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钢质管道涂层防腐蚀技术现状及发展趋势

秘志芳
 
摘要腐蚀是材料和周围环境发生化学或电化学反应而引起的一种消损破坏,自然环境会造成材料的腐蚀。近年发生的一系列自然灾害和安全事故,都实实在在地证明了腐蚀和腐蚀隐患是这些事故的主要原因,腐蚀引起了世界各国的高度重视,已成为世界性命题。我国每年因腐蚀造成的经济损失约六千多亿元,加强防腐蚀控制,确保我国数十万亿元在役设备、装置、基础设施工程和新建项目的长期安全运行,是防腐蚀行业义不容辞的责任,也是防腐蚀行业发展的极佳机会。
 
目前,我国的油气集输管道、长输管道和城市给排水管道的建设已进入快速增长期,管道建设的大发展,为管道制造、建设、运行、维护等方面的相关技术的应用发展提供了很好的机遇。
防腐层技术是新建钢质管道和在役管道安全生产保障技术之一,在某种程度上,防腐层的质量决定着钢质管道的使用寿命,因此了解钢质管道防腐层技术现状及发展趋势,抓住目前的发展机遇,提升防腐技术水平是适时和必要的。
一、管道外防腐涂层技术现状及发展趋势
国内外钢质管道外防腐层技术经历了石油沥青、煤焦油沥青、煤焦油瓷漆、胶带、夹克、液体环氧涂料、熔结环氧粉末(FBE)、三层聚乙烯(三层PE)等发展过程。目前,我国管道防腐层基本实现了标准化,新建的长输管道的外防腐层主要为熔结环氧粉末(FBE)和三层聚乙烯(三层PE)和少量的煤焦油瓷漆。
1、三层聚乙烯(3PE)防腐层技术
三层聚乙烯防腐层是目前世界范围内广泛采用的钢质管道涂层体系,我国西气东输、西南成品油等重大工程全部使用了三层聚乙烯防腐,它的特点是融合了环氧粉末涂层高附着力和防腐性及聚乙烯层的抗渗透性和机械性能,可工业化生产,比较环保。
三层聚乙烯防腐层包括底防腐涂层、中间胶粘剂及聚乙烯面层,底防腐涂层一般采用环氧粉末涂料,熔结环氧粉末涂层在整个涂层结构中起防腐蚀作用,胶粘剂的主要成分是乙烯基麸聚物,它与面层和底层都有很好的粘结力,起熔结环氧粉末涂层和聚乙烯面层的连接作用,聚乙烯面层起机械保护作用和防腐作用,国内一般采用高密度专用聚乙烯。
熔结环氧粉末涂层、胶粘剂、聚乙烯层的性能根据使用要求应符合GB/T 23257-2009或SY/T 0413-2002的规定。
国内外钢质管道防腐层技术发展一直以无污染、无溶剂、省能源、低成本为原则,目前的三层PE、熔结环氧粉末涂层基本上符合这一原则。随着我国对环境保护要求的日益严格,对于石油沥青、环氧煤沥青、煤焦油瓷漆等材料的使用限制将越来越多,在《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》(CJJ95—2003)中已明确不推荐使用上述材料。目前,国外的钢质管道外防腐层发展趋势是改进三层PE,发展双层熔结环氧粉末。国内的管道外防腐层技术发展趋势与国外基本相符合,另外又提出了发展弯头及补口防腐层技术,以使管道安装后拥有一个性能一致的较为完整的防护体系。国内现在较为看好的弯头及补口防腐材料是1 00%固体聚氨酯防腐涂料、聚脲防腐涂料。
2、熔结环氧粉末(FBE)防腐层技术
熔结环氧粉末(FBE)防腐层在我国大规模使用开始于上世纪90年代中期,目前已建成的陕甘宁中部气田集输钢质管线、琉璃河至石家庄、沧州到淄博的输气钢质管线,采用的是熔结环氧粉末(FBE)防腐层。熔结环氧粉末(FBE)防腐层的特点是高附着力、使用温度范围宽、优良的耐阴极剥离性、耐酸碱盐、耐冷热交变及比较环保等。其涂层质量应符合SY/T 0315-2005的要求。
3、液体环氧涂料防腐层技术
液体环氧涂料在我国油气田和城市管网中大量使用,并用于不便于上涂敷作业线的管件、异型件、埋地阀门等的防腐蚀。
防腐常使用的液体环氧涂料为环氧煤沥青防腐蚀涂料和环氧无溶剂防腐蚀涂料,环氧煤沥青防腐蚀涂料与玻璃布增强材料一起用于埋地管道外防腐,环氧无溶剂防腐蚀涂料常用于补口、弯管及熔结环氧粉末(FBE)防腐层的补伤。它们的主要特点是:施工方便,可刷涂、可喷涂,可现场涂装、可工厂预制;涂层附着力好,耐阴极剥离好;成本较低。
二、管道内防腐涂层技术现状及发展趋势
管道内涂层技术在国外已被广泛应用,在我国新建天然气长输管道均采用了减阻内涂层技术,如西气东输工程。减阻内涂层技术是一项经济效益显著的高新技术,其主要特点是:改善流动性提高输送能力,防止管道施工期间的腐蚀,减轻钢管内壁腐蚀,减少清管次数,保证输送介质纯度,延长管道使用寿命。国内外文献介绍的相关数据是: 应用减阻内涂层技术,钢管内涂表面粗糙度可下降90%;摩擦系数可减少33%;液体输送能力可提高22%;气体输送能力可提高24%;管径可缩小8%,经济效益相当高。目前,内涂层涂料和涂敷工艺技术已在国内防腐行业广泛应用。
    可用作管道内减阻涂料的涂料品种很多,包括环氧树脂涂料、环氧聚氨酯涂料、环氧酚醛涂料以及煤焦油环氧涂料等,但是由于各种涂料的性能有所不同,因此,应针对管线的不同要求筛选最适合的内减阻涂料类型。
1、AW-01 天然气管道减阻耐磨涂料
AW-01涂料是新型的内减阻耐磨涂料,是以新型改性树脂为基料的双组份常温固化涂料,具有优良的附着力、耐磨等物理机械性能和良好的化学性能。在“西气东输”工程中得到应用,这是国产减阻涂料的首次工业化应用,此外,中科院金属研究所国家金属腐蚀控制工程技术研究中心也研制开发出“SLF-21管道内减阻涂料”。这些涂料在性能上已经达到国外同类产品的水平,通过努力,国内外减阻涂料技术的差距正在逐步缩小。
2富气型管道内减阻耐磨涂料
    富气型管道内减阻耐磨涂料是一种新型涂料,具有优良的施工性和储存稳定性,其涂层具有优良的剪切强度、耐磨性和耐溶剂浸泡性。可用于天然气富气输送管道工程,能大幅度降低管道的输送阻力,提高输送效率。
三、结语
防腐蚀行业已成为国民经济中一个不可或缺的新兴产业,为节能减排、保护环境、安全生产、社会主义新农村和绿色生态家园建设做出了重要贡献。
防腐涂层技术的应用对于钢质管道建设工程的安全运行起到了很好的保障作用,在几十年的实践中,防腐涂层技术不断的发展,材料方面朝着环保、高性能、适合流水作业施工的方向发展,施工方面朝着自动化生产线发展,正是上述技术的发展进步使得管道的高效建设及投产得到支持。钢质管道防腐蚀技术有着非常广泛的可持续发展前景。
作者:秘志芳  中国防腐蚀协会会员  高级工程师
电子邮箱:tjfengyuanff@yahoo.com.cn