玻璃鋼防腐管道技術(shù)現(xiàn)狀
發(fā)布者：固希祥來源：http://e208.cn發(fā)布時(shí)間：2017/9/4
我國(guó)管道防腐層技術(shù)現(xiàn)狀，油氣儲(chǔ)運(yùn)，2004，熔結(jié)接頭、液態(tài)材料和三層聚丙烯4種防腐層補(bǔ)口新技術(shù)，并根據(jù)試驗(yàn)室評(píng)價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié) 果，對(duì)各種管道防腐層性能要求及其選用方法進(jìn)行了綜合分析，指出我國(guó)防腐層雖然基本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，某些技術(shù)參數(shù)已達(dá)到國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，但與國(guó)外相比，我國(guó)管 道防腐層在設(shè)計(jì)、應(yīng)用、材料品質(zhì)、設(shè)計(jì)方案和補(bǔ)口技術(shù)等方面還存在-定的差距。
玻璃鋼管道防腐層技術(shù)現(xiàn)狀差距一、我國(guó)管道防腐層的應(yīng)用 現(xiàn)狀控制埋地鋼質(zhì)管道腐蝕的主要手段是防腐層加陰極保護(hù)。在某種程度上，防腐層質(zhì)量決定著管道的使用壽命。與國(guó)外一樣，我國(guó)管道防腐層的應(yīng)用也是從瀝青類 防腐層開始的，自20世紀(jì)50年代的第一條克獨(dú)長(zhǎng)輸管道到70年代的東北輸油管道等都采用了石油瀝青防腐層；70年代后期至80年代，國(guó)外防腐層的新技術(shù) 已在我國(guó)投入應(yīng)用，膠帶、夾克、環(huán)氧粉末等防腐材料相繼投入使用；80年代至90年代中期是各種防腐層發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)期；90年代后期，熔結(jié)環(huán)氧粉末 （FBE）和三層聚乙烯（三層PE）兩種防腐層己逐漸形成主流，作為世界最新的防腐材料，雙層環(huán)氧也有少量的應(yīng)用。
目前，我國(guó)玻璃鋼防腐層基 本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，某些技術(shù)參數(shù)己經(jīng)達(dá)到了國(guó)外的先進(jìn)水平，己建的國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸管道的防腐層材料主要為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯和少量的煤焦油瓷漆；油田內(nèi)部 主要集輸管道的防腐層材料多為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯，非主要管道的防腐層材料仍然為石油瀝青類；城市供水、供氣管道的防腐層材料則一般多采用環(huán)氧煤瀝 青和膠帶。
二、國(guó)外玻璃鋼管道防腐層現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1865年，埋地鋼質(zhì)管道剛投入使用時(shí)，由于沒有解決管道外防腐問題，管道泄漏頻繁發(fā)生。出于 防泄漏考慮，防腐層材料使用的是煤焦油瀝青及改性的煤焦油瓷漆。這種材料在管道運(yùn)行溫度上升的情況下會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，揮發(fā)一部分餾分，導(dǎo)致脆變和剝離，使 陰極保護(hù)電流大。
70年代是各種防腐層材料競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展的時(shí)期。石蠟、石油瀝青、膠帶、夾克陸續(xù)被開發(fā)出來，膠帶防腐層也曾一度占據(jù)優(yōu)勢(shì) 地位。但這種材料在腐蝕性土壤中經(jīng)常發(fā)生剝離，對(duì)陰極保護(hù)電流產(chǎn)生屏蔽，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）。上述各種防腐材料的應(yīng)用并沒有改變煤焦油瀝青的主導(dǎo) 地位，直到60年代出現(xiàn)雙層擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防腐層。但隨著管道運(yùn)行條件的不斷變化，這種雙層擠塑聚乙烯防腐層逐漸暴露出易損壞、易剝離、屏蔽陰極保護(hù)電流 等缺陷。
70年代投產(chǎn)的阿拉斯加管道，標(biāo)志著熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層應(yīng)用時(shí)代的開始。通過改進(jìn)組分和施工程序，熔結(jié)環(huán)氧粉末成為80年代應(yīng)用最成功的防腐層。但美中不足的是其機(jī)械強(qiáng)度不理想。而雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末系統(tǒng)在機(jī)械強(qiáng)度方面進(jìn)行了改進(jìn)（也稱為耐磨外防腐層（ARO））。
90年代，熔結(jié)環(huán)氧粉末和由聚乙烯發(fā)展而來的三層聚乙烯逐漸替代了煤焦油瓷漆，成為管道防腐層的主導(dǎo)材料。據(jù)美國(guó)《管道文摘》統(tǒng)計(jì)，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層 以其優(yōu)良的機(jī)械性能和防腐性能、極強(qiáng)的附著力和與陰極保護(hù)相融性等特點(diǎn)，一直是世界管道工程的首選防腐層。到1996年，三層聚乙烯防腐層的應(yīng)用己經(jīng)上升 至第二位。
