張新華

(中國石化集團(tuán)勝利石油管理局供水公司,山東東營 257061)

玻璃鋼管道內(nèi)防腐技術(shù)應(yīng)用前景

張新華

(中國石化集團(tuán)勝利石油管理局供水公司,山東東營 257061)

埋地管道的腐蝕是影響油田地面工程安全運(yùn)行的重要因素之一,玻璃鋼材質(zhì)的非金屬特性根除了腐蝕環(huán)境的形成,杜絕了管道腐蝕穿孔事件的發(fā)生機(jī)率,大大延長了管線的使用壽命,通過近幾年的對這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐,玻璃鋼卓越的水力特性和抗腐蝕能力得到了充分的展示,取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益,具有廣泛的應(yīng)用前景。

玻璃鋼內(nèi)襯 防腐性能好 效益長遠(yuǎn)

防腐層對于埋地金屬管道的壽命來說是至關(guān)重要的，同樣材質(zhì)的管道，有的埋在地下幾十年而不腐蝕，有的幾年就發(fā)生泄露，就是因?yàn)樗鼈儾捎昧瞬煌膬?nèi)防腐層。目前供水管線采用的管材有金屬、非金屬，非金屬管材在使用中，容易遭到破壞，增加了維修成本并影響了用戶的使用質(zhì)量。金屬管材不易遭受外力破壞，但年限長了容易腐蝕穿孔，造成二次污染。目前公司常采用的內(nèi)防腐做法有8701環(huán)氧樹脂內(nèi)防涂料和水泥砂漿內(nèi)襯，但從使用效果來看，水泥砂漿的抗?jié)B性能差易結(jié)垢、8701內(nèi)防涂料抗水流沖擊性能差，難以確保防腐效果，而玻璃鋼卓越的水力特性和抗腐蝕性能解決了以上兩個技術(shù)難題。

1 常規(guī)的內(nèi)防腐做法與利弊分析

1.1 水泥砂漿內(nèi)襯防腐

要延長管線的使用壽命，鑄鐵管或鋼管內(nèi)壁必須進(jìn)行防腐處理，常用的方法有內(nèi)襯水泥砂漿和環(huán)氧涂料等。水泥砂漿是歷史最悠久的管道內(nèi)襯，目前仍在飲用水行業(yè)大量應(yīng)用，但存在以下問題：

(1)應(yīng)力收縮后易開裂，表面缺陷(如砂穴、空鼓)較多，這將會使接觸鋼筒面砼混凝土中的堿析出，最終導(dǎo)致鋼筒銹蝕，管材報(bào)廢。(2)水泥砂漿襯里會造成溶解性物質(zhì)含量的提高，硬度發(fā)生變化，NH3析出，導(dǎo)致水質(zhì)堿化；(3)水的不穩(wěn)定性也會影響水泥沙漿，當(dāng)水中CO2超平衡濃度達(dá)到7mg/L會導(dǎo)致砂漿受損，砂粒流失，影響水質(zhì)。(4)水泥砂漿襯里表面粗糙，水力摩擦阻力大，影響輸水效率。(5)管材綜合重量較大，不便運(yùn)輸，安裝時(shí)也很困難。(6)管材不易保存。如購置的管材值于工地等待安裝時(shí)，需定期養(yǎng)護(hù)，用水噴灑表面，否則，會使砂漿與混凝土干裂，使管材質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，甚至報(bào)廢。

1.2 各種防腐涂料

涂料防腐發(fā)展于80年代，多采用環(huán)氧樹脂，或加以改性，利用環(huán)氧樹脂粘接力強(qiáng)、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)解決防腐問題。類型多樣，比如：防腐蝕環(huán)氧粉末涂料、環(huán)氧玻璃鱗片、H87環(huán)氧耐溫涂料、8701環(huán)氧樹脂涂料等。涂料防腐施工速度快，防腐效果明顯。但由于涂層較薄，而且涂層與鋼管的熱膨脹、收縮率差距較大，因此涂層的完整連續(xù)性難以保證，尤其是鋼管連接、焊縫等結(jié)合部位，這也成為涂料防腐難以克服的障礙。

