陳卓

（重慶燃氣集團股份有限公司物資分公司，重慶 400020）

0 引言

我國每年因埋地鋼質(zhì)管道腐蝕導致的燃氣泄漏事故頻發(fā)，燃氣管道腐蝕不僅造成了巨大的經(jīng)濟損失，還對環(huán)境和人民生命安全構成了嚴重威脅。2021 年6 月13 日發(fā)生在湖北十堰的燃氣爆炸事故，造成26 人死亡，138 人受傷，其中重傷37 人，直接經(jīng)濟損失約5395.41 萬元，主要原因就是天然氣管道的嚴重腐蝕破裂。燃氣埋地鋼制管道的腐蝕問題會加速管道材料的損耗，從而嚴重影響了管道的輸送效率和使用壽命，增加維修和更換的成本，因此十分有必要對管道防腐進行質(zhì)量管控。

1 埋地管道外腐蝕原因

接觸的土壤環(huán)境是管道外部的腐蝕的主要因素。影響土壤對鋼管腐蝕程度的常見腐蝕性指標包括但不限于：土壤的性質(zhì)、鹽含量、濕度、pH 等。土壤常見腐蝕性指標如表1 所示[1]。

表1 土壤常見腐蝕性指標

本文主要討論通過防腐涂層及質(zhì)量管控途徑實現(xiàn)埋地管道外防腐的方法。

2 常見防腐層結(jié)構、性能比較

目前國內(nèi)輸油、輸氣（長輸）及城鎮(zhèn)燃氣管道工程建設所使用的鋼質(zhì)管道防腐涂層類型很多，主要有石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、環(huán)氧樹脂涂層、聚烯烴膠粘帶、擠壓聚乙烯防腐層等管道防腐涂層技術。

2.1 石油瀝青

石油瀝青防腐層是我國最早使用的防腐材料之一，自1950 年代從前蘇聯(lián)引進，其主要由石油瀝青、玻璃布、塑料膜、底漆組成。石油瀝青防腐層結(jié)構及厚度如表2 所示[2]。

表2 石油瀝青防腐層結(jié)構及厚度

石油瀝青防腐層成本低廉，技術成熟，但埋地管道工程的實踐表明：該防腐層存在吸水率高、機械強度差、易受細菌腐蝕等缺點，且低溫下韌性較差。因此該防腐層主要用于國內(nèi)早期的長輸管線和市政干線，目前新建管道已很少應用該防腐層，主要用于一些原來已采用瀝青防腐在役燃氣管道的修復。

2.2 環(huán)氧煤瀝青

環(huán)氧煤瀝青防腐涂料是一種冷涂型涂料，自1960年代國外開始廣泛應用，而國內(nèi)則于1978 年開始使用。其主要成分是環(huán)氧樹脂和煤瀝青，同時還包含填料、顏料和稀釋劑等，形成了一種雙組分的防腐蝕涂料。環(huán)氧煤瀝青防腐涂料綜合了煤焦瀝青和環(huán)氧樹脂的優(yōu)勢，不僅成本低廉，而且施工方便，具有耐磨性能好、耐腐蝕性能好、機械強度高等優(yōu)良特性。標準規(guī)定的環(huán)氧煤瀝青防腐涂料結(jié)構及厚度如表3 所示[3]。

表3 環(huán)氧煤瀝青防腐涂料結(jié)構及厚度

近年來，為了提高涂層的性能，有時會選擇在傳統(tǒng)環(huán)氧煤瀝青涂料的基礎上加入氯磺化聚乙烯橡膠、云母氧化鐵等耐腐蝕填料或其他添加劑以制備成雙組分長效防腐涂料，在施工前根據(jù)涂料供應商的要求混合攪均。盡管環(huán)氧煤瀝青防腐層有許多優(yōu)點，但其抗沖擊性能較差（該防腐層較?。Ｔ谶\輸和施工過程中應特別注意保護防腐層，避免損壞。另外，環(huán)氧煤瀝青的固化和實干時間較長，這可能會導致施工周期過長，因此在工程工期緊急情況下不適合用于埋地管道的防腐。