目前，國(guó)外的玻璃鋼管道防腐層發(fā)展趨勢(shì)是改進(jìn)三層結(jié)構(gòu)，在雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末結(jié)構(gòu)上下功夫。例如，在熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層表面采用液態(tài)的聚 氨酯或改性的環(huán)氧樹脂。改性的目的是防止管道在吊裝、敷設(shè)、定向鉆穿越道路及河流等各種工序中發(fā)生損壞。最近有一種被稱為1‘粗糙防腐層“的新材料，用在 熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚烯烴防腐層的外部，目的是防止管道運(yùn)輸中的滑移或用于混凝土加重層前的管道防腐。
據(jù)美國(guó)1993年統(tǒng)計(jì)，各種防腐層按 面積計(jì)算所占的比例為，熔結(jié)環(huán)氧粉末為29.12%，擠塑聚乙烯為39. 27%，煤焦油瓷漆為15.94%，瀝青瓷漆為37%，煤焦油環(huán)氧為0.8%.表1給出了1992~1996年國(guó)外各類防腐層的用量。據(jù)美國(guó) 《Pipeline調(diào)查中，熔結(jié)環(huán)氧粉末的用量有10次位居榜首。
表1 1992~1996年國(guó)外各類防腐層的用量年份熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油二層聚乙烯三層聚乙烯石油瀝青煤瀝青膠帶其它注*可能有誤。
結(jié)環(huán)氧粉末腐層在溫條件下表現(xiàn)出1較好的性blis沖擊性、較低的吸水率r、熱水浸泡下的性能較差、可t三、防腐層基本性能評(píng)價(jià)及檢測(cè)應(yīng)用防腐層的目的 決定了對(duì)其基本性能的要求。防腐層的基本性能包括粘結(jié)力、耐土壤應(yīng)力、抗微生物侵蝕、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能、吸水性、電絕緣性和陰極剝離等。對(duì)于防腐層的 基本性能，國(guó)內(nèi)外都制訂了相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)檢測(cè)都是在防腐層制作過程中進(jìn)行的，由于短期的試驗(yàn)不可能預(yù)測(cè)出管道在各種環(huán)境條件下長(zhǎng)期使用中可能出現(xiàn)的 各種問題，因此使用的歷史經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)非常寶貴的佐證材料。
我國(guó)一些研究單位曾對(duì)常用的幾種防腐層做過試驗(yàn)室性能綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容及方 法見表2.①熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層具有極好的附著力、低陰極剝離值、相對(duì)較低的抗沖擊性和適中的吸水性。當(dāng)溫度升高時(shí)，單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層對(duì)附著力的損 失和陰極剝離的加比較敏感，而雙層熔能，其吸水率隨著溫度的升高而加，但仍然處在可以接受的范圍內(nèi)。由于防腐層的吸水率較高，因此對(duì)陰極保護(hù)電流不會(huì)產(chǎn)生 屏蔽作用。
肢帶防腐層具有較高的抗沖擊性、低吸水率、中高陰極剝離和適中的附著力值等特性，但在高溫（60*C）下會(huì)出現(xiàn)陰極剝離超標(biāo)，不能使用。在現(xiàn)場(chǎng)的土壤應(yīng)力試驗(yàn)中，膠帶耐土壤應(yīng)力性能較低，在具有土壤應(yīng)力的環(huán)境中不宜使用，高溫沙漠地區(qū)也不宜使用。
多層結(jié)構(gòu)防腐層具有較高的附著力和抗沖擊性、低陰極剝離值和低吸水率，熱水浸泡下有良好的性能，熱水浸泡后仍能保持較好的附著力。
環(huán)氧煤瀝青附著力好，抗沖擊性很低，抗陰極剝離能力較強(qiáng)，吸水率低，在熱水浸泡下的性能相對(duì)較好。但這只是對(duì)試驗(yàn)室制備的試片的描述，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的問題在試驗(yàn)室反映不出來，如固化時(shí)間長(zhǎng)、針孔多、面積電阻低等。
巧聚氨酯具有較高的抗沖擊性、低附著力、高陰極剝離值、低吸水率、熱水浸泡性能較差。只檢驗(yàn)了一家公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品不宜用于防腐。
⑥擠塑聚乙烯具有較好的附著力、較好的抗圖 表2試驗(yàn)室評(píng)價(jià)內(nèi)容及方法評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法30670（熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯、膠帶）Z245.20（熔結(jié)環(huán)氧粉末）-C的溫度下，浸泡 48h后測(cè)定熱水浸泡在60-C和95 -C的溫度下浸泡48h，然后觀察是否出現(xiàn)起泡、變色、軟化或硬化等現(xiàn)象，再進(jìn)行評(píng)價(jià)；考察90-C熱水浸泡后附著力的變化（ASTMD4541）土壤應(yīng) 力現(xiàn)場(chǎng)觀察土壤應(yīng)力對(duì)膠帶的影響，將防腐管暴露在高應(yīng)力的巖石中3年加拿大TCPL公司在橫貫加拿大的10管道上進(jìn)行了防腐層現(xiàn)場(chǎng)使用性能檢測(cè)評(píng)估，測(cè)取 探坑數(shù)據(jù)3000余個(gè)，測(cè)試項(xiàng)目有防腐層電導(dǎo)率（取平均測(cè)試值）、陰極保護(hù)電流密度、探坑檢測(cè)和管/地電位。被檢管道防腐層（除聚氨酯防腐層）長(zhǎng)度均超過 200km.被檢管道防腐層類型及其使用時(shí)間見表3.表3被檢管道防腐層類型及使用時(shí)間使用時(shí)間防腐層種類管徑使用時(shí)間防腐層種類管徑聚乙烯膠帶瀝青瑪脂 石油瀝青熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油瓷漆聚氨酯方腐層電導(dǎo)率防腐層電導(dǎo)率是面積電阻的倒數(shù)，測(cè)試方法為直流電位法。為了便于比較，對(duì)不同時(shí)間段的防腐層都選用了 5~7年的測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)果見。從可以看出，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層性能最佳。
