常用管道防腐层(3)聚烯烃基防腐材料

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1、常用管道防腐层（3）聚烯烃基防腐材料聚烯烃防腐层在管道防腐领域的使用量最大，防腐层结构最多，包括聚乙烯和聚丙烯两类。聚乙烯防腐层所用聚乙烯有低密度（LDPE）、中密度（MDPE）和高密度（HDPE）3种，也可将其共混使用。低密度聚乙烯的分子量低，属无规结构，材料强度低，吸水性相对较强；而高密度聚乙烯的分子量很高，结构规整，有晶体结构，使用温度高，耐环境应力性能可靠。LDPE防腐层只适用于重量轻、口径小、使用条件温和的管道；HDPE则满足包括大口径管道的管道防腐。聚乙烯材料性能极为稳定，隔离腐蚀介质能力强。但是，由于聚乙烯没有极性，和强极性的钢铁表面黏结力太弱，只用聚乙烯材料生产的管道

2、防护层存在严重的黏结缺陷。最早的PE管道防腐层采用粉末烧结的方法成型，其后是采用玛蹄脂结剂/PE两层复合结构（保护250mm口径以下的管子），再后来采用粘结性能更强的聚合物黏结剂。为了改善这种两层结构的性能，双组份环氧涂料被选择作为底层，起到对基底、黏结剂层两者的结合。Mannesmann于20世纪80年代初发明了以FBE为底层的三层防腐层结构专利，取代底漆为双组分环氧的结构。多年以来，FBE底层的厚度规定在75μm左右，然而，有人认为底层厚度增加可以取得更好的保护效果，某些工程项目规定FBE厚度达到200μm；近年来，主要采用的黏结剂为两类，普通共聚物黏结剂只起机械黏结作用，而接枝

3、共聚物能够和FBE形成化学键结合。现在的应用趋势是：FBE厚度为150μm以上，接枝共聚物黏结剂厚度约200μm，使用MDPE或者HDPE。用HDPE能够减小防腐层的厚度，防腐层总厚度取决于聚乙烯的密度、管子的口径和管线运行条件。三层结构防腐层底层采用环氧防腐层，中间采用合成胶黏剂，最外层才是聚乙烯，通过前两者的“搭桥”作用，从根本上解决了聚乙烯与钢表面的黏结问题，形成“完美防腐层”。总体而言，聚丙烯防腐层和聚乙烯的区别主要是使用温度更高。挤出聚丙烯的材料性质、涂装方式和使用条件与聚乙烯相近，适用于高温管道和高温季节的施工。聚烯烃防腐层有粉末喷涂成型、挤出缠绕及包覆成型、二层及三层聚

4、乙烯和聚丙烯等许多种。（1）粉末聚乙烯粉末聚乙烯通常采用中、低密度聚乙烯为主要原料，并加入多种助剂和颜料组成。常用的防腐层生产过程为：首先将钢管加热到粉末熔化的温度，然后用静电粉末喷涂设备将粉末聚乙烯喷到钢管表面，涂料熔融成膜（有时需要对防腐层再行加热，提高聚乙烯的熔融、流平程度），水冷却至60℃以下防腐层定型。小口径管道采用粉末淋涂，具有设备简单、可多根管道同时涂装的特点。由于受原料和成型方式的局限，粉末聚乙烯防腐层与钢铁的结合是物理结合，聚乙烯和钢的结合力只有范德华力，所以防腐层黏结力有限；另一方面，粉末聚乙烯防腐层抗水蒸气渗透性能力有限，膜下腐蚀介质容易造成防腐层的剥离；粉末聚

5、乙烯耐环境应力开裂的性能也不如挤出高密度聚乙烯。然而，粉末聚乙烯剥离层一般不会对阴极保护电流形成屏蔽。粉末聚乙烯曾在一段时期内大量使用。20世纪90年代早期，欧美聚乙烯粉末的使用量还位居管道防腐层用量的第三位，但随着挤出聚乙烯防腐层的持续改进，二层聚乙烯的黏结性能大幅提高，尤其是三层结构防腐层的大量使用，使得粉末聚乙烯用量急剧下降，目前主要应用在城市公用、民用建筑和工厂内部的小口径管道。在我国，粉末聚乙烯在长输管道上还没有规模应用，2005年在湖南长沙至澧陵的一条输气管线上，采用了淋涂法涂装的20km粉末聚乙烯防腐试验管段。（2）挤出聚乙烯挤出聚乙烯防腐层一般是指二层结构聚乙烯（俗称

6、聚乙烯夹克，英文缩写为2LPE）。2LPE防腐层的底层为黏结剂（一般为沥青丁基橡胶或乙烯基共聚物），面层为聚乙烯，两层均采用挤出成型：小口径管道常采用环形挤出包覆方式，大口径管道采用侧向挤出缠绕方式。防腐层的黏结性能取决于胶黏剂的性质，沥青丁基橡胶是传统黏结剂，靠材料的黏弹性质与钢表面结合；含有极性基团的乙烯聚合物，如聚醋酸乙烯酯，和聚乙烯外层的相容性很好，和钢表面能够形成更强的结合，现在成为2LPE最主要黏结剂。2LPE的特点是：极为优异的力学性能，搬运及安装过程中损伤极少；水汽渗透率极低；抗土壤应力的破坏；柔韧性好，有良好的低温性能；防腐性好。聚乙烯同黏结剂的黏结力还不是很理想，

7、尤其是在较高温度时，由于胶黏剂的热塑性而变软，黏结强度下降，抗水汽渗透能力削弱；和阴极保护的匹配性较差，在保护电流的作用下，夹克外层可能失去黏结性，并对电流产生屏蔽。2LPE防腐层的优点是涂装设备相对简单，只需要挤出机，防腐层材料和涂装成本比较低。（3）三层结构三层结构（3LPO）特指底层为环氧防腐层、中间为黏结剂层、外层为聚烯烃的防腐层。其底层环氧涂料包括液态环氧涂料和环氧粉末涂料，面成为挤出聚乙烯或粉末聚乙烯层、挤出聚丙烯或粉末聚丙烯层，中间为挤出黏结