂纸砂毛，使用前用溶剂擦洗除油。
② 测试部位用溶剂除油除灰
③ 按正确比例混合双组份无溶剂环氧胶粘剂，再涂抹上铝合金圆柱，压在测试涂层表面，转向360°，确保所有部位都有胶黏剂附着。
④ 用胶带把铝合金圆柱固定在涂层表面，双组份环氧胶粘剂在室温下要固化24小时，快干型氰基丙烯胶黏剂室温下15分钟后既能达到测试强度，建议在2小时以后进行测试。
⑤ 测试前，用刀具围着铝合金圆柱切割涂层到底材。
⑥ 用拉力仪套上铝合金圆柱，转动手柄进行测试，记录破坏强度以及破坏状态。
7）根据标准SY/T 5918-2017，聚烯烃胶粘带腐层附着力不应小于25N/cm，环氧涂料防腐层附着力不小于10Mpa；根据标准GB/T 23257-2017，3PE防腐层附着力不应小于70N/cm。
1.2防腐层补口检测评价
补口质量应检验外观、厚度、漏点及剥离强度四项内容：
1.2.1外观检查
热收缩带（套）表面应平整、无褶皱、无气泡、无空鼓、无烧焦碳化等现象；热收缩带（套）全部边缘应有胶粘剂均匀溢出。固定片与热收缩带搭接部位的滑移量不应大于5mm。
1.2.2厚度检测
1）采用四象限测量法（即时钟位置12点、3点、6点和9点）对每个补口处防腐层（非焊缝和搭接区）进行测量。
2）每个测点的度数：在直径为4cm的圆内至少要读取三个数据的平均值，舍弃任何不具重现性的高、低读数，取可以接受的该测点的测量值，计算平均值。
1.2.3漏点检测
1）每个补口均应用电火花检漏仪进行漏点检查。检漏电压为15KV。若有漏点，应依照标准进行补口并检漏，直至合格。
2）接触电极应由导电橡胶、钢丝或铜丝刷构成，检测时，电极与防腐层贴合，且在管道上的移动速度不超过0.3m/s。
1.2.4剥离强度测试
1）先将防腐层沿环向划开宽度约为20mm、长10cm左右的长条，划开时应划透防腐层直至所要测量的界面，并翘起一端，应用测力计以10mm/min的速率垂直钢管表面匀速拉起防腐层，记录测力计稳定数值。
2）补口后热收缩带的剥离强度均不应小于50N/cm，剥离面的底漆应完整附着在钢管表面。
1.3管体腐蚀状况检测
防腐层缺陷点位置管体腐蚀活性检测：按SY/T0087.1-2006《埋地钢质管道及储罐腐蚀评价标准-埋地钢制管道外腐蚀直接评价》中5.6节的规定执行。主要进行以下内容检测：
1.3.1管体外观目测
1）对开挖管段进行结构检查与几何尺寸测量。并检查管道有无变形，表面有无裂纹、皱褶、重皮、碰伤等缺陷。
2）详细描述金属腐蚀的部位，腐蚀产物分布（是否均匀）、厚度、颜色、结构（分层状、粉状或多孔）、紧实度（松散、紧实、坚硬），对腐蚀状况进行彩色拍照；腐蚀区域位置、面积、状况描述，腐蚀缺陷图绘制，腐蚀类型判断，拍照。
1.3.2腐蚀产物成分现场鉴定
化学法鉴定：取少量腐蚀产物于小试管内，加数滴10%的盐酸，若无气泡，表明腐蚀产物为FeO；若有气体，但不使湿润的醋酸铅试纸变色，可判为FeCO3；若产生有臭味气体，并使湿润的醋酸铅试纸变色，则可能为FeS。进一步的成分和结构分析，可在现场取样，密封保存后送室内分析。
1.3.3腐蚀类型判别
清除腐蚀产物后，记录腐蚀形状、位置，参考表5-3判定腐蚀类型；若均匀腐蚀与点蚀掺杂，可按主要腐蚀倾向予以估计。
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1.3.4管壁腐蚀坑深和腐蚀面积的测量
1）首先清除待测区域防腐层、腐蚀产物，用超声波法测量管壁最小剩余壁厚Tmm，用腐蚀深度测量尺测量最大腐蚀坑深。
2）当管体存在大面积腐蚀时，测定腐蚀区域的最大轴向长度S和最大环向长度C，描绘腐蚀区域形状，记录区域内最大腐蚀深度位置，对腐蚀区域进行拍照；
1.3.5管体壁厚检验
1）管道剩余壁厚测试一般采用超声波测厚方法，测厚位置应在坑检图上标明，以便在同一测厚点再次检测。
