王洪鈞，雷健，劉杰，孔吉民，宋小龍

(1. 國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西氣東輸公司銀川輸氣分公司，寧夏 銀川 750001；2.四川德源管道科技股份有限公司，四川 成都 610041)

1 引言

埋地管道外防腐層主要分為管體和焊口兩個(gè)部分，管體防腐層目前大多采用3LPE在工廠預(yù)制，而焊口防腐層只能在現(xiàn)場(chǎng)安裝，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣，導(dǎo)致防腐層質(zhì)量下降。根據(jù)近幾年的數(shù)據(jù)，腐蝕大多發(fā)生在焊口位置，并且因焊口腐蝕導(dǎo)致管道失效的比例也遠(yuǎn)高于管體，也就是說(shuō)，焊口防腐層質(zhì)量決定了管線的耐腐蝕壽命。目前國(guó)內(nèi)多采用帶環(huán)氧底漆的三層輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶(套)作為新建管線的補(bǔ)口防腐層，但根據(jù)近幾年對(duì)聚乙烯熱收縮帶(套)的現(xiàn)場(chǎng)打開驗(yàn)證情況，發(fā)現(xiàn)不同程度的帶下積水、帶下腐蝕等情況，同時(shí)聚乙烯是一種高度電絕緣材料，對(duì)陰極保護(hù)電流有屏蔽作用，導(dǎo)致管道焊口位置發(fā)生嚴(yán)重銹蝕[1]。因此，在管線防腐層修復(fù)工程中選用防腐效果優(yōu)異、防腐年限長(zhǎng)的補(bǔ)口防腐結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。近年來(lái)，隨著粘彈體防腐材料在國(guó)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，粘彈體防腐膠帶+外護(hù)帶也成為補(bǔ)口防腐層結(jié)構(gòu)之一。

2 粘彈體防腐材料應(yīng)用研究

粘彈體防腐材料憑借其優(yōu)異的防水密封性已在國(guó)內(nèi)埋地管道、法蘭、閥門等多種管線設(shè)施應(yīng)用，但由于粘彈體防腐材料是一種柔性防腐材料，需配合外保護(hù)帶使用，目前常用的外保護(hù)帶分為冷纏帶和熱縮帶兩種。

2.1 粘彈體防腐膠帶+冷纏帶

根據(jù)對(duì)某埋地管道粘彈體防腐膠帶+冷纏帶的調(diào)研情況，粘彈體防腐膠帶在長(zhǎng)期埋地環(huán)境下應(yīng)用長(zhǎng)達(dá)10年，其剝離強(qiáng)度達(dá)8 N/cm，覆蓋率100%，如圖1所示，滿足標(biāo)準(zhǔn)[2]要求，因此粘彈體防腐膠帶的長(zhǎng)期防腐密封性毋庸置疑。但冷纏帶在應(yīng)用過(guò)程中存在接頭剝離、翹邊現(xiàn)象，如圖2所示。

圖1 粘彈體防腐膠帶剝離測(cè)試

圖2 冷纏帶接頭起翹

通過(guò)對(duì)冷纏帶的研究及分析，目前埋地管道常用的聚乙烯冷纏帶和聚丙烯冷纏帶，其膠層都是由橡膠改性瀝青制成，粘接密封性差，溫度敏感性高，剝離強(qiáng)度隨溫度升高而顯著下降。由于冷纏帶其螺旋形搭接縫長(zhǎng)[3]，在埋地條件下因?yàn)橥寥赖闹亓σ约俺两底饔萌菀装l(fā)生褶皺、翹邊等現(xiàn)象，一旦形成腐蝕介質(zhì)滲入的通道以后便會(huì)加速膠層的老化，失去對(duì)粘彈體防腐膠帶的保護(hù)效果。

2.2 粘彈體防腐膠帶+熱縮帶

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的熱縮帶有熱熔膠型聚乙烯收縮帶(簡(jiǎn)稱熱熔膠熱縮帶)和壓敏膠型聚乙烯熱收縮帶(簡(jiǎn)稱壓敏膠熱縮帶)，熱熔膠熱縮帶使用丁基橡膠改性熱熔膠作為膠層，壓敏膠熱縮帶使用丁基橡膠改性壓敏膠作為膠層[4]。該兩種材料均采用中低密度聚乙烯作為基材，將膠層經(jīng)高溫涂敷至基材表面形成的一種防腐、外護(hù)一體化材料。

