油氣站場埋地管道防腐層選用分析

閆宇陶

（中國石油天然氣管道工程有限公司新疆設計分公司，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

埋地管道防腐層是將管道與腐蝕介質(zhì)隔絕開的有效屏障，是控制管道腐蝕最普遍、有效的方法[1]。油氣站場（以下簡稱站場）埋地管道與干線管道相比具有管徑多樣，鋪設復雜、直管段較短的特點[2]，所以站場埋地管道的腐蝕控制更加復雜。石油天然氣站場管道及設備外防腐層技術(shù)規(guī)范（SY/T 7036）中規(guī)定了站內(nèi)埋地管道可用的防腐方式有三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層（以下簡稱3LPE）、熔結(jié)環(huán)氧粉末（以下簡稱FBE）、聚乙/丙烯膠粘帶、無溶劑液體環(huán)氧涂層+聚丙烯膠粘帶、粘彈體膠帶+聚丙烯膠粘帶等，本文針對這幾種防腐方式進行分析對比，并給出推薦的埋地管道防腐層選用原則。

1 3LPE防腐層

目前埋地管道防腐中最常用的防腐形式是3LPE防腐層，在西二線、西三線、中貴聯(lián)絡線等大型輸氣項目中已廣泛使用[3]。3LPE防腐層的底層為FBE、中間層為膠粘劑層、表層為PE層，這種復合結(jié)構(gòu)結(jié)合了防腐和機械保護兩方面的優(yōu)點，耐沖擊性能好、絕緣性好，是目前性價比最高的管道防腐涂層。但是3LPE防腐層為工廠預制，適合在諸如西三線、中緬原油天然氣管道等站場數(shù)量比較多、站內(nèi)埋地管道也較多，便于集中采購的大型項目中應用。對于改造類項目，站內(nèi)新增埋地管道較少且管徑各不相同，小批量預訂3LPE防腐層不太方便和經(jīng)濟。

2 FBE涂層

FBE防腐層采用靜電噴涂的方式固化在管道表面，防腐層與鋼管通過化學鍵方式牢固結(jié)合，粘接力強；防腐層不屏蔽陰極保護電流，是與陰極保護最兼容的涂層，被稱為“失效安全型”防腐層，防腐效果較好，是站場埋地管道防腐的不錯選擇[4]。但是，由于目前我國干線管道是以3LPE為主，能夠提供站內(nèi)不斷變化的多管徑管道環(huán)氧粉末的防腐廠不多，不便于集中采購，而且環(huán)氧粉末涂層不利于長途運輸，所以，多年來國內(nèi)管道站場很少采用環(huán)氧粉末作埋地管道防腐層。

3 聚乙/丙烯膠粘帶

聚乙烯膠粘帶和聚丙烯膠粘帶過去常用于站內(nèi)管道防腐和線路管道大修[4]，它是以聚乙烯或聚丙烯材料為背材，覆合一層膠粘劑而制成的膠帶。它有施工時對管體表面清潔度的要求低、施工方便、綜合費用相對較低的優(yōu)點；具有機械強度降低，抗沖擊能力差的缺點。此外，防腐層剝離后，聚乙烯膠粘帶會屏蔽陰極保護電流，引發(fā)管道腐蝕；聚丙烯膠帶的背材采用了纖維網(wǎng)狀編織結(jié)構(gòu)，解決了陰極保護屏蔽的問題，性能優(yōu)于聚乙烯膠粘帶。所以聚乙/丙烯膠粘帶防腐材料一般不單獨使用，而是將聚丙烯膠粘帶與無溶劑液體環(huán)氧涂層或粘彈體防腐膠粘帶一起配合使用[2]。

4 無溶劑液體環(huán)氧+聚丙烯膠粘帶

無溶劑液體環(huán)氧涂料是現(xiàn)在普遍使用于站內(nèi)短距離埋地管道的防腐層，它的主要優(yōu)點包括：附著力強、無屏蔽作用、施工便捷、經(jīng)濟性好、安全環(huán)保[5]。

（1）附著力強：無溶劑液體環(huán)氧涂料的強附著力是因為環(huán)氧基與管道表面的金屬原子發(fā)生化學反應產(chǎn)生牢固的化學鍵，這也使得它具有極好的濕附著力，能在海水、油品等化學物質(zhì)中長期浸泡[5,6]；

