陳卓

（重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司物資分公司，重慶 400020）

0 引言

我國(guó)每年因埋地鋼質(zhì)管道腐蝕導(dǎo)致的燃?xì)庑孤┦鹿暑l發(fā)，燃?xì)夤艿栏g不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還對(duì)環(huán)境和人民生命安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。2021 年6 月13 日發(fā)生在湖北十堰的燃?xì)獗ㄊ鹿?，造?6 人死亡，138 人受傷，其中重傷37 人，直接經(jīng)濟(jì)損失約5395.41 萬(wàn)元，主要原因就是天然氣管道的嚴(yán)重腐蝕破裂。燃?xì)饴竦劁撝乒艿赖母g問(wèn)題會(huì)加速管道材料的損耗，從而嚴(yán)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(duì)管道防腐進(jìn)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(duì)鋼管腐蝕程度的常見(jiàn)腐蝕性指標(biāo)包括但不限于：土壤的性質(zhì)、鹽含量、濕度、pH 等。土壤常見(jiàn)腐蝕性指標(biāo)如表1 所示[1]。

表1 土壤常見(jiàn)腐蝕性指標(biāo)

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

2 常見(jiàn)防腐層結(jié)構(gòu)、性能比較

目前國(guó)內(nèi)輸油、輸氣（長(zhǎng)輸）及城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿拦こ探ㄔO(shè)所使用的鋼質(zhì)管道防腐涂層類(lèi)型很多，主要有石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、環(huán)氧樹(shù)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(shù)。

2.1 石油瀝青

石油瀝青防腐層是我國(guó)最早使用的防腐材料之一，自1950 年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)，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(gòu)及厚度如表2 所示[2]。

表2 石油瀝青防腐層結(jié)構(gòu)及厚度

石油瀝青防腐層成本低廉，技術(shù)成熟，但埋地管道工程的實(shí)踐表明：該防腐層存在吸水率高、機(jī)械強(qiáng)度差、易受細(xì)菌腐蝕等缺點(diǎn)，且低溫下韌性較差。因此該防腐層主要用于國(guó)內(nèi)早期的長(zhǎng)輸管線和市政干線，目前新建管道已很少應(yīng)用該防腐層，主要用于一些原來(lái)已采用瀝青防腐在役燃?xì)夤艿赖男迯?fù)。

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(guó)外開(kāi)始廣泛應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)則于1978 年開(kāi)始使用。其主要成分是環(huán)氧樹(shù)脂和煤瀝青，同時(shí)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(shù)脂的優(yōu)勢(shì)，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(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)良特性。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)氧煤瀝青防腐涂料結(jié)構(gòu)及厚度如表3 所示[3]。

表3 環(huán)氧煤瀝青防腐涂料結(jié)構(gòu)及厚度

近年來(lái)，為了提高涂層的性能，有時(shí)會(huì)選擇在傳統(tǒng)環(huán)氧煤瀝青涂料的基礎(chǔ)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(zhǎng)效防腐涂料，在施工前根據(jù)涂料供應(yīng)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(diǎn)，但其抗沖擊性能較差（該防腐層較?。?。在運(yùn)輸和施工過(guò)程中應(yīng)特別注意保護(hù)防腐層，避免損壞。另外，環(huán)氧煤瀝青的固化和實(shí)干時(shí)間較長(zhǎng)，這可能會(huì)導(dǎo)致施工周期過(guò)長(zhǎng)，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(shù)脂涂層

環(huán)氧樹(shù)脂涂層防腐涂層的發(fā)展歷史可追溯到20世紀(jì)80 年代，主要成分是由環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑組成的固體粉末涂料。涂層結(jié)構(gòu)主要包括單層和雙層兩種類(lèi)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(guò)程中，需要對(duì)鋼管表面進(jìn)行噴砂除銹、空氣吹掃、加熱。這種熱噴涂技術(shù)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(jiàn)的環(huán)氧樹(shù)脂涂層防腐層等級(jí)和厚度如表4 所示[4]。

表4 環(huán)氧樹(shù)脂涂層防腐層等級(jí)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(yīng)力，抗沖擊，抗彎曲，抗陰極剝離等優(yōu)良性能，同時(shí)使用壽命較長(zhǎng)，同時(shí)具有較長(zhǎng)的使用壽命，被廣泛應(yīng)用于油氣輸送管道、長(zhǎng)輸及城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖阮I(lǐng)域的防腐保護(hù)中，是近年來(lái)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(lèi)型，一般由底漆、內(nèi)帶和外保護(hù)帶組成。底漆用于提供良好的附著力。內(nèi)帶和外保護(hù)帶能夠有效地抵御腐蝕介質(zhì)的侵蝕，同時(shí)減輕機(jī)械損傷。聚烯烴膠粘帶防腐層等級(jí)和厚度如表5 所示[5]。

表5 聚烯烴膠粘帶防腐層等級(jí)和厚度

聚烯烴膠粘帶防腐層施工方便，性價(jià)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(jī)械強(qiáng)度低，適用于現(xiàn)場(chǎng)施工或防腐要求較低且工程預(yù)算有限的項(xiàng)目，例如，管徑在200mm 以下的小口徑管道或者臨時(shí)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(gòu)可以分為兩層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)兩種類(lèi)型。兩層結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jiǎn)稱3PE 的防腐結(jié)構(gòu)，不僅具有優(yōu)異的綜合性能，而且能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的土壤環(huán)境。擠壓聚乙烯防腐層等級(jí)和厚度如表6所示[6]。