2.3 環(huán)氧樹脂涂層

環(huán)氧樹脂涂層防腐涂層的發(fā)展歷史可追溯到20世紀80 年代，主要成分是由環(huán)氧樹脂和固化劑組成的固體粉末涂料。涂層結(jié)構主要包括單層和雙層兩種類型。在防腐施工工藝方面，通常采用熱噴涂工藝方法將環(huán)氧粉末噴涂覆在管道表面，在噴涂過程中，需要對鋼管表面進行噴砂除銹、空氣吹掃、加熱。這種熱噴涂技術可以使環(huán)氧粉末與鋼管表面緊密黏結(jié)，形成均勻的涂層，還可以填充和覆蓋鋼管表面的凹凸部分，提高涂層的整體質(zhì)量和耐腐蝕性能。埋地管道常見的環(huán)氧樹脂涂層防腐層等級和厚度如表4 所示[4]。

表4 環(huán)氧樹脂涂層防腐層等級和厚度

除了優(yōu)越的黏結(jié)性，熔結(jié)環(huán)氧涂層具有抗土壤應力，抗沖擊，抗彎曲，抗陰極剝離等優(yōu)良性能，同時使用壽命較長，同時具有較長的使用壽命，被廣泛應用于油氣輸送管道、長輸及城鎮(zhèn)燃氣管道等領域的防腐保護中，是近年來使用最多的防腐涂層之一。

2.4 聚烯烴膠粘帶

聚烯烴膠粘帶防腐層，又稱冷纏膠帶，是一種常用的管道防腐涂層，主要有聚乙烯膠粘帶防腐層和聚丙烯膠粘帶防腐層兩種類型，一般由底漆、內(nèi)帶和外保護帶組成。底漆用于提供良好的附著力。內(nèi)帶和外保護帶能夠有效地抵御腐蝕介質(zhì)的侵蝕，同時減輕機械損傷。聚烯烴膠粘帶防腐層等級和厚度如表5 所示[5]。

表5 聚烯烴膠粘帶防腐層等級和厚度

聚烯烴膠粘帶防腐層施工方便，性價比高，具有良好的絕緣性能、耐沖擊性能，但其耐老化性能差、機械強度低，適用于現(xiàn)場施工或防腐要求較低且工程預算有限的項目，例如，管徑在200mm 以下的小口徑管道或者臨時的局部防腐蝕。

2.5 擠壓聚乙烯防腐層

擠壓聚乙烯防腐層是一種常用的鋼質(zhì)管道防腐涂層，其結(jié)構可以分為兩層結(jié)構和三層結(jié)構兩種類型。兩層結(jié)構由膠粘劑底層和聚乙烯外層組成，適用于腐蝕要求一般的環(huán)境；三層結(jié)構增加了環(huán)氧粉末底層，膠粘劑作為中間層和聚乙烯外層一起組成了簡稱3PE 的防腐結(jié)構，不僅具有優(yōu)異的綜合性能，而且能夠應對各種復雜的土壤環(huán)境。擠壓聚乙烯防腐層等級和厚度如表6所示[6]。

表6 擠壓聚乙烯防腐層等級和厚度

復合結(jié)構的設計是3PE 結(jié)構的優(yōu)勢，環(huán)氧粉末底層可以增強與管道的黏結(jié)性，膠粘劑中間層則起到連接底層和外層的作用，并提高整體的機械強度，聚乙烯外層具有較好的耐化學腐蝕性能和絕緣性能。3PE 的復合結(jié)構共同作用，相互補充，其絕緣性能、綜合力學性能、化學穩(wěn)定性等方面均非常優(yōu)良，此種防腐工藝須在防腐廠加工預制，防腐質(zhì)量有保障，其防腐綜合成本價格一般為每平方米70～75 元?？傮w而言，三層PE 涂層在防腐涂層行業(yè)領域占據(jù)著極大優(yōu)勢地位，且還在不斷擴大市場份額。