電流密度陰極保護(hù)電流密度與防腐層的電導(dǎo)率密切相關(guān)，電流密度數(shù)據(jù)是通過對(duì)外加電流系統(tǒng)的輸入電流計(jì)算得來的，結(jié)果見（a）和1987年發(fā)表的，當(dāng)時(shí)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層只有5年的數(shù)據(jù)。在后來的技術(shù)交流中，加拿大提供了新的數(shù)據(jù)，即（b）給出的數(shù)據(jù)。
探坑檢測(cè)探坑檢測(cè)比較直觀，可以方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)可視性檢測(cè)和防腐層測(cè)試。用小試樣來判斷大面積區(qū)域會(huì)引起爭(zhēng)議，然而，當(dāng)采用大量的檢測(cè)這些探坑檢測(cè)結(jié)果顯示，在防腐層性能不好的地區(qū)，陰極保護(hù)并不充分，腐蝕監(jiān)測(cè)也不是百分之百有效。
1986年，TCPL公司在兩個(gè)地區(qū)挖掘探坑，管道防腐層為熔結(jié)環(huán)氧粉末，土壤為粘土，電阻率約為50D*m，地表電位和管道表面電位分別為1 330mV，沒有發(fā)現(xiàn)任何腐蝕、起泡或松動(dòng)，管道埋設(shè)時(shí)間為1982年。在另一處也得到了同樣的結(jié)果。
電位測(cè)量電位測(cè)量可以精確地反映陰極保護(hù)與防腐層的關(guān)系。在上述長(zhǎng)為26km的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的管段中，測(cè)得保護(hù)電流為300mA，電流密度為 4UA/m2.在其它管道的膠帶和瀝青防腐層的探坑檢測(cè)中找到了腐蝕的證據(jù)，測(cè)得的-1000mV電位表明了陰極保護(hù)的屏蔽作用。在電位測(cè)量中，煤焦油、 瀝青瑪脂、熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚氨酯防腐層沒有屏蔽情況發(fā)生。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，較好的防腐層電位曲線是平滑的，而不好的防腐層曲線是陡的，衰減很快。質(zhì)量欠佳的 防腐層在高電阻率環(huán)境中的電流分布不均勻，在低電阻率環(huán)境中雖然電流也可以均勻分布，但保護(hù)范圍卻很小。而質(zhì)量好的防腐層，無論是在高電阻率環(huán)境中，還是 在低電阻率環(huán)境中，都很容易獲得保護(hù)。
幾種防腐層性能衰減的趨勢(shì)，由小到大排列是溶結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）、煤焦油、膠帶、瀝青、瑪脂。
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)室性能檢測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系好的防腐層是熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）和聚氨酯，其它防腐層均不良。
在有電流屏蔽的地方，陰極保護(hù)可能是無效的，管/地電位顯示不出屏蔽問題。
四、新建管道防腐層的選用選用防腐層要考慮外界環(huán)境條件、管道設(shè)計(jì)壽命、防腐層的性能質(zhì)量及費(fèi)用4個(gè)因素。
1996年11月公布了一份關(guān)于加拿大埋地管道應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的調(diào)查報(bào)告。報(bào)告指出，1977年以來，加拿大己有22條管道因應(yīng)力腐蝕發(fā)生破 裂、穿孔，其中有73%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在膠帶防腐層管道瀝青防腐層管道上，其余9%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在熱絕緣的管道上。為此，1996年，加拿大 13家管道公司投入480x104美元協(xié)作開展應(yīng)力腐蝕開裂的研究，投資3000x104美元用于管道維護(hù)。對(duì)于新建的管道，加拿大國(guó)家能源局推薦采用熔 結(jié)環(huán)氧粉末、二層聚乙烯和三層聚乙烯防腐層。
根據(jù)上述試驗(yàn)室檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，熔結(jié)環(huán)氧粉末和三層聚乙烯是性能優(yōu)良的防腐層，不僅具有良好的防腐性能，而且還能與陰極保護(hù)相融，具有保護(hù)電流密度小、保護(hù)范圍大的特點(diǎn)。
單層熔結(jié)環(huán)氧粉末的機(jī)械性能較差，因此發(fā)展了雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末，極大地提高了防腐層的機(jī)械性能，在抗磨強(qiáng)度上，己經(jīng)可以與三層聚乙烯相媲美。在特殊地區(qū)，例如河流穿越段，可以大膽使用。
但由于其價(jià)格稍高，推廣普及的程度較低。
2001展覽會(huì)上所作的專題報(bào)告中指出：“對(duì)于熔結(jié)環(huán)氧樹脂來講，其非常令人滿意的工藝己經(jīng)用了多年，從而是向中國(guó)管道推薦的首選防腐層系統(tǒng)‘。他首推的防腐層材料也是熔結(jié)環(huán)氧粉末。
管道防腐層應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研和分析，依據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的優(yōu)劣程度和多年使用性能進(jìn)行綜合評(píng)分，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為8分，三層聚乙烯防腐層為8分，雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為10分。
與熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層相比，三層聚乙烯和三層聚丙烯（PP）防腐層存在以下缺點(diǎn)。
耐高溫性能差，一旦出現(xiàn)開裂，就會(huì)產(chǎn)生屏蔽。三層防腐結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)是順序進(jìn)行的，而且時(shí)間間隔短，如果熔結(jié)環(huán)氧粉末沒有完全固化，膠粘劑就會(huì)與其化學(xué)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)速度和鋼管表面溫度決定了其涂敷時(shí)間通常為幾秒鐘，如果作業(yè)時(shí)間控制不好，就會(huì)影響防腐層的質(zhì)量。
對(duì)于螺旋焊縫管，如果壓輥不能有效擠壓，就容易在焊縫處產(chǎn)生連續(xù)空鼓。例如，在西氣東輸管道工程中，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期放置后的三層聚乙烯防腐管道的端部有大面積防腐層剝離現(xiàn)象。
防腐層的補(bǔ)口較困難，補(bǔ)口材料難以與聚乙烯相融。
上述這些缺點(diǎn)，除了屏蔽問題，其它都可以通過控制施工工藝得到解決。
（1）液態(tài)環(huán)氧補(bǔ)口涂料現(xiàn)場(chǎng)常溫施工，可機(jī)噴也可以手涂，固化時(shí)間短，夏天固化4h后就可以下溝，補(bǔ)口層為剛性，與鋼表面附著力好，一次噴涂厚度可達(dá) 200Um，易補(bǔ)傷，與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)性好，五、防腐層補(bǔ)口技術(shù)的新發(fā)展熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層采用熔結(jié)環(huán)氧粉末材料補(bǔ)口是可行的。國(guó)外的補(bǔ)口技術(shù)己經(jīng)向多 樣化方向發(fā)展，例如，使用液態(tài)環(huán)氧、聚氨酯、冷纏帶和收縮套用于熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的補(bǔ)口。對(duì)于三層（熔結(jié)環(huán)氧粉末-聚烯烴）防腐層的補(bǔ)口，主要問題反映 在與管體聚烯烴的粘結(jié)上。經(jīng)過試驗(yàn)研究，目前己開發(fā)出熔結(jié)聚丙烯聚合物、擠塑聚丙烯片、火焰噴射聚丙烯共聚物、注模聚丙烯和合成擠壓聚丙烯帶5種不同的補(bǔ) 口技術(shù)。這些補(bǔ)口技術(shù)在結(jié)構(gòu)上都以熔結(jié)環(huán)氧粉末作為第一層，并在熔結(jié)環(huán)氧粉末膠化期間噴射絮狀的聚丙烯共聚物與其粘結(jié)，最后涂敷外保護(hù)層。在這5種補(bǔ)口技 術(shù)中，火焰噴射聚丙烯共聚物最常用，還可用于彎頭上。
對(duì)于三層聚乙烯和二層聚乙烯防腐層的補(bǔ)口，國(guó)外研究了一種新方法，稱為熔結(jié)接頭保 護(hù)結(jié)構(gòu)（F-W）。該技術(shù)是將夾克層緊貼在管子表面，用加熱元件加熱夾克，使補(bǔ)口夾克和管體上的夾克熔融在一起。該結(jié)構(gòu)具有機(jī)械強(qiáng)度好、密封性能好、耐磨 等特點(diǎn)，可用于定向鉆和沙漠土壤應(yīng)力大的環(huán)境里。加熱元件是導(dǎo)電的金屬網(wǎng)，加熱溫度在232*C，電源是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的電弧焊機(jī)。對(duì)于3mm厚的聚乙烯防腐 層，僅用60s就可以完成熔結(jié)。
當(dāng)采用傳統(tǒng)的熱收縮套和三層材料補(bǔ)口時(shí)，陰極屏蔽問題是顯而易見的。一份補(bǔ)口材料的調(diào)查報(bào)告指出，熱收 縮套施工合格率只有50%.對(duì)全部采用熱收縮套補(bǔ)口的，一條長(zhǎng)370km的煤焦油瓷漆防腐管道和長(zhǎng)110km的三層聚乙烯防腐管道進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明， 有漏點(diǎn)的補(bǔ)口高達(dá)80%，由于補(bǔ)口失敗，導(dǎo)致管道嚴(yán)重腐蝕。而液體材料補(bǔ)口可以避免此類腐蝕問題，液體補(bǔ)口是國(guó)外的一種較新技術(shù)，發(fā)展很快，主要有液態(tài)環(huán) 氧和聚氨酯兩種補(bǔ)口材耐堿性，造價(jià)低。其缺點(diǎn)為，低溫下不宜使用，防腐層脆，耐沖擊性和耐磨性差，不能用于三層聚乙烯防腐層。
�。�2）液 態(tài)聚氨酯涂料是新近發(fā)展的新材料，可用于補(bǔ)口和彎管的管體上。其優(yōu)點(diǎn)是，低溫下可以施工，固化時(shí)間短，可配成彈性體或剛性體，能與三層聚乙烯配合，與鋼管 表面粘結(jié)性能好，一次涂敷厚度可達(dá)1.2mm，施工簡(jiǎn)單，易補(bǔ)傷，既能與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)，也能與三層聚乙烯粘結(jié)，有韌性，耐磨，抗拖拉，抗機(jī)械損傷，抗 沖擊，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗紫外線，壽命可達(dá)50年，成本低。缺點(diǎn)是，施工中對(duì)原料的配比要求嚴(yán)格。采用該材料補(bǔ)口是一種很有前途的補(bǔ)口技術(shù)。
采用三層聚丙烯補(bǔ)口時(shí)，材料與管體防腐層的補(bǔ)口技術(shù)。其操作工序?yàn)�，在管道表面先涂敷一�?50*厚的熔結(jié)環(huán)氧粉末，然后再涂敷一層200Wm厚的化學(xué)改性聚丙烯粉末，最后把預(yù)先制備的300mm寬的聚丙烯復(fù)合帶貼到接頭處，并用擠壓鉗夾緊。