2.2.1 粘彈體防腐膠帶+熱熔膠熱縮帶

熱熔膠熱縮帶所使用的熱熔膠在熔融狀態(tài)下才具備良好的粘結(jié)性，根據(jù)那冀宇等的研究[5]，熱熔膠需要在160 ℃溫度下保持20 min方能達(dá)到良好的潤(rùn)濕能力。但是粘彈體防腐膠帶的應(yīng)用溫度為-45～70 ℃，因此熱熔膠的烘烤溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了粘彈體防腐膠帶的極限溫度，導(dǎo)致粘彈體防腐膠帶的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而失去粘彈體的特性。若烘烤時(shí)溫度低于該溫度則無(wú)法使熱熔膠完全熔融從而影響熱縮帶的粘結(jié)效果，使其與粘彈體防腐膠帶、PE防腐層搭接部位失粘、脫落，如圖3所示，失去對(duì)粘彈體防腐膠帶的保護(hù)效果。

圖3 熱熔膠熱縮帶剝離測(cè)試

2.2.2 粘彈體防腐膠帶+壓敏膠熱縮帶

近幾年開始應(yīng)用的壓敏膠熱縮帶是由聚異丁烯改性丁基橡膠制成的壓敏膠，常溫下具有初粘力，同時(shí)依靠熱收縮帶收縮時(shí)提供的壓力，使壓敏膠與管道緊密粘結(jié)，與熱熔膠相比，其優(yōu)點(diǎn)是使用時(shí)不必加熱至熔融狀態(tài)[6]。由于聚異丁烯是一種飽和度極低的非極性分子，其優(yōu)異的冷流特性和粘結(jié)性賦予壓敏膠熱縮帶自修復(fù)性和防水密封性，與粘彈體防腐膠帶配合使用形成雙重防腐。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，粘彈體防腐膠帶+壓敏膠熱縮帶防腐結(jié)構(gòu)在某長(zhǎng)輸天然氣埋地管道應(yīng)用一年以后進(jìn)行打開驗(yàn)證，在42～45 ℃溫度情況下，粘彈體防腐膠帶對(duì)鋼、PE防腐層的剝離強(qiáng)度均超過(guò)2 N/cm，覆蓋率達(dá)100%，而壓敏膠熱縮帶對(duì)PE防腐層的剝離強(qiáng)度達(dá)10 N/cm，并且呈內(nèi)聚破壞，如圖4所示，防腐層整體拆除后鋼管表面仍然呈現(xiàn)金屬光澤，如圖5所示。

圖4 粘彈體+壓敏帶剝離測(cè)試

圖5 防腐層剝離后外觀

3 結(jié)語(yǔ)

粘彈體防腐膠帶作為一種新型高分子防腐材料近幾年已在各個(gè)長(zhǎng)輸埋地管道中廣泛應(yīng)用，不僅具有優(yōu)異的冷流特性和防水密封性，而且擁有冷纏帶的使用便利性，在埋地管道現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口修復(fù)項(xiàng)目中擁有獨(dú)特的優(yōu)越性。

但是其較低的機(jī)械強(qiáng)度決定了必須配合外保護(hù)帶進(jìn)行使用?，F(xiàn)有的幾種外保護(hù)帶中，冷纏帶由于自身材料性能較差不適用作為補(bǔ)口修復(fù)外保護(hù)帶，熱熔膠熱縮帶由于施工工藝條件與粘彈體防腐膠帶性能不符，也不適合作為粘彈體補(bǔ)口修復(fù)外保護(hù)帶。而壓敏膠熱縮帶僅僅依靠輻射交聯(lián)聚乙烯基材的收縮作用不但能提高自身的防水密封性，同時(shí)還能為粘彈體防腐膠帶提供向內(nèi)的壓力，促進(jìn)粘彈體防腐膠帶的冷流作用和潤(rùn)濕作用，放大粘彈體防腐膠帶性能優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也彌補(bǔ)不足，因此粘彈體防腐膠帶+壓敏膠熱縮帶將成為埋地管道補(bǔ)口修復(fù)的最優(yōu)選擇。