2 玻璃鋼內(nèi)襯防腐

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式

圖1

(1)基材；主要指表面需要防腐的材料，這里指鋼管內(nèi)壁，基材的質(zhì)量狀況和材質(zhì)決定防腐粘接材料的選型和玻璃鋼防腐的質(zhì)量。(2)過渡粘結(jié)層(底漆)；主要用于玻璃鋼與基材的粘接、加強(qiáng)附著力，保證玻璃鋼與基材之間的剪切強(qiáng)度，常用材料有食品級樹脂加入白炭黑。(3)玻璃鋼增強(qiáng)層(三氈三布)；主要用于玻璃鋼防腐層的增強(qiáng)和防滲漏的作用，提高玻璃鋼防腐層的力學(xué)性能，保證滿足現(xiàn)場工況應(yīng)力、應(yīng)變要求。同時(shí)加強(qiáng)玻璃鋼防腐層的防滲漏性能。(4)外保護(hù)層；主要用于抵抗外界環(huán)境及介質(zhì)作用，通常由防滲層、富樹脂層組成。起到防腐蝕、防滲漏提高水力特性作用(如圖1)。

表1

2.2 產(chǎn)品特性

玻璃鋼內(nèi)防腐的組成材料是玻璃鋼，具有玻璃鋼的所有優(yōu)點(diǎn)，通過科學(xué)合理的選材、工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)，玻璃鋼防腐的特點(diǎn)如下：

(1)抗沖擊性能優(yōu)良：玻璃鋼的強(qiáng)度高于鋼管球墨鑄鐵和混凝土，比強(qiáng)度大約是鋼的3倍，球墨鑄鐵的10倍，混凝土的25倍；落錘重量1.5kg在沖擊高度1600mm下不損壞。(2)耐化學(xué)腐蝕：通過合理的原材料選型和科學(xué)的厚度設(shè)計(jì)，玻璃鋼防腐在酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑環(huán)境中能長期使用，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。尤其是水對玻璃鋼的腐蝕幾乎為零，耐腐蝕性能良好。不需象金屬材料管道那樣采用嚴(yán)格的內(nèi)外涂層或陰極保護(hù)，在使用期限內(nèi)基本不需保護(hù)。(3)具有良好的保溫性能：由于玻璃鋼產(chǎn)品是由高分子材料和增強(qiáng)材料復(fù)合而成，具有導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)；，只有金屬的1/100～1/1000，是優(yōu)良的絕熱材料，夏季能保證水體恒溫運(yùn)行，避免微生物的滋生。(4)熱膨脹系數(shù)?。河捎诓Ａт摕崤蛎浵禂?shù)小(2.0×10-5/℃)，能更好的粘附于基層。(5)輕質(zhì)高強(qiáng)安裝簡便：比重僅為混凝土的2/3；所以相比而言綜合重量輕。因此，裝卸方便，易于安裝。(6)施工工藝性能優(yōu)良：玻璃鋼在固化成型前，由于樹脂的流動性，可以采用不同的成型方法，方便地加工成所需要的形狀；這一特點(diǎn)最適合大型、整體和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備施工要求，根據(jù)環(huán)境情況可以現(xiàn)場施工。(7)水力特性優(yōu)良：玻璃鋼管具有光滑的內(nèi)表面，水流摩阻系數(shù)小。玻璃鋼管的粗糙系數(shù)只有0.0053～0.0084，而混凝土管是0.013～0.014，相差55%～164%。在相當(dāng)流量和相同的可利用水利條件下可以減小管徑，從而可節(jié)省投資。在相當(dāng)流量和相同管徑條件下可以節(jié)省泵的功率和能源20%以上，節(jié)省揚(yáng)程，減少運(yùn)行能耗。(8)物理性能優(yōu)良：附著力好，不開裂，不結(jié)垢，水質(zhì)不會被水中的微生物污染或氧化生銹，不產(chǎn)生二次污染，能保證永久性輸水量和水質(zhì)潔凈度不變。

3 施工標(biāo)準(zhǔn)

(1)HGJ 229—91《產(chǎn)業(yè)裝備、管道防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》；(2)GB 50212—91《修建防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》。

