钢质管道外腐蚀防护及评价

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1、钢质管道外腐蚀防护及评价【摘要】结合油气运输、石油化工中常涉及到的管道，简要阐述了钢质管道的外腐蚀防护方法和防腐层性能评价。着重叙述了钢质管道外防腐中目前常用的三层聚乙烯和双层熔结环氧粉末两种表面涂层的发展和应用情况。【关键词】外腐蚀防护法；三层聚乙烯；双层熔结环氧粉末；性能评价1、前言一般来说输油、输气管道及其它输送流体管道都是埋在地下或暴露在大气的环境中的钢制管道，管道的外层会受到大气环境的严重腐蚀，因此它的防腐保护是非常重要的，也是提高管道使用寿命和达到使用要求的根本保证。对于石油化工中常用的钢质管道，防腐一直是管道设计中必须考虑的重要的问题。防腐涂层作为一

2、种保护层把金属与腐蚀介质隔开。涂层的阻挡性能越好，金属的腐蚀进程就越缓慢。阻挡性能可以直接通过试验，进行分析评价，也可以由其它性能指标反映出来。2、钢质管道的外腐蚀防护方法5钢质管道的腐蚀主要分为管道内腐蚀和管道外腐蚀。内腐蚀影响因素主要为所输送介质和其中杂质的物理化学特性；外腐蚀的原因包括外防腐层的外力破损，外防腐层的质量缺陷，钢管的质量缺陷，管道埋设的土壤环境腐蚀。目前国内外长输油气管道腐蚀控制主要发展方向是在外防腐方面。管道外腐蚀防护方法主要有环境处理法和表面涂层法两种。环境处理法，是使环境在不影响工艺的情况下变化管道所处环境，从而降低腐蚀性；表面涂层法，是

3、在管道表面涂覆防腐层。对埋地油气钢质管道进行外腐蚀控制的普遍方法是采用防腐涂层和阴极保护的联合防护方法。合适的选择和使用防腐涂层能够对铺设完好的管道提供超过90%的保护。自20世纪50年代的克独长输管线引用了前苏联的石油沥青防腐技术以来，石油沥青在相当长的一段时期内一直是我国最常采用的防腐层。从70年代开始，环氧煤沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶带、挤压聚乙烯防腐层（2PE和3PE）和熔结环氧粉末(单层FBE和双层FBE)等多种防腐材料相继投入应用。从90年代后期以来，三层聚乙烯(3PE)和双层熔结环氧粉末(双层FBE)两种防腐层逐渐成为主流。目前，我国新建的长输管道防

4、腐层材料主要为熔结环氧粉末、三层聚乙烯和少量的煤焦油瓷漆。3、两种主要防腐涂层3.1三层聚乙烯（3PE）5在20世纪80年代，德国曼内斯曼公司发明了被称为“完美涂层”的三层聚乙烯。3PE防腐层的结构是:底层为FBE，中间层为胶粘剂，外层为聚乙烯。这一结构将FBE的高粘结性、抗氧性、耐化学腐蚀及耐阴极剥离性能和高密度聚乙烯的抗潮气、电绝缘及抗机械损伤的性能结合成一个完美的有机整体，具有与管道表面粘结力强、电绝缘性能好、耐冲击、寿命长等突出优点，而且阴极保护电流密度小。自1995年引进以来，国内主要钢管厂都建立了3PE防腐生产线。陕京输气管道、库鄯管道、西气东输管道等

5、重大管道建设工程使用了3PE防腐层。从发展趋势看，3PE已经在国际管道涂层市场竞争中占据了优势，市场份额仍继续扩大。针对采用3PE涂层在国内发生的争论，中油工程技术研究院受北京华油天然气有限公司委托，完成了《陕京输气管道外防腐3层结构聚乙烯涂层安全评价研究》。该项研究包括从国外文献收集到北京华油天然气有限公司2001—2003年进行的管线外防腐层开挖检查和不开挖检查的结果分析，以及陕京管道未用完露天堆放在华北石油钢管厂2年和6年的3PE防腐管性能检测。结果表明：目前国内外对3PE防腐层应用效果评价很好，对其使用中产生缺陷的报道很少。报导的缺陷有漏点、剥离、阴极剥离

6、、剥离防腐层膜下腐蚀、机械损伤等，主要缺陷为施工、运行中的机5械损伤导致的防腐层破损。3.2双层熔结环氧粉末（双层FBE）环氧粉末涂料属于粉末涂料的一大类，采用环氧树脂为基料、配以颜料、填料和助剂而成。熔结环氧粉末防腐层有单层防腐涂层和双层防腐涂层。单层防腐涂层具有优良的粘结性、抗腐蚀性、耐阴极剥离性、耐老化性，使用温度范围宽等优点。但在实际应用中，存在较多的损伤缺陷，造成损伤缺陷的原因主要在于其抗冲击性能和耐划伤性能不足。针对单层FBE涂层的上述不足，美国于1992年推出了双层FBE涂层。双层FBE外涂层是复合涂层结构，由防腐型环氧粉末底层和抗机械损伤型环氧粉末

7、面层一次喷涂成膜完成。底层FBE与单层环氧粉末相同，用以提供防蚀功能，外层FBE为增塑性环氧粉末层，主要用于抗机械损伤。它将单层FBE的防腐性能与塑性FBE的抗机械损伤性能结合在一起，表现出粘结性能强、使用温度高(-60～100℃)、耐土壤应力、耐冲击能力和抗阴极剥离性能好的特点。5双层FBE比单层FBE具有更优异的综合性能，具有性价比高，使用寿命长，维护费用低等优点。近年来，双层FBE在国内逐步应用到天然气和其他管道工程中，很多长输管道在穿越水网地区、山区石方段和特殊地段时都采用了双层FBE防腐层。双层FBE在异型管件，特别是热煨弯管的应用，提高了弯头这一管道防

8、腐薄弱环节