海洋管道防腐技術(shù)與發(fā)展

該文以管道防腐為例，通過對防腐材料的發(fā)展、管道防腐技術(shù)的特點、常用的防腐層，以及防腐材料新技術(shù)的發(fā)展加以分析和介紹，簡要的減少了防腐材料技術(shù)的新發(fā)展。

由于海洋管線所工作的嚴重腐蝕條件，海洋管材經(jīng)常發(fā)生因腐蝕所引起的相關(guān)管線的穿孔破壞方面的問題。據(jù)分析，當(dāng)前幾種防腐技術(shù)主要如下。

1.電化學(xué)防腐

電化學(xué)腐蝕的特點是有電流產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕中的電流也正是由于金屬在電解質(zhì)溶液中形成了結(jié)構(gòu)與原電池相似的“腐蝕電池”而產(chǎn)生的。通常在電化學(xué)腐蝕的金屬中，腐蝕電池極小，但數(shù)量極多。金屬接觸到電解質(zhì)溶液，發(fā)生原電池效應(yīng)，比較活潑的金屬原子失去電子而被氧化，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，叫電化學(xué)腐蝕或電化腐蝕。國外已成功地將水性硅酸鋅涂料用于長輸管道的防腐，其中著名的應(yīng)用實例有澳大利亞Morgan-Wyalla油管長達250km，采用水性硅酸鋅為防銹涂料，效果很好。以色列、韓國采用環(huán)氧富鋅底漆代替熱噴鋅，用于地下管道防腐，亦取得良好效果。使用富鋅類涂料應(yīng)特別注意的是鋅在常溫下相對鐵是陽極，但在一定溫度范圍內(nèi)（76。7～ 104。4） ，鋅對鐵來說就變成了陰極，腐蝕發(fā)生時，鐵成為陽極首先被腐蝕掉。

2.涂料防腐

環(huán)氧煤瀝青層。隨著長距離江底或海底輸水管線的修建，水下鋼管防腐涂料發(fā)展很快。如： 環(huán)氧煤瀝青、環(huán)氧粉末、聚乙烯膠粘帶、黃綠夾克及氯化橡膠漆膜等。

環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，是以厚膜、長效和適用于嚴酷腐蝕環(huán)境條件為主要特征的一種專用系列涂料產(chǎn)品。該防腐涂料在水下管道工程中具有良好而穩(wěn)定的防腐性能，尤其是耐海水、江水的腐蝕，在國內(nèi)外作為鋼結(jié)構(gòu)的長效防腐涂料被廣泛應(yīng)用于惡劣的腐蝕環(huán)境中，它在水下鋼質(zhì)管道防腐工程中也得到了廣泛應(yīng)用。

環(huán)氧煤瀝青涂料是由環(huán)氧樹脂、煤焦瀝青、顏料、溶劑、固化劑等組成， 為雙組分包裝， 一組分中有底漆和面漆， 另一組分為固化劑。它具有以下特點：

防銹性和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性良好。在污水工程中， 管道內(nèi)輸送的介質(zhì)為城市生活污水和工業(yè)廢水， 其化學(xué)成分非常復(fù)雜。在施工中， 管道內(nèi)防腐采用一底五油， 涂層厚度不小于420um， 按理論計算的防腐層的保護年限為20年。

電絕緣性優(yōu)良， 耐離散電流、耐熱、耐溫度劇變等。環(huán)氧樹脂本身是熱塑性高分子化合物， 加入固化劑后能在幾小時內(nèi)交聯(lián)固化， 形成不熔的高分子涂層。在兩個工程中， 鋼管的外壁防腐均采用一底四布五油， 涂層厚度為600～ 900Lm， 玻璃布固化后形成類似玻璃鋼結(jié)構(gòu)的致密涂層， 從而使鋼管表面與外界電解質(zhì)有較好的絕緣性。

物理機械性能良好， 附著力好， 漆膜堅韌耐磨。成膜后分子結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)上羥基已被醚化，所以質(zhì)量穩(wěn)定， 涂膜剛?cè)峤Y(jié)合， 耐磨性好。

環(huán)氧玻璃鱗片涂料。玻璃是一種優(yōu)良的抗化學(xué)藥品和抗老化性的無機材料。玻璃鱗片是玻璃經(jīng)1700 ℃高溫熔化再經(jīng)獨特工藝吹制而成的極薄的玻璃碎片，厚度一般為2～5μm ，片晶長度為 100～300μm。該文原載于中國社會科學(xué)院文獻信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http：//www.ems86.com總第528期2013年第47期-----轉(zhuǎn)載須注名來源玻璃鱗片的片徑縱橫越大，涂層的抗?jié)B透性能越強。玻璃鱗片能把涂層分割成許多小空間，使涂層中的微裂紋、微氣泡相互分割，同時抑制了毛細管作用的滲透。玻璃鱗片的硬化收縮率只有其它材料的幾分之一到幾十分之一，這大大地提高了涂層的附著力和抗沖擊性能，抑制了涂層龜裂、剝落等缺陷。