4 玻璃鋼內(nèi)防施工技術(shù)要求

4.1 基材表面預(yù)處理

(1)清除鋼管內(nèi)外表面的焊渣、毛刺、油脂和污垢等附著物。(2)利用噴射石英砂或磨光機(jī)將鋼管表面的銹斑打掉，不能有殘留部分。除銹后對鋼管表面露出的缺陷進(jìn)行處理，附著表面的灰塵、磨料應(yīng)清除干凈，鋼管表面保持干燥。

4.2 防腐:防腐材料用樹脂采用樹脂添加白炭黑攪拌均勻而成

(1)涂過度粘結(jié)層(底漆)；內(nèi)防采用食品級樹脂加入白炭黑(增加粘度、加強(qiáng)附著力)，均勻涂刷在鋼管內(nèi)表面，不得有漏涂凝塊和流掛等缺陷。(2)做防腐增強(qiáng)層(使用短切氈和玻璃布等材料)，采用手糊法進(jìn)行防腐。(3)貼氈，將配制好的樹脂利用壓輥均勻涂刷在鋼管內(nèi)表面，將短切氈鋪襯到鋼管內(nèi)表面，鋪層時(shí)要貼緊，充分浸透樹脂，趕盡氣泡，壓邊寬度20mm—30mm為宜；檢查樹脂浸透情況，有無氣泡、毛刺，內(nèi)襯短切氈完全固化后進(jìn)行修整，整體打磨找平后進(jìn)行貼布。(4)貼布(強(qiáng)度層)，將配制好的樹脂用壓輥均勻涂刷在找平后的內(nèi)表面層后鋪襯玻璃布，玻璃布要貼緊，充分浸透趕盡氣泡，完全固化后進(jìn)行修整。(5)工序如上所示，共計(jì)為三層氈、三層布相間疊加鋪覆，防腐層厚度達(dá)到5mm，完全固化后進(jìn)行修整，修整完畢后，做外保護(hù)層。(6)外保護(hù)層為富樹脂層，將配制好的樹脂均勻涂刷在外表層上，不得有漏涂、氣泡。

5 施工現(xiàn)場注意事項(xiàng)

(1)防腐后鋼管吊裝時(shí)使用尼龍吊帶進(jìn)行起吊，嚴(yán)禁使用掛鉤起吊以免劃傷防腐層。(2)防腐后鋼管放置應(yīng)遠(yuǎn)離火源。(3)玻璃鋼內(nèi)防腐施工為人工糊制，所以只局限于DN700以上鋼管內(nèi)防。(4)鋼管子接口處的內(nèi)防腐應(yīng)在回填土前和焊縫驗(yàn)收合格后迅速進(jìn)行。

6 各種內(nèi)防腐層分析匯總表(表1)

7 玻璃鋼防腐的應(yīng)用

通過對玻璃鋼內(nèi)防腐工藝的充分認(rèn)識，近幾年我們也進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，例如：辛安至耿井DN1600(穿越廣利河及耿井水庫段)管線改造工程，原設(shè)計(jì)是將原有管線報(bào)廢，重新設(shè)置、新建管線。通過對原有管線內(nèi)防腐和管身腐蝕現(xiàn)狀的認(rèn)真分析研究，得出原有管線還有回收利用價(jià)值，只需要重新內(nèi)防腐就可投產(chǎn)運(yùn)行的結(jié)論。由于玻璃鋼內(nèi)防腐具有現(xiàn)場操作性簡便，粘結(jié)性強(qiáng)，凝結(jié)固化時(shí)間較短等特性，我們采用了玻璃鋼內(nèi)防腐工藝進(jìn)行內(nèi)防腐施工，使得該工程在市政府要求的時(shí)間內(nèi)提前完成，為公司樹立了良好形象。

8 結(jié)語

玻璃鋼內(nèi)防腐工藝的實(shí)施在工程實(shí)踐中取得了成功，達(dá)到了預(yù)期目的，增強(qiáng)了管線抗腐蝕能力，延長了管線的使用壽命， 采用該工藝至少可延長鋼管使用壽命30年，可避免大量的原材料浪

費(fèi)和重復(fù)建設(shè)，具有長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，值得在工程建設(shè)領(lǐng)域進(jìn)一步推廣應(yīng)用。