表6 擠壓聚乙烯防腐層等級(jí)和厚度

復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是3PE 結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，環(huán)氧粉末底層可以增強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度，聚乙烯外層具有較好的耐化學(xué)腐蝕性能和絕緣性能。3PE 的復(fù)合結(jié)構(gòu)共同作用，相互補(bǔ)充，其絕緣性能、綜合力學(xué)性能、化學(xué)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(yù)制，防腐質(zhì)量有保障，其防腐綜合成本價(jià)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(lǐng)域占據(jù)著極大優(yōu)勢(shì)地位，且還在不斷擴(kuò)大市場(chǎng)份額。

2.6 綜合比較

根據(jù)上述描述，可以進(jìn)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(shù)成熟，但吸水率高、熱穩(wěn)定性差，對(duì)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(fù)；環(huán)氧煤瀝青工藝成熟、穩(wěn)定性較好，被廣泛運(yùn)用于長(zhǎng)輸管線；冷纏膠粘帶施工簡(jiǎn)單、成本低廉，適用于現(xiàn)場(chǎng)防腐施工方便且對(duì)防腐要求較低的工程項(xiàng)目；環(huán)氧樹(shù)脂涂層具有優(yōu)良的防腐性能，適用于對(duì)耐腐蝕要求較高的場(chǎng)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(zhǎng)，但其造價(jià)較高且需要預(yù)制，具有很高的市場(chǎng)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(shè)、驗(yàn)收和運(yùn)維的質(zhì)量控制途徑

埋地管道一旦發(fā)生腐蝕穿孔，將會(huì)導(dǎo)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(kāi)挖和民用建筑的搬遷，經(jīng)濟(jì)損失將會(huì)更加巨大。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)埋地管線進(jìn)行停產(chǎn)修復(fù)所需的費(fèi)用通常占到整個(gè)前期投入的60%左右。在嚴(yán)重腐蝕的情況下，甚至需要重新建設(shè)一條新的管線。

因此，從全生命周期成本的角度考慮，燃?xì)夤艿婪栏粌H應(yīng)該注重防腐材料的選擇，還應(yīng)該重視施工、驗(yàn)收以及后期運(yùn)行和維護(hù)的質(zhì)量管控。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有工程進(jìn)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(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求做好技術(shù)資料和技術(shù)人員準(zhǔn)備。其次，防腐管在防腐補(bǔ)口補(bǔ)傷、下溝及回填等工序中，現(xiàn)場(chǎng)未嚴(yán)格按照安全技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jì)劃不合理，巡檢周期較長(zhǎng)，或巡檢不到位，甚至未開(kāi)展管道防腐層破損點(diǎn)定期檢測(cè)，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道破損點(diǎn)并修復(fù)。

針對(duì)上述問(wèn)題，可以采取以下質(zhì)量控制途徑進(jìn)行優(yōu)化。

（1）在建設(shè)階段，提高施工單位的重視度，加強(qiáng)對(duì)其管理和監(jiān)督力度。施工單位應(yīng)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(fù)責(zé)施工質(zhì)量管理工作，對(duì)進(jìn)場(chǎng)防腐成品管進(jìn)行取樣送檢、電火花檢測(cè)，同時(shí)做好安裝過(guò)程補(bǔ)口補(bǔ)傷防腐施工工藝，對(duì)其關(guān)鍵防腐工序進(jìn)行電火花檢測(cè)、保存好施工相關(guān)文件，確保施工過(guò)程可追溯性。

（2）在驗(yàn)收階段，采用國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)管道防腐進(jìn)行PCM 檢測(cè)，焊縫的防腐層補(bǔ)口往往是管道防腐蝕的薄弱點(diǎn)。驗(yàn)收時(shí)首先應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，檢查有沒(méi)有燒傷、褶皺、氣泡、裂縫等；然后利用電火花測(cè)漏儀檢測(cè)補(bǔ)口位置，無(wú)擊穿報(bào)警為合格。

（3）在運(yùn)維階段，管理單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管道防腐的巡檢工作，合理安排防腐管線的定期檢測(cè)及其完整性管理，針對(duì)老舊管道和重點(diǎn)區(qū)域，應(yīng)縮短其巡檢周期、加強(qiáng)防控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道防腐破損點(diǎn)并修復(fù)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂涂層、聚烯烴膠粘帶、擠壓聚乙烯防腐層是常見(jiàn)的埋地鋼質(zhì)管道外防腐涂層，其結(jié)構(gòu)、性能和適用場(chǎng)所都有各自的特點(diǎn)；防腐材料的選擇應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的土壤環(huán)境、工程預(yù)算、防腐要求以及后期巡檢維護(hù)、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(shí)際防腐效果的重要因素，在建設(shè)、驗(yàn)收、運(yùn)維階段，通過(guò)合理的質(zhì)量管控途徑可以有效延長(zhǎng)防腐層使用壽命，降低管道防腐的全生命周期成本。