钢管内表面预处理通用版.docx
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钢管内表面预处理通用版
钢管内表面预处理（通用版）
Safetymanagementisanimportantpartofenterpriseproductionmanagement.Theobjectisthestatemanagementandcontrolofallpeople,objectsandenvironmentsinproduction.
（安全管理）
单位：
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姓名：
______________________
日期：
______________________
编号：
AQ-SN-0371
钢管内表面预处理（通用版）
说明：
安全管理是企业生产管理的重要组成部分，是一门综合性的系统科学。
安全管理的对象是生产中一切人、物、环境的状态管理与控制，安全管理是一种动态管理。
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1．表面预处理的重要性
表面预处理的目的是使待涂表面达到选定涂料所要求的除锈质量和粗糙度，确保待涂表面与覆盖层之间良好的附着力。
表面预处理的方法和指标由覆盖层的种类决定。
表面预处理的实施部门必须具备相关的设备及技术操作人员，所有的表面预处理应有专门的技术监督和检验。
为了正确了解表面预处理，首先应对影响其过程的因素有个完整的认识，图5—1列出了影响喷射除锈质量各种因素的体系图。
粗线垂直箭头把喷射对象与喷射目的联系起来。
与粗箭头左右相连的箭头，说明达到预期目的而发生作用的因素。
根据被喷射工件的特性、种类和尺寸，以及喷射后预期达到的目的来选择喷射方法、磨料和传送磨料的载体等。
由于涉及到的影响因素很多，因此应很慎重。
在管道防腐层的施工作业中，有“三分材料七分施工”之说，可见施工的重要性，面在施工程序中钢管的表面预处理（最基本的为“除锈”），又是重中之重，其质量直接关系到覆盖层的质量和寿命。
在一些文献中有这样的统计，说明表面处理是影响覆盖层寿命诸多因素中最重要的因素，见表5-1。
表5-1各种因素对覆盖层寿命的影响影响因素
影响程度/%
影响因素
影响程度/%
表面处理质量
49．5
涂料种类
4．9
膜厚（涂装道数）
19．1
其它因素
26．5
图5-1影响喷射除锈的各种因素的体系图
通过对覆盖层的造价分析，一般表面处理的费用约占50％。
减阻内涂的覆盖层膜层薄，涂覆次数少，涂料用量小，因此表面处理的费用比例更高，约为70％。
所以在减阻内涂的工序设计和施工作业中要特别重视表面预处理的质量。
2．影响覆盖层质量的主要因素
2．1氧化皮的影响
钢管表面在轧制和焊接的高温条件下，自然生成一层氧化皮，其主要成分是铁的氧化物的混合体，从结构上看大体为三层，最外层为Fe3
O4
或Fe2
O3
，中间层为FcO和Fe3
O4
，靠近钢表面的是FeO（如图5-2所示）[3]
。
在外界环境条件的作用下，如温度、湿度、外力、氧和盐等，这些氧化皮会开裂、剥离、松动，若除不净，它将会对覆盖层有三个主要的破坏作用：
一是氧化皮的电极电位比钢材正0．26V，使氧化皮脱落和裂缝处暴露的钢材表面成为原电池的阳极而遭受腐蚀；其次是氧化皮的裂缝处易凝结水汽，若有SO2
溶于其中则可生成硫酸亚铁，增加电解质的导电性，促进腐蚀作用；第二是没有除掉的但已松动的氧化皮，当管道温度波动较大时，它可能完全脱落并隆起，使覆盖层破裂和剥离。
图5—2钢管表面氧化皮结构示意图
2．2表面污物的影响
这里所说的污物是指钢管表面未除净的锈蚀产物及灰尘等，还应包括表面处理后钢管表面未清理干净的残留物颗粒和表面处理后未能在规定时间内涂覆而产生的新锈，由于它们的存在，妨碍获得平滑均匀覆盖层，削弱其与基体的附着力，使得涂料不能与钢表面直接接触，造成涂料的附着力降低，影响覆盖层的使用寿命。