2.6 綜合比較

根據(jù)上述描述，可以進一步比較這5 種不同的外防腐涂層：石油瀝青防腐層成本低廉，技術成熟，但吸水率高、熱穩(wěn)定性差，對防腐環(huán)境有要求，因此目前主要用于一些在役瀝青防腐管道的修復；環(huán)氧煤瀝青工藝成熟、穩(wěn)定性較好，被廣泛運用于長輸管線；冷纏膠粘帶施工簡單、成本低廉，適用于現(xiàn)場防腐施工方便且對防腐要求較低的工程項目；環(huán)氧樹脂涂層具有優(yōu)良的防腐性能，適用于對耐腐蝕要求較高的場合；擠壓聚乙烯防腐層同樣具有優(yōu)異的防腐性能和使用壽命較長，但其造價較高且需要預制，具有很高的市場占有率。外防腐涂層的比較如表7 所示。

表7 外防腐涂層的比較

3 建設、驗收和運維的質(zhì)量控制途徑

埋地管道一旦發(fā)生腐蝕穿孔，將會導致管道停輸，從而造成停產(chǎn)損失和泄漏損失，甚至可能產(chǎn)生重大的生產(chǎn)安全事故。如果涉及公路、鐵路的開挖和民用建筑的搬遷，經(jīng)濟損失將會更加巨大。根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對埋地管線進行停產(chǎn)修復所需的費用通常占到整個前期投入的60%左右。在嚴重腐蝕的情況下，甚至需要重新建設一條新的管線。

因此，從全生命周期成本的角度考慮，燃氣管道防腐，不僅應該注重防腐材料的選擇，還應該重視施工、驗收以及后期運行和維護的質(zhì)量管控。通過對現(xiàn)有工程進行質(zhì)量監(jiān)督抽查，發(fā)現(xiàn)管理工作仍有許多值得優(yōu)化的地方，主要體現(xiàn)在以下方面。

首先，施工單位重視度不夠，未能按照安全技術規(guī)范及標準要求做好技術資料和技術人員準備。其次，防腐管在防腐補口補傷、下溝及回填等工序中，現(xiàn)場未嚴格按照安全技術規(guī)范、標準進行施工，現(xiàn)場實際質(zhì)量難以滿足防腐要求。此外，管理單位制定的管線巡檢計劃不合理，巡檢周期較長，或巡檢不到位，甚至未開展管道防腐層破損點定期檢測，難以及時發(fā)現(xiàn)管道破損點并修復。

針對上述問題，可以采取以下質(zhì)量控制途徑進行優(yōu)化。

（1）在建設階段，提高施工單位的重視度，加強對其管理和監(jiān)督力度。施工單位應建立健全質(zhì)量管理體系，并配備防腐專職質(zhì)量管理人員負責施工質(zhì)量管理工作，對進場防腐成品管進行取樣送檢、電火花檢測，同時做好安裝過程補口補傷防腐施工工藝，對其關鍵防腐工序進行電火花檢測、保存好施工相關文件，確保施工過程可追溯性。

（2）在驗收階段，采用國家行業(yè)標準規(guī)范對管道防腐進行PCM 檢測，焊縫的防腐層補口往往是管道防腐蝕的薄弱點。驗收時首先應進行外觀檢查，檢查有沒有燒傷、褶皺、氣泡、裂縫等；然后利用電火花測漏儀檢測補口位置，無擊穿報警為合格。

（3）在運維階段，管理單位應加強對管道防腐的巡檢工作，合理安排防腐管線的定期檢測及其完整性管理，針對老舊管道和重點區(qū)域，應縮短其巡檢周期、加強防控，及時發(fā)現(xiàn)管道防腐破損點并修復。

4 結(jié)語

（1）石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、環(huán)氧樹脂涂層、聚烯烴膠粘帶、擠壓聚乙烯防腐層是常見的埋地鋼質(zhì)管道外防腐涂層，其結(jié)構、性能和適用場所都有各自的特點；防腐材料的選擇應根據(jù)項目的土壤環(huán)境、工程預算、防腐要求以及后期巡檢維護、老舊改造周期等綜合因素決定。

（2）在埋地鋼質(zhì)管道防腐中，除了選擇合適的防腐材料外，管理工作也是影響管道實際防腐效果的重要因素，在建設、驗收、運維階段，通過合理的質(zhì)量管控途徑可以有效延長防腐層使用壽命，降低管道防腐的全生命周期成本。