石化行業(yè)埋地管道外防腐層修復(fù)技術(shù)探討

徐禎煒（南京揚(yáng)子石油化工設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，江蘇 南京210048）

0 引言

管道運(yùn)輸具有能耗小、運(yùn)輸效率高等諸多優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)石化行業(yè)最主要的運(yùn)輸方式，對(duì)于保障國(guó)民生產(chǎn)生活中的能源需求有著重要作用。但是石化行業(yè)埋地管道腐蝕問題卻嚴(yán)重影響了管道運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸效率和安全性，容易造成石油、天然氣泄漏等，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，我們必須加強(qiáng)石化行業(yè)埋地管道外防腐層修復(fù)技術(shù)研究，提升管道防腐工作質(zhì)量，促進(jìn)石化管道建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1 石化行業(yè)埋地管道外防腐層破損原因

1.1 生產(chǎn)及施工質(zhì)量問題

首先，石化管道在生產(chǎn)制造過程中可能會(huì)出現(xiàn)防腐涂層噴淋薄厚不均，甚至局部氣泡等情況，這些都屬于管道自身質(zhì)量問題，在后期的使用過程中會(huì)降低外防腐層的使用壽命。其次，在施工過程中，尤其是冬季施工時(shí)，需要開挖和填埋凍土，容易砸到管道，傷及外防腐層，從而使涂層受到擠壓，出現(xiàn)薄厚不均或破損。

1.2 化學(xué)及電化學(xué)腐蝕

石化管道長(zhǎng)期埋于地下或水中，容易受到土壤或水中各種化學(xué)成分及微生物的作用，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕管道外防腐層。尤其是在酸性土壤和水下，化學(xué)及電化學(xué)腐蝕還會(huì)加速，這些化學(xué)成分或微生物會(huì)與涂層發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致涂層膨脹、開裂、脫落。

1.3 應(yīng)力腐蝕

石化管道防腐層是由襯底、中間層和面漆三部分組成的，每層都有各自不同的功效，組成材料的物理性質(zhì)也有很大差別。石化管道深埋于地下，受到溫度、濕度的影響很大。在溫差變化過大時(shí)，鋼材質(zhì)管道與3PE外防腐層每一層的冷脹熱縮程度都是不同的。冷脹熱縮系數(shù)不同步，各層所受應(yīng)力不同，容易導(dǎo)致外防腐層開裂。

2 石化行業(yè)埋地管道外防腐層修復(fù)材料分析

2.1 選擇修復(fù)材料的四個(gè)原則

①修復(fù)材料要適應(yīng)和滿足石化管道的運(yùn)行環(huán)境條件，即滿足管道防腐耐鹽堿、耐低溫或耐酸蝕的需求等。②修復(fù)材料使用年限要與管道使用年限相同。③修復(fù)材料要與原有的管道防腐材料相匹配，以此防止冷脹熱縮系數(shù)不同導(dǎo)致的應(yīng)力腐蝕。④修復(fù)材料要選擇國(guó)家認(rèn)可的合格產(chǎn)品，并且在施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確保其各項(xiàng)指標(biāo)合格。

總之，在滿足以上4原則的基礎(chǔ)上，選擇那些黏結(jié)力強(qiáng)、耐老化、施工便捷、固化快速以及能有效適應(yīng)基材膨脹和收縮特性的材料，防止修復(fù)材料與原材料不相容，而出現(xiàn)“兩層皮”的現(xiàn)象。

2.2 目前常用的修復(fù)材料

隨著技術(shù)的發(fā)展，與3PE 防腐層配伍的材料越來越多，常用的修復(fù)材包括聚烯乙烯冷纏帶、環(huán)氧煤瀝青、熱縮防腐膠帶、無溶劑液體環(huán)氧涂料、粘彈體材料等。其中，環(huán)氧煤瀝青、聚烯乙烯冷纏帶使用最為廣泛，因其具有較強(qiáng)的粘結(jié)力，同時(shí)在適應(yīng)基材膨脹和收縮方面表現(xiàn)出眾。而粘彈體則以其超強(qiáng)的防水性和粘結(jié)性著稱，是一種新型外防腐層修復(fù)材料，具有自修復(fù)與克服冷流的特點(diǎn)，其不足在于粘彈體自身機(jī)械強(qiáng)度較低。

對(duì)于埋地管道外防腐層的修復(fù)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇最為適合的修復(fù)材料。例如，對(duì)正在運(yùn)行中的管道，管道補(bǔ)口最好不要使用熱熔膠收縮帶。因?yàn)槭褂脽崛勰z收縮帶需要對(duì)其進(jìn)行烘烤，但對(duì)于正在運(yùn)行的埋地石化管道而言，烘烤過程中石化管道內(nèi)的石油等介質(zhì)會(huì)吸收和帶走一部分熱量，導(dǎo)致熱熔膠不能完全熔融，進(jìn)而無法與基材均勻貼合，影響修復(fù)質(zhì)量。而對(duì)于暫時(shí)停運(yùn)或正在建設(shè)中的管道的修復(fù)則不會(huì)受到這種影響。

