油氣管道三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：

簡(jiǎn)述了油氣管道的外三層結(jié)構(gòu)當(dāng)中聚乙烯（3PE）的防腐層存在的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其防腐的機(jī)理，并對(duì)3PE的整個(gè)生產(chǎn)和加工過(guò)程當(dāng)中最為常見(jiàn)的一些質(zhì)量的缺陷進(jìn)行了一定的剖析，并在此基礎(chǔ)上，提出了幾個(gè)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的具體辦法和措施。

1.3PE防腐層的主要結(jié)構(gòu)以及防腐的機(jī)理

3PE涂層，它的底層是一個(gè)環(huán)氧粉末層，環(huán)氧粉末一般主要由一些環(huán)氧的樹(shù)脂、固化劑、催化劑、改性劑、流平劑、顏料、觸變劑等材料來(lái)組成的，然后再經(jīng)過(guò)一定的混合技術(shù)、熔融并擠出、進(jìn)行研磨、篩分然后加工來(lái)制成的，由于它的組分當(dāng)中的環(huán)氧樹(shù)脂是含有一種環(huán)氧的基團(tuán)的，所以，在3PE的涂層進(jìn)行高溫的加工過(guò)程當(dāng)中，其環(huán)氧粉末里面所具有的固化劑和它的環(huán)氧樹(shù)脂里面所具有的一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)就會(huì)發(fā)生一定的固化反應(yīng)，這種反應(yīng)的后果是可以產(chǎn)生一個(gè)輕基或者是酉旨基等活性的基團(tuán)，而這些個(gè)活性的基團(tuán)就可以和金屬或者是金屬的氧化物結(jié)合，從而形成一個(gè)離子鍵，這個(gè)離子鍵就可以使它能夠牢固地附著在這個(gè)金屬的表面。

2.三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐技術(shù)應(yīng)用比選

根據(jù)目前世界上長(zhǎng)輸管道工程的應(yīng)用情況，可供比選的外防腐層有：三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層（三層PE）、熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）和雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末（雙層FBE）。FBE在北美使用廣泛，三層PE則是歐洲和國(guó)內(nèi)大型管道工程的首選外防腐層，據(jù)美國(guó)《管道文摘》對(duì)天然氣管道外防腐層調(diào)查報(bào)告，在管徑大于φ812.8mm管道涂層中，三層PE用量居第一位。雙層FBE的使用相對(duì)較少。這三種防腐層都具有使用壽命長(zhǎng)、優(yōu)異的耐土壤應(yīng)力、耐化學(xué)介質(zhì)浸泡、耐陰極剝離等性能，也同樣具有要求原材料質(zhì)量和涂敷預(yù)制參數(shù)控制和檢測(cè)水平高的特點(diǎn)；主要差異在于：FBE成本略低，屬多孔性薄涂層，不易產(chǎn)生陰極保護(hù)屏蔽，但薄而脆，在耐沖擊性能和耐水汽滲透性能較低，致密性差，消耗的陰極保護(hù)電流較大；雙層FBE是在傳統(tǒng)的防腐型粉末涂層外面再噴涂一層保護(hù)型環(huán)氧粉末涂層，典型數(shù)值為內(nèi)層≥350um，外層厚度為≥450um，提高了抗沖擊強(qiáng)度和耐磨性，減少了吸水率，但造價(jià)隨之大幅上升，而機(jī)械性能仍不及三層PE；三層PE的突出優(yōu)點(diǎn)是吸水率低、抗沖擊性能優(yōu)異，在復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)中造成貫穿性損傷的幾率少，防腐層完整性好，陰極保護(hù)電流密度最低，但成本略高。

3.防腐管道現(xiàn)場(chǎng)熱收縮帶補(bǔ)口施工工藝及質(zhì)量評(píng)價(jià)

管道補(bǔ)口補(bǔ)傷是埋地鋼質(zhì)管道安全運(yùn)行的重要保證，防腐層是防止和減緩

埋地鋼質(zhì)管道腐蝕的重要手段，在整個(gè)管道外防腐施工中，補(bǔ)口是保證管道防

腐完整性的重要工藝，也是整條管道防腐層質(zhì)量中的最薄弱環(huán)節(jié)。鋼管防腐是

在工廠內(nèi)嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系控制下預(yù)制生產(chǎn)的，而補(bǔ)口是在施工中現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制

的，現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口質(zhì)量比管體的質(zhì)量差，容易造成補(bǔ)口失效。

