戴世玉 任帥民 張 馳

1，山東中油天然氣股份有限公司

2，沈陽(yáng)輸油氣分公司

3，沈陽(yáng)音樂(lè)學(xué)院

輸油管道防腐技術(shù)現(xiàn)狀與展望

戴世玉1任帥民2張 馳3

1，山東中油天然氣股份有限公司

2，沈陽(yáng)輸油氣分公司

3，沈陽(yáng)音樂(lè)學(xué)院

輸油管道防腐蝕技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的防腐蝕材料和技術(shù)，但是這一問(wèn)題并未得到根本性的解決。本文簡(jiǎn)述了輸油管道常用的幾種外防腐方法，闡述了目前我國(guó)輸油管道涂層防腐技術(shù)的現(xiàn)狀，且對(duì)防腐技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究做了展望。本文對(duì)我國(guó)輸油管道技術(shù)的發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

埋地管道；防腐技術(shù)；涂層；現(xiàn)狀

引言

埋地后的鋼制管道會(huì)受到自然環(huán)境的腐蝕和破壞，為有效避免這一情況的發(fā)生，通常采用外防腐層和陰極保護(hù)的方法對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)。埋地鋼質(zhì)管道外覆蓋層(外防腐層)的作用是將鋼質(zhì)管道表面與周圍環(huán)境隔離絕緣, 以達(dá)到抑制腐蝕的目的。陰極保護(hù)是通過(guò)降低腐蝕電位, 達(dá)到電化學(xué)保護(hù)的目的，目前這兩種技術(shù)并非單獨(dú)應(yīng)用，而是相互結(jié)合，互補(bǔ)優(yōu)缺。

1 管道防腐現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)輸油氣管道大多采用防腐涂層和外加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)，其目的就是使管道與自然環(huán)境相隔離。

1.1 常用外防腐層

1）瀝青防腐層

瀝青防腐層是將玻璃纖維布經(jīng)石油瀝青浸潤(rùn)后，纏繞在輸油管道外壁而形成的防腐層, 是我國(guó)70年代應(yīng)用最廣的防腐層材料,其主要優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、原材料廣泛、價(jià)格低廉,缺點(diǎn)是耐溫等級(jí)低、易吸水而引起破壞，而且容易被深根植物破壞，造成防腐層失效，其最佳使用溫度為-20℃～70℃, 使用壽命為10～20年。

2）熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層

熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層最早于1961年由美國(guó)開(kāi)發(fā)成功并應(yīng)用于管道防腐工程，之后在許多國(guó)家得到進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。由于熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層與鋼管表面黏結(jié)力強(qiáng)、耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕性能、耐溫性能等都比較好，抗腐蝕性、耐陰極剝離性、耐老化性、耐土壤應(yīng)力等性能也很好，使用溫度范圍寬(普通熔結(jié)環(huán)氧粉末為-30℃～100℃，成為國(guó)內(nèi)外管道內(nèi)外防腐涂層技術(shù)的主要體系之一[1]。但由于涂層較?。?.3mm～0.5mm），抗尖銳物沖擊力較差，易被沖擊損壞，不適合于石方段，適合于大部分土壤環(huán)境和定向鉆穿越黏質(zhì)土壤。

3）聚乙烯膠帶防腐層

聚乙烯膠帶的主要優(yōu)點(diǎn)是絕緣電阻高、抗雜散電流性好、施工方便, 主要缺點(diǎn)是螺旋形搭接縫長(zhǎng), 易在搭接處產(chǎn)生黏結(jié)失效而形成腐蝕介質(zhì)滲入。

4）3 PE防腐層

3PE防腐層的全稱為熔結(jié)環(huán)氧/擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防護(hù)層，結(jié)構(gòu)由以下三層組成：底層為熔結(jié)環(huán)氧(60～80μm)；中間層為膠粘劑(170～250μm)；面層為擠塑聚乙烯(約2mm)。防護(hù)層總厚度大于2.2～2.9mm。在三層結(jié)構(gòu)中，底層的主要作用是：形成涂膜并黏結(jié)在鋼鐵表面，它具有很好的抗陰極剝離性能和抗化學(xué)腐蝕性能；中間層為共聚物黏結(jié)劑，其主要成分是聚烯烴，目前常用乙烯基共聚物膠粘劑，其極性部分官能團(tuán)會(huì)與底層的環(huán)氧底漆環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而緊固黏結(jié)中間層與底層；聚乙烯面層的主要作用是：機(jī)械保護(hù)與防腐。3PE防腐層綜合了環(huán)氧涂層和擠壓聚乙烯兩種防腐層的優(yōu)良性質(zhì)，將擠壓聚乙烯防腐層的機(jī)械保護(hù)特性，與環(huán)氧涂層的界面特性和耐化學(xué)特性等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而顯著改善了各自的性能。因此作為埋地管線的外防護(hù)層是非常優(yōu)越的。據(jù)有關(guān)資料介紹，三層PE可使埋地管道的壽命達(dá)到 50年，目前，在國(guó)際上被認(rèn)為是最先進(jìn)的管道外防腐技術(shù)。

