埋地管道防腐層修復(fù)技術(shù)

常 峰

（渭南市天然氣有限公司，陜西 渭南 714000）

1 概述

石油氣天然氣都需要依靠油氣管道的輸送才能到達(dá)指定的場(chǎng)所，但是油氣管道長(zhǎng)期時(shí)間深埋在地下，土壤中腐蝕介質(zhì)會(huì)對(duì)埋地管道腐蝕，甚至穿孔現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。埋地管道的腐蝕類型主要有電化學(xué)腐蝕、雜散電流對(duì)鋼管的腐蝕、微生物腐蝕等。電化學(xué)腐蝕在管道內(nèi)外壁都會(huì)發(fā)生。由于電氣化鐵路工廠的各種電氣設(shè)備的接地和泄漏使得土壤中會(huì)形成雜散電流，從而引起雜散電流腐蝕。埋地鋼質(zhì)管道周圍的土壤長(zhǎng)期含有較多的水分，會(huì)滋生細(xì)菌，容易引起鋼制管道與水分、微生物發(fā)生腐蝕。

常用的埋地管道外防腐技術(shù)外防腐層類型有石油瀝青+玻璃布、無(wú)機(jī)富鋅+環(huán)氧煤瀝青+玻璃布、環(huán)氧粉末噴涂 （+聚乙烯黏膠帶）熔結(jié)環(huán)氧粉末環(huán)氧煤瀝青聚乙烯膠黏帶和熱收縮套修復(fù)等，但是常規(guī)的修復(fù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中面臨著諸多問(wèn)題，主要包括：埋地管道防腐層修復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)條件與管道防腐層的工廠涂裝不同，施工環(huán)境更加惡劣，對(duì)管道表面進(jìn)行更高等級(jí)的表面處理；并且作業(yè)坑內(nèi)可能還存在積水，往往需要帶水作業(yè)。上述現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)需要對(duì)管道表面進(jìn)行良好的表面處理后才可以進(jìn)行施工，而且無(wú)法帶水作業(yè)。另外，現(xiàn)有的修復(fù)技術(shù)通常是現(xiàn)場(chǎng)混料或者現(xiàn)場(chǎng)烘烤，難以保證修復(fù)的防腐層資料和施工效率。

2 解決方案

要使得埋地管道得到有效的防護(hù)，延長(zhǎng)埋地管道外防腐層的使用壽命，防腐材料必須具有良好的防腐效果，阻燃性能好，無(wú)毒無(wú)害，能抵抗一定的沖擊，并能在管道使用狀態(tài)下施工。針對(duì)此情況，引進(jìn)了一套新型在役埋地管道防腐層修復(fù)技術(shù)，即STAC多層礦脂包覆系統(tǒng)［1］。STAC多層礦脂包覆系統(tǒng)特別適用于惡劣的大氣、地下、潮濕和水下環(huán)境中金屬表面的長(zhǎng)期腐蝕防護(hù)。此防腐系統(tǒng)包括STACprime礦脂底漆、STACwrap礦脂油帶、STACguard外保護(hù)帶、STACguard Pro鎧裝外護(hù)帶四個(gè)部分［2］。

2.1 原理

多層礦脂包覆系統(tǒng)的內(nèi)層STAC礦脂防腐系統(tǒng)，其中的礦脂底漆和礦脂油帶都是憎水材料，具有優(yōu)異的耐酸堿鹽特性。水、氧和酸、堿、鹽等各種腐蝕性介質(zhì)很難穿透核心柔性防腐層到達(dá)金屬表面，使金屬表面保持干燥和無(wú)水，阻礙了腐蝕一次電池的離子傳遞途徑，腐蝕就不會(huì)發(fā)生了。整個(gè)多層礦脂包覆系統(tǒng)使得工件表面形成幾個(gè)連續(xù)層次的油性防護(hù)層，自黏式外保護(hù)帶可以防止礦脂的損失。裝甲的外護(hù)套為整個(gè)系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的機(jī)械保護(hù)，起到保護(hù)作用［3］，為鋼管提供長(zhǎng)期保護(hù)。在正常情況下，系統(tǒng)可提供至少10年的防腐壽命。

在管道上異形部件及檢測(cè)設(shè)備輔件安裝的位置，可能在做防腐系統(tǒng)前預(yù)埋檢測(cè)設(shè)備輔件或者臨時(shí)需要安裝檢測(cè)設(shè)備。后期需要取出時(shí)可以隨時(shí)將此防腐系統(tǒng)打開(kāi)，因?yàn)檎麄€(gè)防腐系統(tǒng)是柔性較強(qiáng)的多層體系，其防腐材料可以分層打開(kāi)而不被破壞，可以重復(fù)利用，不需要再投入原料。