2．3可溶性盐的影响
当覆盖层下的钢表面有可溶性盐存在时，由于覆盖层的内外渗透压不同，在空气中水分作用下将透过覆盖层到达钢的表面，与可溶性盐结合造成钢表面的腐蚀而剥离覆盖层。
这其中氯化物是最主要的可溶盐，因其渗透能力最强，故在Q／SYXQ11《西气东输管道内壁减阻覆盖层补充技术条件》标准中，对它有明确的规定，尤其是海运的钢管及在沿海存放一段时间的钢管，更应强调这一点。
2．4粗糙度的影响
覆盖层与钢管表面的附着力是由涂料分子中极性基团和金属表面分子间的相互吸引所决定的，除物理作用（色散力、诱导力和取向力）外，主要是机械作用。
钢管表面在经过喷（抛）射磨料处理后，表面粗糙度明显增大，甚至可增加20倍金属表面积[3]
。
随着粗糙度的增大，表面积显著增加，覆盖层与钢管表面的附着力则相应增加。
当喷（抛）出的磨料具有棱角时，经它处理过的金属表面不仅增加了表面积，还会给覆盖层的附着提供一个合适的表面化几何形状，从而利于分子吸引和机械的锚固作用。
不过不合理的表面粗糙度也会对覆盖层造成负面影响，如粗糙度过大，要填平锚纹的“波谷”所需的涂料的量也随之增大，太深的波谷还容易造成气泡，直接影响覆盖层的质量。
另外，当覆盖层较薄时，波峰的尖端容易露出表面，破坏覆盖层的完整性，导致点腐蚀的发生。
对于减阻内涂覆盖层，钢管内壁的表面粗糙度应有所要求，通常为表面处理后30～50μm。
表面粗糙度大小取决于磨料的粒度、形状、材料、喷射的速度、作用时间等工艺参数，其中磨料的粒度对粗糙度影响最大，表5-2给出了美国钢结构涂装协会（SSPC）对磨料与粗糙度的对应关系的推荐养值。
表面处理的方法较多，对于管道最为合理的是通常采用的喷（抛）射法，这是因为磨料猛烈撞击，可使材料的疲劳强度提高约80％；表面硬度也有不同程度的提高；还能消除焊缝处的内应力，使钢材的抗腐蚀能力明显提高[3]
。
表5-2喷射不同磨料所得到的粗糙度磨料种类
最在粒度/mm（NIST标准）
表面粗糙度/μm
最大值
平均值
钢质磨料
钢丸S230
钢丸S280
钢丸S330
钢丸S390
钢砂G50
钢砂G40
钢砂G25
钢砂G14
0．60～0．71
0．71～0．81
0．81～0．97
0．97～1．20
0．31～0．40
0．40～0．73
0．73～0．97
1．46～1．7
75±5
89±7．5
96±10
116±12．5
56±7．5
86±10
116±12．5
165±20
55±7．5
63±10
71±12．5
88±17．5
40±7．5
60±12．5
78±17．5
129±22．5
矿物质磨料
燧石丸
硅砂
炉渣
炉渣
重矿砂
中细
中粗
中粗
粗
中细
89±10
10±112．5
116±12．5
152±17．5
86±10
68±10
73±10
78±12．5
93±71．5
66±10
注：
1．表中所指的某种磨料产生的锚纹深度指该磨料在循环磨料喷射机器中，已成为稳定的混合磨料时由混合磨料产生的锚纹深度。
如果用新磨料则锚纹深度将会明显增加；
2．表中钢丸的硬度为HRC40～50，钢砂的硬度为HRC55～60。
3．塞面处理的基本要求
钢管的表面处理通常要按技术标准要求，工业发达国家都先后制订了自己的除锈的质量等级标准，其中最著名的是瑞典工业标准SIS055900《涂装前钢材表面除锈图谱标准》，长期以来为世界各国所采用，国际标准化组织依照瑞典标准制订了ISO8501—1《涂装涂料和有关产品前钢材预处理—表面清洁度的目视评定—第一部分：
未涂装过的钢材和全面清除原有涂层后的钢材的锈蚀等级和除锈等级》。
我国参照ISO标准，也制订了GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。
石油行业还制订有SY／T0407《涂装前钢材表面预处理规范》与GB8923配套使用。
这里就标准中的要点给予摘录。
3．1GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》
GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准重点介绍了锈蚀等级和除锈等级的划分、目视评定及标准样片的彩色照片的使用。
（1）锈蚀等级除锈前，钢材表面原始锈蚀状态分为四个等级，以A、B、C和D表示，除锈后要参照原锈蚀等级加以比较：
A全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面；
B已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面；
C氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀的钢材表面；
D氧化皮已因锈蚀而全面剥寓，并且已普遍发生点蚀的钢材表面。
（2）除锈等级GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》将除锈等级按不同的除锈方法加以区别，再按不同的方法分别给出各个不同的等级。
用“Sa”、“St”和·“Fl”分别代表了喷（抛）射除锈法、手工和动力工具除锈法和火焰除锈法。
字母后面的阿拉伯数则表示除锈的等级程度。
①喷射或抛射除锈以“Sa”表示，共分四级，其表述如下。
Sa1轻度的喷射或抛射除锈：
钢材表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和涂层等附着物。
Sa2彻底的喷射或抛射除锈：
钢材表面应无可见的油脂和污垢，并且氧化皮、铁锈和涂层等附着物已基本清除，其残留物应是牢固附着的。
Sa2．5非常彻底的喷射和抛射除锈：
钢材表面应无可见的油脂、污垢，氧化皮、铁锈和涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条状的轻微色斑。
Sa3使钢材表观洁净的喷射或抛射除锈：
钢材表面应无可见的油脂、污垢，氧化皮、铁锈和涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽。
②手工和动力工具除锈以“St”表示，GB8923给出两个等级，分别是：
St2彻底的手工和动力工具除锈：
钢材表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和涂层等附着物。
St3彻底的手工和动力工具除锈：
钢材表面应无可见的油脂和污垢，并且设有附着不牢的氧化皮、铁锈和涂层等附着物。
除锈应比St2更为彻底，底材显露部分的表面应具有金属光泽。
③火焰除锈以“F1”表示，火焰除锈应包括在火焰加热作业后以动力钢丝刷清除加热后附着在钢材表面的产物。
标准中只给出一个等级：
F1火焰除锈：
钢材表面应无氧化皮、铁锈和涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅为表面化变色（不同颜色的暗影）。
（3）锈蚀等级和除锈等级的评定在GB8923标准中给出了目视评定和标准照片的评定方法和要求。
评定锈蚀等级时，以相应锈蚀较严重的等级照片所标示的锈蚀等级作为评定结果；评定除锈等级时，以与钢材表面外观最接近的照片所标示的除锈等级作为评定结果。
影响钢材表面除锈等级目视评定结果的因素很多，其中主要有：
①喷射或抛射除锈所用的磨料，手工和动力工具除锈所使用的工具；
②不属于标准锈蚀等级的钢材表面锈蚀状态；
③钢材本身的颜色；
④因腐蚀程度不同造成各部位粗糙度的差异；
⑤表面不平整，例如有凹陷；
⑥工具划痕；
⑦照明不匀；
⑧喷射或抛射除锈时，因磨料冲击表面的角度不同而造成的阴影；
⑨嵌入表面的磨料。
3．2SY／T0407《涂装前钢材表面预处理规范》
该规范要求与GB8923配合使用，大部分内容是参照美国钢结构涂装委员会SSPC标准编写。
结合管道减阻工艺要求中的相关内容简单介绍如下：
（1）
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