5）高性能復(fù)合涂層技術(shù)（HPCC）

這種涂層，國(guó)內(nèi)尚無(wú)使用。但是逐漸會(huì)取代單層FBE或3LPE，使用這種涂層，殘余應(yīng)力小，剝離減少。一般在焊接收縮與連接處易出現(xiàn)小孔，容易產(chǎn)生涂層剝離。但是新型的涂層采用的是粉末，無(wú)此顧慮。厚度只需1.5mm就可以達(dá)到傳統(tǒng)防腐層3mm的效用。HPCC抗腐蝕性能增強(qiáng)，在北美已經(jīng)用于25個(gè)管道工程上，最長(zhǎng)的管線達(dá)到800公里[3]。

1.2 管道內(nèi)防腐層

管道內(nèi)壁防腐亦是管道防腐的重要組成部分，目前國(guó)內(nèi)采取的主要措施是采取管道內(nèi)壁加設(shè)涂層的方法進(jìn)行防腐。按管道的不同功能、介質(zhì)的類型選擇恰當(dāng)?shù)耐繉?，?duì)較少管道內(nèi)壁粗糙度，降低水力阻力起到了重要作用。

目前常用內(nèi)涂層：

1）環(huán)氧粉末涂層

所謂環(huán)氧粉末[4]是一種熱固體粉末，特點(diǎn)是適用溫度廣、化學(xué)穩(wěn)定性好，它的熔化溫度為180℃， 特點(diǎn)是耐酸堿性能較強(qiáng)，使用性能優(yōu)越，在流體溫度小于100℃時(shí)，其固化性與流體溫度成正比例增長(zhǎng)。其噴涂原理為：利用高壓靜電電場(chǎng)原理，將環(huán)氧粉末噴涂在管道內(nèi)壁上。此方法既能提高整條管線的防腐效果 也是提高經(jīng)濟(jì)效益和優(yōu)化施工方案的一項(xiàng)重要措施。

2）聚氨酯聚合物涂層

該方法是近幾年國(guó)內(nèi)新興的一種管道內(nèi)壁防腐技術(shù)。以改性后的聚氨酯聚合物為防腐材料，以石英粉作為填料，將二者混合并加熱至80℃～120℃后進(jìn)行真空脫氣處理。將管道內(nèi)壁除銹后，加熱至上述同等溫度，之后，將處理過(guò)的物料導(dǎo)入金屬管道內(nèi)，兩端封嚴(yán)，以每分鐘不超過(guò)100圈的速度旋轉(zhuǎn)使物料均勻地涂在管道內(nèi)壁上，直至表面不流動(dòng)為止，然后固化1至12小時(shí)。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以控制防腐層厚度，可以根據(jù)管道使用年限要求，對(duì)防腐層厚度進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，其計(jì)算方法為：每平方米浸1毫米厚，需要聚氨酯聚合物1.15公斤，按所需涂層厚度，相應(yīng)增加原料即可進(jìn)行涂層厚度調(diào)節(jié)。

1.3 外加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)

目前該方法在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，其原理是使管道陰極化，避免管道本身失去電子而被腐蝕。其特點(diǎn)是保護(hù)距離長(zhǎng)，可控性強(qiáng)，根據(jù)管道腐蝕情況可以調(diào)節(jié)電流輸出大小。

該技術(shù)現(xiàn)已成型，中國(guó)石油、中國(guó)石化大型國(guó)有企業(yè)多采用該技術(shù)進(jìn)行管道防腐[5]，使用中須采用恒電位儀對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變管道上的保護(hù)電流，其接線圖如下：

圖1 恒電位儀接線圖

2 防腐技術(shù)展望

綜上所述，輸油管道防腐技術(shù)雖然有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是仍然存在一些弊端，筆者認(rèn)為在今后應(yīng)加大以下幾方面的研究：

1)、加大新型防腐層的研究，例如上述HPCC防腐材料的研究。

2)、埋地管道防腐層修復(fù)技術(shù)，須進(jìn)一步完善防腐層修復(fù)材料、修復(fù)工藝、修復(fù)機(jī)具和修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。

3)、在役管道防腐檢測(cè)技術(shù)，主要針對(duì)地面檢測(cè)技術(shù)的研究。

4)、針對(duì)劣質(zhì)輸送介質(zhì)，新型輸送管材的研究。特別是近幾年我國(guó)加大了原油的引進(jìn)，針對(duì)這方面的研究仍然較少。

[1] 王林平,陸梅,楊全安等.長(zhǎng)慶油田油水井套管防腐技術(shù)綜述[J]. 中國(guó)石油和化工, 2008

[2] 王曉明,馮艷艷.淺議天然氣輸送管道的腐蝕及防護(hù)技術(shù)[J].中國(guó)集體經(jīng)濟(jì), 2005, 8(167)。

[3] 戚愛(ài)華.我國(guó)油氣管道運(yùn)輸發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題分析[J].管道論壇，2009,12

[4] 趙文德.石油天然氣管道的防腐與防護(hù)[J].化學(xué)工程與裝備,2009,07

[5] 祝紅霞.石油儲(chǔ)罐腐蝕環(huán)境與防護(hù)涂料分析[J].商業(yè)文化，2008,07

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.080

戴世玉：畢業(yè)于沈陽(yáng)理工大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)主要研究方向：管道防腐技術(shù)。