（2）無屏蔽作用：無溶劑液體環(huán)氧涂料屬于“失效安全”類涂料，陰極保護電流可以有效到達防腐層破損點處，不會存在屏蔽陰極保護電流的現(xiàn)象；

（3）施工便捷：無溶劑液體環(huán)氧涂料材料屬于輕便型材料，便于運輸和攜帶，而且施工方式較為靈活，可采用刷涂、輥涂、噴涂等多種方式涂裝，能夠在站內(nèi)各種形狀的管道、管件和設備的表面涂裝[7]。而且無溶劑液體環(huán)氧涂料一次成膜厚度可達到600μm以上，同時還具有成膜致密性好、漏點少、內(nèi)應力低、裂紋少的特點[8]，提高了施工效率；

（4）經(jīng)濟性、安全環(huán)保：無溶劑液體環(huán)氧涂料的價格低廉，它與常用溶劑型環(huán)氧涂料的區(qū)別在于其制作和涂裝時沒有加入揮發(fā)性的溶劑，避免了揮發(fā)性物質(zhì)與空氣混合成為爆炸性氣體混合物的危險，使施工更加安全；同時省去了通排風措施，降低了成本；避免了可揮發(fā)的有毒物質(zhì)對施工人員造成傷害；此外，現(xiàn)在的環(huán)境保護要求中已嚴格限制涂料中揮發(fā)性有機物的含量，無溶劑液體環(huán)氧涂料更符合環(huán)保要求。

該涂層具有的缺點為：人工涂敷時對施工人員的操作要求較高，機械涂敷時施工費用較高，且固化時間長，涂刷效果存在不穩(wěn)定性，并且機械強度差、抗沖擊性差[9]。因此無溶劑液體環(huán)氧涂料常與聚丙烯膠粘帶配合使用，使整體的防腐性能提高。

5 粘彈體膠帶+聚丙烯膠粘帶

粘彈體防腐材料具有彈性固體和粘性流體的雙重特性[10,11]，是目前已知的防腐效果最好的材料，已廣泛運用到埋地管道、法蘭、閥門等多種結(jié)構(gòu)的防腐[4]，它主要以粘彈體膏和粘彈體膠帶兩種形式存在。粘彈體材料具備的特性有：

（1）粘結(jié)力和密封性優(yōu)異：可有效阻斷水汽和空氣的侵入，發(fā)生微生物腐蝕的概率低，具有良好的水密性和氣密性[11-13]；

（2）自修復性：粘彈體材料可塑性高、自我修復能力強，能充分適應管道的敷設方式，在防腐層受到?jīng)_擊、劃傷等破壞時可進行自我修復[12]；

（3）施工簡便：施工時對金屬表面處理要求低，可采用手工除銹的方式，除銹等級達到St2級即可，操作簡便易行、質(zhì)量容易控制[12]，且無需刷涂底漆，開裂、硬化及脫落的情況也極少出現(xiàn)[13]；

（4）化學性質(zhì)穩(wěn)定，不會發(fā)生陰極剝離，防腐壽命超過20年以上[12]；

（5）絕緣電阻與3LPE防腐層相當，需要陰極保護電流密度相當。

該涂層具有的缺點為：價格較高，機械強度較低，防紫外線能力一般[11,14]。因此，應與機械強度較高的外護帶配合使用[1]，常用的外護帶形式有聚丙烯膠粘帶[14]，這種復合型防腐方式充分結(jié)合了粘彈體膠帶“萬能”的粘接性和外護帶的機械保護作用，組成了具有優(yōu)異防腐性能的防腐結(jié)構(gòu)[4]。同時，由于粘彈體材料的不固化性，在大管徑管道防腐中，由于管道質(zhì)量大，可能會擠壓粘彈體材料，造成局部無防腐材料的問題，使管道發(fā)生腐蝕，所以建議粘彈體膠帶+聚丙烯膠粘帶的防腐方式在小管徑管道防腐中使用。

6 結(jié)語

本文對可用做埋地管道防腐層的3LPE防腐層、FBE涂層、聚乙/丙烯膠粘帶、無溶劑液體環(huán)氧涂層+聚丙烯膠粘帶、粘彈體膠帶+聚丙烯膠粘帶這五種防腐方式進行了優(yōu)缺點分析介紹，并給出埋地管道推薦的防腐層形式，總結(jié)如下：

（1）對于便于集中采購的大型項目，首選防腐性能優(yōu)異的3LPE防腐層；

（2）對于訂貨數(shù)量少、管徑多樣、不便于預制3LPE防腐層的改造類項目，可以選用無溶劑液體環(huán)氧涂層+聚丙烯膠粘帶或粘彈體膠帶+聚丙烯膠粘帶防腐，其中粘彈體膠帶+聚丙烯膠粘帶防腐性能更好，價格更高，適用于管徑較小的管道防腐，無溶劑液體環(huán)氧涂層+聚丙烯膠粘帶防腐性能稍差于粘彈體膠帶+聚丙烯膠粘帶，但是價格更低，且適用于大管徑管道防腐。