六、我國(guó)防腐技術(shù)存在的差距防腐層材料品質(zhì)差，不論是聚乙烯材料，還是粉末材料，都落后于國(guó)外產(chǎn)品。在材料的生產(chǎn)和研究方面還有待提高。
防腐層的設(shè)計(jì)方案缺少整體觀念。在防腐層的設(shè)計(jì)、選用方面，應(yīng)加拿大NOVA公司研究的防腐層最低性能量化指標(biāo)。
防腐層補(bǔ)口技術(shù)落后。當(dāng)前國(guó)際上液體補(bǔ)口技術(shù)發(fā)展很快，建議加快技術(shù)探索步伐，盡快達(dá)到國(guó)外同類技術(shù)的水平
玻璃鋼管道防腐層技術(shù)現(xiàn)狀差距一、我國(guó)管道防腐層的應(yīng)用 現(xiàn)狀控制埋地鋼質(zhì)管道腐蝕的主要手段是防腐層加陰極保護(hù)。在某種程度上，防腐層質(zhì)量決定著管道的使用壽命。與國(guó)外一樣，我國(guó)管道防腐層的應(yīng)用也是從瀝青類 防腐層開始的，自20世紀(jì)50年代的第一條克獨(dú)長(zhǎng)輸管道到70年代的東北輸油管道等都采用了石油瀝青防腐層；70年代后期至80年代，國(guó)外防腐層的新技術(shù) 已在我國(guó)投入應(yīng)用，膠帶、夾克、環(huán)氧粉末等防腐材料相繼投入使用；80年代至90年代中期是各種防腐層發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)期；90年代后期，熔結(jié)環(huán)氧粉末 （FBE）和三層聚乙烯（三層PE）兩種防腐層己逐漸形成主流，作為世界最新的防腐材料，雙層環(huán)氧也有少量的應(yīng)用。
目前，我國(guó)玻璃鋼防腐層基 本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，某些技術(shù)參數(shù)己經(jīng)達(dá)到了國(guó)外的先進(jìn)水平，己建的國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸管道的防腐層材料主要為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯和少量的煤焦油瓷漆；油田內(nèi)部 主要集輸管道的防腐層材料多為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯，非主要管道的防腐層材料仍然為石油瀝青類；城市供水、供氣管道的防腐層材料則一般多采用環(huán)氧煤瀝 青和膠帶。
二、國(guó)外玻璃鋼管道防腐層現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1865年，埋地鋼質(zhì)管道剛投入使用時(shí)，由于沒有解決管道外防腐問題，管道泄漏頻繁發(fā)生。出于 防泄漏考慮，防腐層材料使用的是煤焦油瀝青及改性的煤焦油瓷漆。這種材料在管道運(yùn)行溫度上升的情況下會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，揮發(fā)一部分餾分，導(dǎo)致脆變和剝離，使 陰極保護(hù)電流大。
70年代是各種防腐層材料競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展的時(shí)期。石蠟、石油瀝青、膠帶、夾克陸續(xù)被開發(fā)出來，膠帶防腐層也曾一度占據(jù)優(yōu)勢(shì) 地位。但這種材料在腐蝕性土壤中經(jīng)常發(fā)生剝離，對(duì)陰極保護(hù)電流產(chǎn)生屏蔽，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）。上述各種防腐材料的應(yīng)用并沒有改變煤焦油瀝青的主導(dǎo) 地位，直到60年代出現(xiàn)雙層擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防腐層。但隨著管道運(yùn)行條件的不斷變化，這種雙層擠塑聚乙烯防腐層逐漸暴露出易損壞、易剝離、屏蔽陰極保護(hù)電流 等缺陷。
70年代投產(chǎn)的阿拉斯加管道，標(biāo)志著熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層應(yīng)用時(shí)代的開始。通過改進(jìn)組分和施工程序，熔結(jié)環(huán)氧粉末成為80年代應(yīng)用最成功的防腐層。但美中不足的是其機(jī)械強(qiáng)度不理想。而雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末系統(tǒng)在機(jī)械強(qiáng)度方面進(jìn)行了改進(jìn)（也稱為耐磨外防腐層（ARO））。
90年代，熔結(jié)環(huán)氧粉末和由聚乙烯發(fā)展而來的三層聚乙烯逐漸替代了煤焦油瓷漆，成為管道防腐層的主導(dǎo)材料。據(jù)美國(guó)《管道文摘》統(tǒng)計(jì)，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層 以其優(yōu)良的機(jī)械性能和防腐性能、極強(qiáng)的附著力和與陰極保護(hù)相融性等特點(diǎn)，一直是世界管道工程的首選防腐層。到1996年，三層聚乙烯防腐層的應(yīng)用己經(jīng)上升 至第二位。
目前，國(guó)外的玻璃鋼管道防腐層發(fā)展趨勢(shì)是改進(jìn)三層結(jié)構(gòu)，在雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末結(jié)構(gòu)上下功夫。例如，在熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層表面采用液態(tài)的聚 氨酯或改性的環(huán)氧樹脂。改性的目的是防止管道在吊裝、敷設(shè)、定向鉆穿越道路及河流等各種工序中發(fā)生損壞。最近有一種被稱為1‘粗糙防腐層“的新材料，用在 熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚烯烴防腐層的外部，目的是防止管道運(yùn)輸中的滑移或用于混凝土加重層前的管道防腐。