環(huán)氧玻璃鱗片涂料的特點。由于玻璃鱗片的化學(xué)惰性，使它具有良好的配伍性，可與氯化橡膠、氯磺化聚乙烯、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧煤瀝青、酚醛環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和乙烯酯等多種樹脂組成防腐涂料。環(huán)氧樹脂涂料本身具有良好的附著力、抗化學(xué)品性和電絕緣性等優(yōu)良性能。加入玻璃鱗片進行優(yōu)良組合后，具有極優(yōu)良的抗介質(zhì)滲透性、優(yōu)良的耐磨損性、硬化時收縮率小，熱膨脹系數(shù)小、襯里下基體溫表粘結(jié)性好，耐溫驟變性好、施工方便，可采用噴、滾刷和抹等工藝，修補容易。

玻璃鱗片涂料的防腐機理。涂料作為防腐層最簡單的方法，就是使介質(zhì)與基體隔絕，而涂料通常存在孔隙，而介質(zhì)（水、酸、堿）等小分子的直徑一般比涂層的孔隙要小，加上這些與涂層接觸的介質(zhì)都是直線地通過，而涂層又不可能涂得很厚（否則要產(chǎn)生裂紋），一般的涂料即使可以較好地耐其所接觸的介質(zhì)腐蝕，但它抵擋不住介質(zhì)向基體的擴散滲透。所以，普通的防腐涂料一般只能作為大氣防腐而不能起到襯里的作用，尤其在液相介質(zhì)和溫度較高的場合。

高固體分環(huán)氧鋁粉漆。大部分環(huán)氧樹脂涂料都是以高相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂為成膜基料的，而高固體分改性環(huán)氧鋁粉漆采用的是以低相對分子質(zhì)量碳氫樹脂改性的成膜物，不含瀝青致癌物，不用異氰酸酯固化，具有優(yōu)異的表面潤濕性和滲透性，涂層附著力優(yōu)異，漆膜堅韌耐磨，與陰極保護系統(tǒng)相容性好，可以在冬季低溫時固化。涂膜中加入鋁粉，增強了防水耐蝕性能。

3.熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)在海底管線中的應(yīng)用

在海洋石油工程中，防止材料腐蝕是一項重要的課題，目前主要以涂層作為防護手段。 環(huán)氧粉末是一種由環(huán)氧樹脂、固化劑填料和顏料等組成的單組分、熱固性粉末涂料。熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層具有熱固性交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)特點以及與鋼的某種程度的化學(xué)鍵結(jié)合特性，作為防腐層具有優(yōu)良的性能，因此被越來越多地應(yīng)用于長距離輸送油氣管道的防腐。

雙層環(huán)氧粉末外涂層的特點： 雙層環(huán)氧粉末外涂層是采用靜電噴涂技術(shù)，將環(huán)氧粉末噴射到預(yù)熱鋼管的表面，利用環(huán)氧粉末的熱固性交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)特點以及與鋼的某種程度的化學(xué)鍵結(jié)合特性，使環(huán)氧粉末熔結(jié)固化反應(yīng)后形成堅硬而致密的立體結(jié)構(gòu)防腐層。 靜電噴涂技術(shù)的基本原理是，環(huán)氧粉末由壓縮空氣輸送到噴槍前端，粉末在噴槍出口處通過高壓靜電而產(chǎn)生空氣電離層，此時粉末粒子帶有電荷，而鋼管外表面帶有相反的電荷，飛向鋼管表面的粉末粒子在靜電力和黏結(jié)力的作用下，吸附在鋼管表面，形成一層厚度均勻的涂層。 雙層環(huán)氧粉末外涂層兩種不同性能的涂層在噴涂過程中一次成膜熔結(jié)完成，其底涂層由普通環(huán)氧粉末熔結(jié)而成，主要起防腐作用；面涂層由改性環(huán)氧粉末熔結(jié)而成，主要起提高機械性能的作用因此，雙層環(huán)氧粉末外涂層既具有優(yōu)越的防腐性能，又具有良好的抗沖擊和耐磨的機械性能；同時易于施工，經(jīng)濟性也比較好。鋪設(shè)海底管線時，管線管的防腐層和混凝土層會受到較大剪切力的作用，如果配重層與防腐層的剪切強度不夠，則會出現(xiàn)配重層滑脫的現(xiàn)象。因此，需對防腐層進行增阻。不同類型的防腐層所采取的增阻措施是不同的。

雖然我國的海洋管材防腐技術(shù)還不是很成熟，但是正在被改進和完善。例如對于外防腐層而言，其質(zhì)量的好壞將會對管線運營的使用壽命以及安全起著直接性的影響，這就要求我們要對高壓管線的檢測技術(shù)以及防腐技術(shù)進行不斷的提高和改進，以此來對安全等方面加以確保。相信在不遠的將來我們的管道建設(shè)方面也會取得比較輝煌的成就。

（作者單位：1.渤海裝備遼河重工有限公司；2） 盤錦高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)）