3 石化行業(yè)埋地管道外防腐層修復(fù)流程

當(dāng)石化行業(yè)埋地管道外防腐層出現(xiàn)膨脹、龜裂、脫落等明顯腐蝕和老化跡象時(shí)，就要考慮其是否還能滿足正常的管道運(yùn)輸需求。如果無法滿足管道運(yùn)輸安全性和穩(wěn)定性的要求，就應(yīng)該進(jìn)行防腐層的修復(fù)。目前國(guó)內(nèi)的石化管道以3PE 防腐層居多，其構(gòu)成為第一層環(huán)氧粉末，第二層膠黏劑，第三層聚乙烯，三層結(jié)構(gòu)與管道鋼材緊密結(jié)合，形成了一層牢固的防腐層。以下，筆者就以這種3PE 防腐層為例，對(duì)石化行業(yè)埋地管道外防腐層修復(fù)工藝流程進(jìn)行介紹。

3.1 修復(fù)前表面處理

①清理管道表面泥土及其它附著物，并對(duì)破損的外防腐層進(jìn)行拍照和觀察記錄，包括位置、尺寸、破損原因、破損狀態(tài)等。②將破損部位的3PE層加熱，修切成邊緣圓滑的鈍角。如破損的位置露出了基材，則應(yīng)該將基材打磨除銹，清理干凈后再涂抹底漆。

3.2 修復(fù)施工流程

（1）熱熔膠加聚乙烯修補(bǔ)片修復(fù)

修復(fù)直徑30mm 以下的破損面時(shí)，一般選用熱熔膠加聚乙烯修補(bǔ)片來進(jìn)行防腐層修復(fù)。在做好修復(fù)準(zhǔn)備工作后，按照以下修復(fù)步驟進(jìn)行。①將破損部位的防腐層打磨加熱，把補(bǔ)傷熱熔膠烤化，均勻填滿傷處。②把補(bǔ)傷片加熱貼在傷處，邊加熱邊用輥?zhàn)訚L壓，排出空氣，直到補(bǔ)傷片四周熱熔膠均勻溢出。③補(bǔ)傷片四周再次使用熱熔膠加固。

（2）補(bǔ)口熱收縮帶修復(fù)

根據(jù)補(bǔ)口熱收縮帶的破損狀態(tài)選擇不同的修復(fù)方法。例如，修補(bǔ)管道焊縫時(shí)，首先在搭接位置預(yù)先涂覆PE 涂層。其次，用粘彈體膠帶進(jìn)行順時(shí)針纏繞，需要注意防腐膠帶的寬度要與管道環(huán)焊縫適應(yīng)。再者，進(jìn)行密封效果檢測(cè)，確保膠帶纏繞后的密封性。最后，再在粘彈體膠帶層上纏繞丙烯增強(qiáng)纖維膠帶，先在起始位置纏繞一周，露出2～3mm寬的粘彈體膠帶不包裹，之后向修補(bǔ)區(qū)域另一端纏繞。外護(hù)帶纏繞時(shí)的搭接寬度5cm 左右，完成纏繞后，再于終點(diǎn)位置多纏繞一周，仍露出2～3mm寬的粘彈體膠帶。

（3）管道大修

對(duì)于直徑大于30mm 的外防腐層破損，例如大面積的防腐層膨脹、脫落等情況，則需要進(jìn)行防腐層大修。首先要對(duì)施工面進(jìn)行全面的清理和除銹，然后再進(jìn)行管道檢測(cè)，查看管道是否有點(diǎn)蝕、穿孔等現(xiàn)象，如果管道已經(jīng)出現(xiàn)了點(diǎn)蝕、穿孔，需要根據(jù)情況，判斷是需要焊接還是需要更換管道。如果沒有出現(xiàn)點(diǎn)蝕、穿孔，一般選用粘彈體防腐膠帶加聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶來進(jìn)行修復(fù)。在修復(fù)過程中必須讓修補(bǔ)部位表面的干燥、清潔，以便保證粘合效果。

此外，在管道防腐層超大面積破損的情況下，管道大修除了更換管道或重新進(jìn)行3PE防腐層涂裝外，目前還沒有更好的修復(fù)技術(shù)，還需要進(jìn)一步探索發(fā)展。

3.3 防腐層修復(fù)質(zhì)量驗(yàn)收

在完成管道外防腐層修復(fù)工作后，應(yīng)該進(jìn)行修復(fù)質(zhì)量驗(yàn)收檢測(cè)。首先，要檢測(cè)修復(fù)后的密封性，膠帶表面不能出現(xiàn)鼓包和破損。其次，要檢測(cè)修復(fù)后防腐層的外觀，例如厚度是否達(dá)標(biāo)、涂層是否均勻等。再者，外觀檢測(cè)完后還要通過電火花測(cè)漏儀對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。最后，在驗(yàn)收合格后，方可將管道進(jìn)行回填，并檢查回填土壤內(nèi)沒有石塊等硬物，以免再次碰傷防腐層。

4 結(jié)語

總之，提升石化行業(yè)埋地管道外防腐層修復(fù)技術(shù)水平，可以有效延長(zhǎng)石化管道的使用壽命，降低管道維護(hù)成本，確保石化產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，對(duì)于促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。因此，我們必須不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，學(xué)習(xí)新技術(shù)新模式，提升自身專業(yè)水平，從而在整體上提升我國(guó)石化行業(yè)埋地管道外防腐層修復(fù)技術(shù)水平。