管道防腐层技术发展历史(2)技术贴(中).doc

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1、管道防腐层技术发展历史（2）技术贴（中）管道防腐层技术发展历史（2）技术贴之熔结环氧粉末（FBE）早在1961年，美国研发出FBE防腐层，1970年开发出无底漆配方后，管道工业开始广泛应用，因其优越的黏结力、高绝缘性、抗土壤应力、抗老化、抗阴极剥离、耐温、耐细菌以及阴极保护电流密度小等优点，得到人们的首肯。美国一些管道公司认为，在所有的可用防腐层中，FBE是最能抵抗土壤应力的，因而其用量不断上升，以至于成为20世纪90年代以后的首选防腐层。FBE是由固态环氧树脂、固化剂及多种助剂经混炼、粉碎加工而成的，属热固性材料。涂敷时先将管体加热至220~230℃，采用静电喷涂方式用喷枪把涂料喷

2、到管体表面上，受热熔融黏结并经冷却固化成型。防腐层厚度在300~500μm。尽管它有抗机械冲击性能较差、吸水率偏高等缺点，但仍不愧为较理想的防腐材料，国外曾对长期潮湿环境下的FBE进行过调查，即使防腐层上产生气泡，也没有发现腐蚀现象，因为它得到了充分的阴极保护。FBE防腐层的吸水性是人们所关心的问题，我们在此加以分析研究，当两个不同浓度的水溶液由一个薄膜分隔，水能通过隔膜从低浓度溶液流向高浓度溶液时，该薄膜就叫做半透膜。水通过半透膜的过程叫渗析，是由溶液间的压力差造成的。有机防腐层也是半透膜，当水通过防腐层薄膜后，可能存在于管子表面的盐被溶解。存在于土壤和管子表面间的渗析压将导致水的

3、迁移。当薄膜两边存在电位差时，这种渗析称为电渗析，其流动速度与电压差相关，阴极保护下的渗析就是这种情况。FBE层充当了渗透膜，当采用阴极保护后，阴极反应产生氢离子，它们溶解在水中变成水化氢离子，并通过FBE层到达钢表面。电子和氢离子结合形成极化膜，水留在钢管表面，水透过速率与所施加的阴极电流成正比，与防腐层厚度成反比。当水溶液处在电场中时，带电粒子向带相反电荷的电极迁移，这就是所谓的电泳。电泳也是穿过渗透膜，由于涉及粒子的迁移，可以认为在管/地电位影响下，电泳实际上只能发生在防腐层微小裂缝中。阴极保护下的管道防腐层都会发生渗析、电渗析和电泳三种现象，有关文献进行过讨论。渗析和电渗析使

4、水通过防腐层到达钢管表面，直接影响黏结性。有人认为阴极保护下产生的剥离95%是电渗析造成的，5%是渗析造成的。和FBE相比，PE对水汽有良好的阻挡作用，水透过薄膜很慢。在高温下，水迁移速率增大，并且通过薄膜的速率增大，不过PE层的剥离通常不是水汽渗析和电泳造成的。防腐层剥离后对阴极保护电流产生屏蔽，结果有可能形成严重腐蚀。人们关心的另一问题是气泡，这在FBE层中并不多见，常在阴极保护下的管道防腐层漏点附件生成。高温剥离试验时可观察到气泡，一般是在阴极上人为缺陷处出现。如在一个容器中，高温60天，—3.0V（SCE）下就可见气泡，在不加电压的情况下则没有气泡出现。在开挖检查中也证实了气

5、泡通常在漏点附近，有文献指出99%的漏点附近有气泡。研究表明，气泡的出现率与保护电位成正比，这并不意外，因为电泳现象也与电压成正比。电流在管道表面的流动并不均匀，它偏向漏点的裸露处，漏点处的电流密度梯度达到最大，在周围防腐层下降到最低点。在漏点附近，电泳和pH值要远高于其他大部分防腐层，产生气泡就不足为奇了。防腐层的基本作用中有一个不能回避的问题，即屏蔽阴极保护电流。当防腐层剥离时，因防腐层具有高电阻，它们可能屏蔽管道上的阴极保护电流，一旦发生这种情况，腐蚀将最终导致管道的更换或修复。当存在屏蔽时，有两种危险可能发生，一是应力腐蚀开裂，二是点蚀。人们对应力腐蚀进行广泛研究得知，FBE

6、不会造成应力腐蚀开裂。工业调查显示点蚀也很少见。有文献指出，FBE是一种优秀的防腐层，由于它易损伤，在下沟前修补并小心施工，以最大限度地减少损伤是极为有益的。管道防腐层技术发展历史（2）技术贴之3LPE早在20世纪60年代，德国及欧洲大陆就开始使用挤塑PE防腐层，而在美国则使用FBE，把PE限制在小口径管子上。当欧洲人发现PE的屏蔽影响时，不得不重新认识PE防腐层，从而发展了多层结构的理论。用两种很重要的原材料生产现代高质量的防腐层，就其化学特性来说，PE和环氧是两种具有对立特性的材料，环氧是极性材料，PE是非极性材料，各自都有自己的一定限度的理想性能，如环氧的极性基因与钢材表面有较

7、强的黏结力；另一方面，非极性的热塑性材料可以提供高电阻、高强度，并可防止极性分子的浸润（即溶胀）。多层理论的出发点是把防蚀和力学性能的功能分开考虑环氧：防蚀；对钢表面的黏结。胶黏剂/PE层：抗冲击；高电阻；防水；耐磨；耐老化。德国率先生产出挤塑PE防腐层，用以取代沥青防腐层。但在后来的调查中发现，PE层下仍有腐蚀，分析其原因是PE对钢的黏结力不强，一旦有了剥离，由于其阴极屏蔽，使得阴极保护失去作用。也就是说，作为管道防腐层不能只要机械强度，还得要防蚀功能，