多層礦脂包覆系統(tǒng)各層的具體作用如下：

1）STACprime底漆。防腐底漆是在纏繞防腐油帶之前，對(duì)工件表面進(jìn)行初步處理的一種重要組成部分，可以清除表面的水分，鈍化表面氧化物、填補(bǔ)表面缺陷，并確保防蝕帶與底材之間的良好結(jié)合。2）STACwrap油帶。防腐油帶是在工業(yè)大氣條件下用于對(duì)金屬表面、管道以及管件的一種長(zhǎng)效防腐、密封和防水的保護(hù)帶。它具有極好的柔韌性和憎水性，適用于各種形狀表面的防腐保護(hù)，施工效率高、適應(yīng)性強(qiáng)。3）星護(hù)外保護(hù)帶。外保護(hù)帶是一種配合油帶使用的防護(hù)纏繞帶，它將內(nèi)層的防腐油帶進(jìn)行固定并為其提供一定的保護(hù)作用，防止油帶由于地下水的流動(dòng)和雨水的沖刷而導(dǎo)致失效。4）STACguard Pro包覆帶［4］。鎧裝外護(hù)帶是一種表面涂覆水固化樹(shù)脂的彈性玻璃纖維纏繞帶。它具有遇水快速固化、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，為防腐油帶及其他涂層提供一個(gè)加強(qiáng)級(jí)的機(jī)械防護(hù)，可以避免回填土、碎石等對(duì)防腐層造成破壞。

2.2 結(jié)構(gòu)及材料

此系統(tǒng)包括內(nèi)部STAC系統(tǒng)和外涂層，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)由內(nèi)到外為STACprime礦脂油性底漆、STACwrap礦脂油性膠帶、STACguard自粘性外保護(hù)帶、STACguard AG鎧裝外護(hù)帶四個(gè)部分組成。

圖1 STAC多層礦脂包覆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

STAC礦脂油性底漆、STAC礦脂油帶和高密度聚乙烯夾克作為核心柔性防腐層［5］，其厚度為2～3mm。其中，礦脂底漆含有飽和凡士林烴，腐蝕抑制劑和添加劑，如微晶蠟，臭氧蠟，潤(rùn)滑油等，主要起到增強(qiáng)油帶與管道的結(jié)合力的作用。礦脂油帶厚度約1.2mm，它是將飽和礦物脂類融化至100后加入緩蝕劑和添加劑充分混合，再將無(wú)紡布在此混合物中浸漬冷卻形成的膠帶，比一般涂層更加安全可靠。Stacguard外護(hù)帶，是一種防止礦脂流失的涂有礦物油的膠帶，厚度為0.1mm。STACguard AG鎧裝外護(hù)帶，是一種表面涂覆水固化樹(shù)脂的彈性玻璃纖維纏繞帶，主要作用是防止防腐涂層受到外部機(jī)械的沖擊破壞［6］。

2.3 施工流程

施工流程為：工具準(zhǔn)備、表面除銹、涂刷礦脂油性底漆、纏繞礦脂油性膠帶、纏繞自黏性外保護(hù)帶、纏繞鎧裝外護(hù)帶［7］。

1）施工工具準(zhǔn)備。鋼絲刷、平鏟、抹布、刷子、剪刀和手套等。2）表面處理：使用鋼絲刷、扁鏟等工具把管道表面的浮銹以及松散的漆皮去除干凈，原有附著緊密的油漆不需要去除。管道表面除銹等級(jí)不得低于ST2級(jí)。3）涂刷礦脂底漆。刷涂或涂抹礦物油脂底漆應(yīng)涂均勻，不得漏涂，每1 L凡士林油底漆涂抹3～5m2的管道表面。形成厚度在180～250μm的連續(xù)防水層確保鋼管表面的凹坑、蝕坑處填滿。4）纏繞礦脂油帶。采用手工方式，包裹纏繞礦酯油帶；首先在開(kāi)始位置纏繞兩層搭邊100%的圓周，之后進(jìn)行螺旋纏繞，纏繞時(shí)防腐帶的搭接寬度大于55%，保證達(dá)到雙層效果；在每卷防腐帶用完后，下一卷的起始位置要與上一卷末端有150mm以上的重疊；纏繞時(shí)應(yīng)適當(dāng)加以用力，保證防腐帶尤其搭邊處的平整，做到無(wú)褶皺、氣泡。5）纏繞外保護(hù)帶：采用手工方式，從左至右包裹纏繞外保護(hù)帶，纏繞2～3層外保護(hù)帶將礦脂油帶固定并密封。6）纏繞鎧裝外護(hù)帶：沿著被保護(hù)的管道螺旋纏繞鎧裝外護(hù)帶，纏繞過(guò)程中至少保證55%搭邊，形成雙層疊壓，纏繞過(guò)程中讓纏繞帶始終保持一定的張力，形成堅(jiān)硬的保護(hù)層。