據(jù)美國(guó)1993年統(tǒng)計(jì)，各種防腐層按 面積計(jì)算所占的比例為，熔結(jié)環(huán)氧粉末為29.12%，擠塑聚乙烯為39. 27%，煤焦油瓷漆為15.94%，瀝青瓷漆為37%，煤焦油環(huán)氧為0.8%.表1給出了1992~1996年國(guó)外各類防腐層的用量。據(jù)美國(guó) 《Pipeline調(diào)查中，熔結(jié)環(huán)氧粉末的用量有10次位居榜首。
表1 1992~1996年國(guó)外各類防腐層的用量年份熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油二層聚乙烯三層聚乙烯石油瀝青煤瀝青膠帶其它注*可能有誤。
結(jié)環(huán)氧粉末腐層在溫條件下表現(xiàn)出1較好的性blis沖擊性、較低的吸水率r、熱水浸泡下的性能較差、可t三、防腐層基本性能評(píng)價(jià)及檢測(cè)應(yīng)用防腐層的目的 決定了對(duì)其基本性能的要求。防腐層的基本性能包括粘結(jié)力、耐土壤應(yīng)力、抗微生物侵蝕、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能、吸水性、電絕緣性和陰極剝離等。對(duì)于防腐層的 基本性能，國(guó)內(nèi)外都制訂了相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)檢測(cè)都是在防腐層制作過程中進(jìn)行的，由于短期的試驗(yàn)不可能預(yù)測(cè)出管道在各種環(huán)境條件下長(zhǎng)期使用中可能出現(xiàn)的 各種問題，因此使用的歷史經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)非常寶貴的佐證材料。
我國(guó)一些研究單位曾對(duì)常用的幾種防腐層做過試驗(yàn)室性能綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容及方 法見表2.①熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層具有極好的附著力、低陰極剝離值、相對(duì)較低的抗沖擊性和適中的吸水性。當(dāng)溫度升高時(shí)，單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層對(duì)附著力的損 失和陰極剝離的加比較敏感，而雙層熔能，其吸水率隨著溫度的升高而加，但仍然處在可以接受的范圍內(nèi)。由于防腐層的吸水率較高，因此對(duì)陰極保護(hù)電流不會(huì)產(chǎn)生 屏蔽作用。
肢帶防腐層具有較高的抗沖擊性、低吸水率、中高陰極剝離和適中的附著力值等特性，但在高溫（60*C）下會(huì)出現(xiàn)陰極剝離超標(biāo)，不能使用。在現(xiàn)場(chǎng)的土壤應(yīng)力試驗(yàn)中，膠帶耐土壤應(yīng)力性能較低，在具有土壤應(yīng)力的環(huán)境中不宜使用，高溫沙漠地區(qū)也不宜使用。
多層結(jié)構(gòu)防腐層具有較高的附著力和抗沖擊性、低陰極剝離值和低吸水率，熱水浸泡下有良好的性能，熱水浸泡后仍能保持較好的附著力。
環(huán)氧煤瀝青附著力好，抗沖擊性很低，抗陰極剝離能力較強(qiáng)，吸水率低，在熱水浸泡下的性能相對(duì)較好。但這只是對(duì)試驗(yàn)室制備的試片的描述，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的問題在試驗(yàn)室反映不出來，如固化時(shí)間長(zhǎng)、針孔多、面積電阻低等。
巧聚氨酯具有較高的抗沖擊性、低附著力、高陰極剝離值、低吸水率、熱水浸泡性能較差。只檢驗(yàn)了一家公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品不宜用于防腐。
⑥擠塑聚乙烯具有較好的附著力、較好的抗圖 表2試驗(yàn)室評(píng)價(jià)內(nèi)容及方法評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法30670（熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯、膠帶）Z245.20（熔結(jié)環(huán)氧粉末）-C的溫度下，浸泡 48h后測(cè)定熱水浸泡在60-C和95 -C的溫度下浸泡48h，然后觀察是否出現(xiàn)起泡、變色、軟化或硬化等現(xiàn)象，再進(jìn)行評(píng)價(jià)；考察90-C熱水浸泡后附著力的變化（ASTMD4541）土壤應(yīng) 力現(xiàn)場(chǎng)觀察土壤應(yīng)力對(duì)膠帶的影響，將防腐管暴露在高應(yīng)力的巖石中3年加拿大TCPL公司在橫貫加拿大的10管道上進(jìn)行了防腐層現(xiàn)場(chǎng)使用性能檢測(cè)評(píng)估，測(cè)取 探坑數(shù)據(jù)3000余個(gè)，測(cè)試項(xiàng)目有防腐層電導(dǎo)率（取平均測(cè)試值）、陰極保護(hù)電流密度、探坑檢測(cè)和管/地電位。被檢管道防腐層（除聚氨酯防腐層）長(zhǎng)度均超過 200km.被檢管道防腐層類型及其使用時(shí)間見表3.表3被檢管道防腐層類型及使用時(shí)間使用時(shí)間防腐層種類管徑使用時(shí)間防腐層種類管徑聚乙烯膠帶瀝青瑪脂 石油瀝青熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油瓷漆聚氨酯方腐層電導(dǎo)率防腐層電導(dǎo)率是面積電阻的倒數(shù)，測(cè)試方法為直流電位法。為了便于比較，對(duì)不同時(shí)間段的防腐層都選用了 5~7年的測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)果見。從可以看出，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層性能最佳。
電流密度陰極保護(hù)電流密度與防腐層的電導(dǎo)率密切相關(guān)，電流密度數(shù)據(jù)是通過對(duì)外加電流系統(tǒng)的輸入電流計(jì)算得來的，結(jié)果見（a）和1987年發(fā)表的，當(dāng)時(shí)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層只有5年的數(shù)據(jù)。在后來的技術(shù)交流中，加拿大提供了新的數(shù)據(jù)，即（b）給出的數(shù)據(jù)。