2）在每个测厚位置，应沿管道环向0:00、3:00、6:00、9:00四个钟点位置的管道剩余壁厚进行检测，在近焊缝区、母材区测试出管道壁厚的分布状况，以初步判断该条管线的腐蚀剩余壁厚。至少应测试3个截面的环向位置的管道剩余壁厚。当发现管道壁厚有异常情况时，应在附近增加测点，并确定异常区域大小。
3）通过测试管道剩余壁厚，了解管壁减薄情况，确定管道腐蚀的严重性。
4）弯头位置管体壁厚检测分别在图5-1的1至5的位置进行检测。
1.4管体磁粉检测
磁粉检测可以发现裂纹、夹杂、气孔、未熔合未焊透等缺陷，但难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的缺陷以及与工件表面夹角极小的分层。
1.4.1检测设备与器材
1）磁粉探伤机
2）照度计和黑光辐照计
3）标准试片与磁场指示器
4）辅助材料：磁悬液喷壶、灯光强度大于500LX的手电筒、2-10倍放大镜等。
1.4.2 检测准备
1）环境温度
当磁粉检测的环境温度低于+5摄氏度时，探伤人员应在磁粉探伤前测试工件表面温度并做好记录。如果采用湿式磁粉探伤，探伤工件表面温度应不高于55摄氏度，在环境温度低于零下10度时不能进行磁粉探伤。
2）检验的时间
① 通常焊缝的磁粉检测应安排在焊接工序之后进行，对于有延迟裂纹倾向的材料，磁粉检测应安排在焊后24小时以后
② 业主要求变更检测时间时，应按照业主要求的检测时间进行
3）工件表面准备
① 应清除检测范围内的飞溅，焊疤，氧化皮，油污等，必须清除试件上的油脂及其它附着物。
② 工件表面的不规则状态不得影响检测结果的确定性和完整性。如进行打磨，打磨后表面粗糙度Ra不得大于2.5μm。
③ 处理后的试件可均匀喷涂反差增强剂，反差增强剂涂层厚度不得大于50μm。喷涂要由探伤人员（MT-Ⅱ）操作。
4）作业环境要求
① 容器内作业时，应采取有效通风设施，保证通风良好。
② 夜间现场检测或容器内作业时，应有良好的照明设施。满足照明条件。
1.4.3检测操作
1）凡需磁粉检测的部位，必须经外观检验合格后才能进行探伤操作。探伤操作包括：磁化、施加磁粉、观察磁痕、记录、退磁等。
2）磁化
① 磁场方向应尽量与预计缺陷方向垂直
② 磁场方向应尽量与探伤表面垂直
③ 应减少逆磁场
④ 使用连续法磁化时必须保证磁粉能在通电的时间内施加完毕，一般为1-3秒，为保证磁化效果，应反复磁化两次，停施磁悬液至少1秒后才可停止磁化。
⑤ 提升力应在检测前后分别测试并作好记录。
3）施加磁粉
① 在连续法探伤时，应在磁化过程中完成施加磁粉。要注意磁化后形成的磁痕不要被流动的分散剂破坏。
② 使用的磁悬液和白色反差增强剂均采用喷灌。
4）磁痕的观察
① 磁痕的观察必须在形成磁痕后立即进行。
② 必须在能够清楚识别磁痕的自然光或灯光下进行观察。
③ 正确区别可能出现的伪磁，必要时需重复检测。
5）退磁
① 在下列情况下试件必须进行退磁：
A：当连续进行探伤时上一次磁化会给下一次磁化带来不良影响;
B：试件的剩磁会对测试装置产生不良影响；
C：用于摩擦部位或接近摩擦部位的试件，因磁粉吸附会增大摩擦损耗；
② 退磁磁场强度必须大于磁化时的电流值或者试件的饱和磁场强度开始，使施加的磁场方向交替变换并逐渐减小到零，退磁后有时需剩磁检查。
6）探伤范围及验收标准
所有焊缝的检验和评估都要依照国内或国际标准或按业主要求执行。
7）后处理：必要时，在检测完成后应清除检测部位的磁粉、磁悬液。
2、防腐（保温）层修复
2.1防腐材料选用
1）对于开挖处管道防腐层的修复材料选择、选择材料的性能指标以及现场施工均按照SY/T5918-2011《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》中的相关规定执行，采用粘弹体+聚丙烯增强纤维防腐胶带。
2）保温层的修复：保温层的修复参照Q/SY GD1028-2014《埋地管道外防腐层及保温层手册》中对保温层修复的相关规定执行。
2.2表面处理要求