2.4 質(zhì)量控制

①表面除銹質(zhì)量檢驗(yàn)。管道除銹后的表面應(yīng)進(jìn)行表面除銹質(zhì)量檢查，表面處理質(zhì)量應(yīng)不低于GB／T8923—2008《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》中規(guī)定的ST2級(jí)。② 防腐層外觀檢驗(yàn)。防腐施工完成后，防腐管道應(yīng)逐根進(jìn)行100%外觀檢查，防護(hù)層表面應(yīng)平整、光滑、搭接均勻。③防腐層電火花檢測(cè)。防腐層修復(fù)完成后，使用電火花撿漏儀對(duì)破損點(diǎn)處進(jìn)行檢測(cè)，確保修復(fù)處的防腐層質(zhì)量。

3 應(yīng)用效果

STAC復(fù)層礦脂包覆系統(tǒng)是一種無(wú)毒、不含任何易揮發(fā)有機(jī)化合物的防腐系統(tǒng)。此系統(tǒng)特別適合最惡劣的地下環(huán)境金屬表面的長(zhǎng)期防腐蝕保護(hù)。而且多層礦脂包覆技術(shù)具有表面處理簡(jiǎn)單，施工環(huán)境要求低，施工方法簡(jiǎn)單快捷，施工質(zhì)量容易保障，抗沖擊能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境無(wú)公害等優(yōu)勢(shì)，是一種安全、可靠的管道防腐層修復(fù)方案。其應(yīng)用特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

①油性礦脂憎水的特性，而且具有優(yōu)異的柔韌性、可塑性及自愈合性能使得管道表面形成多個(gè)連續(xù)的油性防護(hù)層，從而使得腐蝕介質(zhì)無(wú)法滲透，能夠迅速阻止腐蝕的產(chǎn)生和蔓延，效果顯著。②能對(duì)管道上異形部件及檢測(cè)設(shè)備輔件安裝的位置進(jìn)行有效防腐，而且能夠靈活智能的拆卸，防腐恢復(fù)而不影響防腐效果。③多層礦脂包覆系統(tǒng)為柔性材料，施工技術(shù)均為冷纏施工，其更大的優(yōu)勢(shì)在于可帶水作業(yè)，在地下水位高的環(huán)境下更加適用。因此可更好的應(yīng)對(duì)管道修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的各種特殊情況。④施工作業(yè)時(shí)在工藝上不需停輸、動(dòng)火動(dòng)電，管道修復(fù)前無(wú)需對(duì)管道表面進(jìn)行徹底的表面處理，這樣可大大提高施工效率，并且降低作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

埋地管道所處的土壤環(huán)境，造成的腐蝕帶來(lái)的危害極大。因此要經(jīng)常性的對(duì)管道的腐蝕狀況、外防腐層破損狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，也需經(jīng)常在管道外壁上安裝長(zhǎng)久的或者臨時(shí)性的檢測(cè)輔件。現(xiàn)有的埋地管道外防腐技術(shù)存在諸多局限性［8］，多層礦脂包覆系統(tǒng)不僅可以規(guī)避傳統(tǒng)方法的局限性，而且可延長(zhǎng)埋地管道防腐年限，并且在管道檢測(cè)輔件埋設(shè)方面做到靈活配合，從而保證管道整體的防腐層質(zhì)量和施工效率。

多層礦脂包覆系統(tǒng)包括油性底漆、油帶、外保護(hù)帶、鎧裝外護(hù)帶四個(gè)部分?；谟托缘V脂憎水的特性，而且兼有優(yōu)異的柔韌性、可塑性及自愈合性能，使得管道表面形成多個(gè)連續(xù)的油性防護(hù)層，腐蝕介質(zhì)根本無(wú)法滲透，能夠迅速阻止腐蝕的產(chǎn)生和蔓延，克服了現(xiàn)有防腐技術(shù)存在的問(wèn)題，從而對(duì)埋地管道起到顯著的長(zhǎng)效防腐作用。