探坑檢測(cè)探坑檢測(cè)比較直觀，可以方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)可視性檢測(cè)和防腐層測(cè)試。用小試樣來判斷大面積區(qū)域會(huì)引起爭(zhēng)議，然而，當(dāng)采用大量的檢測(cè)這些探坑檢測(cè)結(jié)果顯示，在防腐層性能不好的地區(qū)，陰極保護(hù)并不充分，腐蝕監(jiān)測(cè)也不是百分之百有效。
1986年，TCPL公司在兩個(gè)地區(qū)挖掘探坑，管道防腐層為熔結(jié)環(huán)氧粉末，土壤為粘土，電阻率約為50D*m，地表電位和管道表面電位分別為1 330mV，沒有發(fā)現(xiàn)任何腐蝕、起泡或松動(dòng)，管道埋設(shè)時(shí)間為1982年。在另一處也得到了同樣的結(jié)果。
電位測(cè)量電位測(cè)量可以精確地反映陰極保護(hù)與防腐層的關(guān)系。在上述長(zhǎng)為26km的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的管段中，測(cè)得保護(hù)電流為300mA，電流密度為 4UA/m2.在其它管道的膠帶和瀝青防腐層的探坑檢測(cè)中找到了腐蝕的證據(jù)，測(cè)得的-1000mV電位表明了陰極保護(hù)的屏蔽作用。在電位測(cè)量中，煤焦油、 瀝青瑪脂、熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚氨酯防腐層沒有屏蔽情況發(fā)生。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，較好的防腐層電位曲線是平滑的，而不好的防腐層曲線是陡的，衰減很快。質(zhì)量欠佳的 防腐層在高電阻率環(huán)境中的電流分布不均勻，在低電阻率環(huán)境中雖然電流也可以均勻分布，但保護(hù)范圍卻很小。而質(zhì)量好的防腐層，無論是在高電阻率環(huán)境中，還是 在低電阻率環(huán)境中，都很容易獲得保護(hù)。
幾種防腐層性能衰減的趨勢(shì)，由小到大排列是溶結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）、煤焦油、膠帶、瀝青、瑪脂。
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)室性能檢測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系好的防腐層是熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）和聚氨酯，其它防腐層均不良。
在有電流屏蔽的地方，陰極保護(hù)可能是無效的，管/地電位顯示不出屏蔽問題。
四、新建管道防腐層的選用選用防腐層要考慮外界環(huán)境條件、管道設(shè)計(jì)壽命、防腐層的性能質(zhì)量及費(fèi)用4個(gè)因素。
1996年11月公布了一份關(guān)于加拿大埋地管道應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的調(diào)查報(bào)告。報(bào)告指出，1977年以來，加拿大己有22條管道因應(yīng)力腐蝕發(fā)生破 裂、穿孔，其中有73%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在膠帶防腐層管道瀝青防腐層管道上，其余9%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在熱絕緣的管道上。為此，1996年，加拿大 13家管道公司投入480x104美元協(xié)作開展應(yīng)力腐蝕開裂的研究，投資3000x104美元用于管道維護(hù)。對(duì)于新建的管道，加拿大國(guó)家能源局推薦采用熔 結(jié)環(huán)氧粉末、二層聚乙烯和三層聚乙烯防腐層。
根據(jù)上述試驗(yàn)室檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，熔結(jié)環(huán)氧粉末和三層聚乙烯是性能優(yōu)良的防腐層，不僅具有良好的防腐性能，而且還能與陰極保護(hù)相融，具有保護(hù)電流密度小、保護(hù)范圍大的特點(diǎn)。
單層熔結(jié)環(huán)氧粉末的機(jī)械性能較差，因此發(fā)展了雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末，極大地提高了防腐層的機(jī)械性能，在抗磨強(qiáng)度上，己經(jīng)可以與三層聚乙烯相媲美。在特殊地區(qū)，例如河流穿越段，可以大膽使用。
但由于其價(jià)格稍高，推廣普及的程度較低。
2001展覽會(huì)上所作的專題報(bào)告中指出：“對(duì)于熔結(jié)環(huán)氧樹脂來講，其非常令人滿意的工藝己經(jīng)用了多年，從而是向中國(guó)管道推薦的首選防腐層系統(tǒng)‘。他首推的防腐層材料也是熔結(jié)環(huán)氧粉末。
管道防腐層應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研和分析，依據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的優(yōu)劣程度和多年使用性能進(jìn)行綜合評(píng)分，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為8分，三層聚乙烯防腐層為8分，雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為10分。
與熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層相比，三層聚乙烯和三層聚丙烯（PP）防腐層存在以下缺點(diǎn)。