1）清除暴露管段上的泥土，使防腐层缺陷完全露出，测量并记录缺陷尺寸及位置，对缺陷处进行拍照。
2）对缺陷处的防腐层进行修整，将已剥离的防腐层除去（如发现3PE外防腐层大面积整体剥离则应立即报告业主，以便考虑适宜的处理实施），应使产生锈蚀的管体完全裸露；
3）对已裸露的管体表面进行处理，将腐蚀产物清理干净，使用电动除锈工具打磨管道表面，除锈等级达到St3级的除锈要求
4）将缺陷四周10mm范围及需要环包的防腐层表面的污物清理干净，缺陷防腐层边缘修成30°钝角坡口，如果防腐层有翘边或剥离现象，必须进行修边处理，处理一直延续至防腐层粘结牢固处；应将原防腐层表面打毛。
2.3防腐层修复技术要求
1）粘弹体防腐胶带施工前，用清洗剂清洗管道表面保证补伤处充分干燥；
2）将粘弹体防腐胶带依次贴敷，同时碾压排除空气；
3）粘弹体防腐胶带搭接宽度不低于50mm，施工时可沿胶带内侧搭接线进行搭接；粘弹体防腐胶带与缺陷四周管体聚乙烯层涂层的搭接宽度至少为100mm，粘弹体防腐胶带始末端搭接长度不小于100mm；
4）粘弹体防腐胶带施工完成后立即进行外观和漏点检测；检测合格后，采用聚丙烯增强纤维胶带（外带）环包缠绕在粘弹体防腐胶带外层。
5）聚丙烯增强纤维胶带具体施工方法是：从一端开始先原位缠绕一周，留出约3mm宽的粘弹体胶带不缠绕外带，然后进行螺旋缠绕，缠绕外带时应保持一定张力，胶带搭接宽度为50%～55%，直至另一端，在结束部位原位缠绕一周，留出3mm宽的粘弹体胶带不缠绕外带。
2.4防腐层修复步骤
1）首先将3PE防腐层修复部位处理成规则形状，且边缘无毛刺、翘边；
2）清洁修复部位的聚乙烯表面，保证表面洁净、无污物；
3）根据修复部位形状，剪切与修复部位面积相同大小的粘弹体防腐胶带，填充至修复部位，用手按压，直至填平修复部位；
4）在修复部位外部粘贴粘弹体防腐胶带贴补；
5）在聚乙烯增强纤维防腐胶带外部缠绕；
3、防腐层修复后检测
3.1粘弹体胶带检查
粘弹体防腐胶带施工完成后进行外观、漏点和密封性的检查。
1）外观检查
应逐一目测检查，防腐层表面应平整、搭接均匀、无气泡、皱褶和破损。
2）漏点检查
采用电火花检漏仪对粘弹体防腐胶带进行漏点检查，检漏电压 15kV，以无漏点为合格。
如存在漏点，应修补直至检漏合格。
3）粘接性检查
将防腐层沿环向划开 20mm 宽、长度大于 100mm 的防腐胶带层，直至管体或管体原防腐层。与管表面垂直剥离防腐胶带，剥离强度宜不小于 5N/cm，剥离后管体或管体原防腐层表面粘弹体覆盖率≥95%（常温），粘弹体平均驻留厚度≥0.6mm（常温）。若检查不合格，则应重新进行安装。增加检验的频次与数量。
3.2聚丙纤维冷缠带检查
1）外观检查
应进行 100%目视检查，聚丙纤维冷缠带表面应平整、无皱折、无气泡、无空鼓、等现象；
2）漏点检查
每个修复位置均应采用电火花检漏仪进行漏点检查，以无漏点为合格；检漏电压为 15kV。若不合格，应进行修补并检漏，直至合格。
3）剥离强度测试
每100个修复点口抽取个修复点进行剥离强度试验。剥离强度测试应在聚丙纤维冷缠带安装完毕24h后进行，检测时的管体温度宜为25℃±5℃。测试方法为：将防腐层沿环向划开20mm宽、长度大于 100mm 聚丙纤维冷缠带层，直至无溶剂液体环氧涂层或粘弹体结构层。然后用拉力计与管壁成 90°角拉开，拉开速度不应大于 10mm/min。剥离强度值不应低于 40N/cm。若检查不合格，则应重新进行安装。
4、结语
管道的防腐层的及时检测、查漏、修补对提高管道的正常使用寿命起到保养的作用，就像人体血管的保养，能够更加保证人身健康，管道的保养更是保证整套系统健康运行。
参考文献
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[2]赵俊杰,李安龙,孙冠军.煤矿矿井水处理及运行实践[J].山西化工,2020,40(02):161-162.