3.1液態(tài)環(huán)氧涂料補(bǔ)口

環(huán)氧粉末防腐層的應(yīng)用早于3PE防腐層，后者是基于環(huán)氧粉末防腐層，為了彌補(bǔ)環(huán)氧粉末防腐層機(jī)械強(qiáng)度差而發(fā)展起來(lái)的。環(huán)氧粉末防腐層多采用液態(tài)環(huán)氧涂料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口。在北美地區(qū)，早已使用液態(tài)環(huán)氧進(jìn)行3PE管道的補(bǔ)口，我國(guó)目前只有深圳BP大鵬公司在部分LNG管道的補(bǔ)口作業(yè)中進(jìn)行了應(yīng)用。補(bǔ)口時(shí)，管口表面經(jīng)噴砂處理，應(yīng)達(dá)到SSPC SP10、NACE2或Sa2.5級(jí)，錨紋深度50～100um；使用雙組分無(wú)氣噴涂機(jī)（噴涂級(jí)）或硬質(zhì)鬃毛刷（刷涂級(jí)）進(jìn)行涂敷；當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃或低于露點(diǎn)溫度3℃時(shí)，需對(duì)管口進(jìn)行預(yù)熱，溫度保持在60℃以下。當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度高于80%時(shí)，不得施工。

其特點(diǎn)是常溫固化，固化速度快；與基材粘接強(qiáng)度、韌性和抗沖擊強(qiáng)度優(yōu)異，耐溶劑和耐化學(xué)介質(zhì)性能良好；一次刷涂或噴涂膜厚可達(dá)1mm，可以一次性達(dá)到設(shè)計(jì)膜厚度（可有效避免因多道涂裝施工而導(dǎo)致的涂層分層問(wèn)題，同時(shí)大大提高施工效率）；施工過(guò)程中無(wú)任何有害成分揮發(fā)，施工安全；成膜質(zhì)量高，涂層極少存在針孔，涂層密實(shí)，屏蔽性高；液態(tài)環(huán)氧補(bǔ)口最大的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生陰極屏蔽，由于涂層與陰極保護(hù)的相容性，即便在施工過(guò)程中由于磕碰造成補(bǔ)口涂層破損，破損點(diǎn)也不會(huì)發(fā)生腐蝕。

3.2液態(tài)聚氨酯補(bǔ)口：

3PE防腐管線液體聚氨酯涂料補(bǔ)口是一項(xiàng)成熟技術(shù)，采用現(xiàn)代無(wú)溶劑液體聚氨酯涂料，雙組分、高壓無(wú)氣、加熱噴涂的防腐補(bǔ)口作業(yè)方式其作業(yè)效率高，涂裝質(zhì)量可靠，可保證補(bǔ)口涂層的均勻性、作業(yè)質(zhì)量的一致性，在3PE防腐管線上有長(zhǎng)期良好的應(yīng)用業(yè)績(jī)，是目前補(bǔ)口主流技術(shù)之一，3PE防腐管線補(bǔ)口采用液體聚氨酯涂料已成為趨勢(shì)。

3.3熱收縮帶（套）補(bǔ)口：

輻射交聯(lián)三層結(jié)構(gòu)熱收縮帶是國(guó)際成熟的、廣泛采用的對(duì)三層PE防腐管的補(bǔ)口方式。熱收縮帶帶有配套的底漆，同樣形成三層結(jié)構(gòu)，更加保證了補(bǔ)口的可靠性。它與PE、鋼的粘結(jié)性能、搭接剪切強(qiáng)度、耐陰極剝離及抗沖擊性能等重要指標(biāo)均能滿足本工程的要求；施工工藝成熟，現(xiàn)場(chǎng)的可操作性強(qiáng)，在復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)，質(zhì)量易保證。

其技術(shù)特點(diǎn)是熱收縮帶補(bǔ)口方式簡(jiǎn)便易行，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能夠抵抗下溝過(guò)程中的磕碰和刮傷，但也存在明顯的缺陷：熱收縮帶安裝質(zhì)量受人為操作影響大，每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格控制質(zhì)量，一個(gè)環(huán)節(jié)的薄弱將導(dǎo)致補(bǔ)口質(zhì)量不合格；熱收縮帶與管體防腐層粘結(jié)能力差，受日照或土壤應(yīng)力作用，容易起皺、開(kāi)裂；焊縫處很難做到無(wú)氣泡、無(wú)空鼓，如果水分進(jìn)入熱收縮帶下面，則會(huì)沿焊縫擴(kuò)散。由于熱收縮帶的絕緣作用，陰極保護(hù)電流無(wú)法到達(dá)腐蝕表面，不能阻止腐蝕。

4.結(jié)束語(yǔ)

油氣管道的三層結(jié)構(gòu)聚乙烯的防腐層技術(shù)還在繼續(xù)的發(fā)展中，尤其是在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，他們已經(jīng)有了十多年的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)了，這種方法也是目前在國(guó)際上使用過(guò)的最先進(jìn)的一個(gè)管道的防腐技術(shù)，在未來(lái)肯定還會(huì)有很廣闊的發(fā)展空間。