耐高溫性能差，一旦出現(xiàn)開裂，就會(huì)產(chǎn)生屏蔽。三層防腐結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)是順序進(jìn)行的，而且時(shí)間間隔短，如果熔結(jié)環(huán)氧粉末沒有完全固化，膠粘劑就會(huì)與其化學(xué)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)速度和鋼管表面溫度決定了其涂敷時(shí)間通常為幾秒鐘，如果作業(yè)時(shí)間控制不好，就會(huì)影響防腐層的質(zhì)量。
對(duì)于螺旋焊縫管，如果壓輥不能有效擠壓，就容易在焊縫處產(chǎn)生連續(xù)空鼓。例如，在西氣東輸管道工程中，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期放置后的三層聚乙烯防腐管道的端部有大面積防腐層剝離現(xiàn)象。
防腐層的補(bǔ)口較困難，補(bǔ)口材料難以與聚乙烯相融。
上述這些缺點(diǎn)，除了屏蔽問題，其它都可以通過控制施工工藝得到解決。
（1）液態(tài)環(huán)氧補(bǔ)口涂料現(xiàn)場(chǎng)常溫施工，可機(jī)噴也可以手涂，固化時(shí)間短，夏天固化4h后就可以下溝，補(bǔ)口層為剛性，與鋼表面附著力好，一次噴涂厚度可達(dá) 200Um，易補(bǔ)傷，與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)性好，五、防腐層補(bǔ)口技術(shù)的新發(fā)展熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層采用熔結(jié)環(huán)氧粉末材料補(bǔ)口是可行的。國(guó)外的補(bǔ)口技術(shù)己經(jīng)向多 樣化方向發(fā)展，例如，使用液態(tài)環(huán)氧、聚氨酯、冷纏帶和收縮套用于熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的補(bǔ)口。對(duì)于三層（熔結(jié)環(huán)氧粉末-聚烯烴）防腐層的補(bǔ)口，主要問題反映 在與管體聚烯烴的粘結(jié)上。經(jīng)過試驗(yàn)研究，目前己開發(fā)出熔結(jié)聚丙烯聚合物、擠塑聚丙烯片、火焰噴射聚丙烯共聚物、注模聚丙烯和合成擠壓聚丙烯帶5種不同的補(bǔ) 口技術(shù)。這些補(bǔ)口技術(shù)在結(jié)構(gòu)上都以熔結(jié)環(huán)氧粉末作為第一層，并在熔結(jié)環(huán)氧粉末膠化期間噴射絮狀的聚丙烯共聚物與其粘結(jié)，最后涂敷外保護(hù)層。在這5種補(bǔ)口技 術(shù)中，火焰噴射聚丙烯共聚物最常用，還可用于彎頭上。
對(duì)于三層聚乙烯和二層聚乙烯防腐層的補(bǔ)口，國(guó)外研究了一種新方法，稱為熔結(jié)接頭保 護(hù)結(jié)構(gòu)（F-W）。該技術(shù)是將夾克層緊貼在管子表面，用加熱元件加熱夾克，使補(bǔ)口夾克和管體上的夾克熔融在一起。該結(jié)構(gòu)具有機(jī)械強(qiáng)度好、密封性能好、耐磨 等特點(diǎn)，可用于定向鉆和沙漠土壤應(yīng)力大的環(huán)境里。加熱元件是導(dǎo)電的金屬網(wǎng)，加熱溫度在232*C，電源是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的電弧焊機(jī)。對(duì)于3mm厚的聚乙烯防腐 層，僅用60s就可以完成熔結(jié)。
當(dāng)采用傳統(tǒng)的熱收縮套和三層材料補(bǔ)口時(shí)，陰極屏蔽問題是顯而易見的。一份補(bǔ)口材料的調(diào)查報(bào)告指出，熱收 縮套施工合格率只有50%.對(duì)全部采用熱收縮套補(bǔ)口的，一條長(zhǎng)370km的煤焦油瓷漆防腐管道和長(zhǎng)110km的三層聚乙烯防腐管道進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明， 有漏點(diǎn)的補(bǔ)口高達(dá)80%，由于補(bǔ)口失敗，導(dǎo)致管道嚴(yán)重腐蝕。而液體材料補(bǔ)口可以避免此類腐蝕問題，液體補(bǔ)口是國(guó)外的一種較新技術(shù)，發(fā)展很快，主要有液態(tài)環(huán) 氧和聚氨酯兩種補(bǔ)口材耐堿性，造價(jià)低。其缺點(diǎn)為，低溫下不宜使用，防腐層脆，耐沖擊性和耐磨性差，不能用于三層聚乙烯防腐層。
�。�2）液 態(tài)聚氨酯涂料是新近發(fā)展的新材料，可用于補(bǔ)口和彎管的管體上。其優(yōu)點(diǎn)是，低溫下可以施工，固化時(shí)間短，可配成彈性體或剛性體，能與三層聚乙烯配合，與鋼管 表面粘結(jié)性能好，一次涂敷厚度可達(dá)1.2mm，施工簡(jiǎn)單，易補(bǔ)傷，既能與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)，也能與三層聚乙烯粘結(jié)，有韌性，耐磨，抗拖拉，抗機(jī)械損傷，抗 沖擊，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗紫外線，壽命可達(dá)50年，成本低。缺點(diǎn)是，施工中對(duì)原料的配比要求嚴(yán)格。采用該材料補(bǔ)口是一種很有前途的補(bǔ)口技術(shù)。
采用三層聚丙烯補(bǔ)口時(shí)，材料與管體防腐層的補(bǔ)口技術(shù)。其操作工序?yàn)�，在管道表面先涂敷一�?50*厚的熔結(jié)環(huán)氧粉末，然后再涂敷一層200Wm厚的化學(xué)改性聚丙烯粉末，最后把預(yù)先制備的300mm寬的聚丙烯復(fù)合帶貼到接頭處，并用擠壓鉗夾緊。
六、我國(guó)防腐技術(shù)存在的差距防腐層材料品質(zhì)差，不論是聚乙烯材料，還是粉末材料，都落后于國(guó)外產(chǎn)品。在材料的生產(chǎn)和研究方面還有待提高。
防腐層的設(shè)計(jì)方案缺少整體觀念。在防腐層的設(shè)計(jì)、選用方面，應(yīng)加拿大NOVA公司研究的防腐層最低性能量化指標(biāo)。
防腐層補(bǔ)口技術(shù)落后。當(dāng)前國(guó)際上液體補(bǔ)口技術(shù)發(fā)展很快，建議加快技術(shù)探索步伐，盡快達(dá)到國(guó)外同類技術(shù)的水平
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