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浅析管道防腐技术的应用


杜 义
 
随着油田的不断开发,油田含水率不断上升,油井生产管柱及地面集输系统的腐蚀现象已逐渐表露出来,特别是油气集输系统的腐蚀表现较为突出,油气管道的防腐对于保障能源的运输起着至关重要的作用。
虽然具备价格低廉制造方便等优点,但是诸多的不足在生产使用过程中显现出来,冲击性较差,在装卸、运输、施工过程中很容易破坏。施工周期长(实干,固化需一定时间),不适合紧急情况的防腐工作(如地下水位较高、封堵抢险等)。施工工艺较麻烦,对施工人员素质有一定的要求。以上缺点凸显出环氧煤沥青防腐的不足。而且在进行埋地钢质输油管道防腐施工,特别是进行站内埋地工艺管网防腐施工时,不宜采用环氧煤沥青进行防腐,所以我们现在使用新型环保型防腐材料进行防腐。
我国防腐涂层技术发展很快,近些年三层聚乙烯(三层PE)、熔结环氧(fB E)和煤焦油瓷漆等管道涂层均得到广泛应用。如国家西气东输涩宁兰、兰成渝、库鄯线、陕京线等重点管道工程多采用三层聚乙烯防腐层。川渝天然气管道广泛采用三层PE,管径变化频繁、距离短的站内管道通常采用聚乙烯胶粘带直接缠绕部分分支管。冷弯管外防腐层采用双层熔结环氧粉末涂层。
由此重点介绍一下3pe防腐的制造过程,同时这也是我公司着重研究并投入使用的防腐方法。三层结构聚烯烃(PE)是20世纪80年代欧洲研制成功并开始使用的,它是将FBE良好的防腐蚀性能、粘结性、高抗阴极剥离性和聚烯烃材料的高抗渗性、良好的机械性能和抗土壤应力等性能结合起来的防腐蚀结构,一经问世就在许多工程上得到了应用,尤其在欧洲国家,其应用呈不断上升的趋势。管道三层PE防腐结构:第一层环氧粉末(FBE>100um),第二层胶粘剂(AD)170~250um,第三层聚乙烯(PE)2.5~3.7mm。三种材料融为一体,并与钢管牢固结合形成优良的防腐层。管径范围Φ60~Φ1420,壁厚范围2.5-18mm之间,这是比较不错的防腐方法,不但延长了地下管道设备的更换周期,而且大大节约了成本,为国家建设提供了强有力的作用!3PE防腐是最常用的防腐方法,此外还有2PE,2PP,3PP,他们的制造工艺差不多,只是原料不尽相同,这种防腐的特点是制作工艺简单,防腐效果好,价格低廉,是管道制造业普遍认同的防腐方法!三层PE的底层为环氧涂料,中间层为聚合物胶粘剂,面层为聚烯烃。胶粘剂可采用改性聚烯烃,它含有接枝到聚烯烃碳键主链上的极性基团。这样,胶粘剂既可与表面未改性的聚烯烃相融,又可利用极性基团与环氧树脂固化反应。这种组合特点是,三种涂层之间能达到最佳粘结强度,而各层的性能和特性使三层涂料得到互补。
3PE防腐钢管三层结构聚乙烯防腐层(3PE)综合了熔结环氧粉末涂层和挤压聚乙烯两种防腐层的优良性质,将熔结环氧粉末涂层的界面特性和耐化学特性,与挤压聚乙烯防腐层的机械保护特性等优点结合起来,从而显著改善了各自的性能。因此作为埋地管线的外防护层是非常优越的。据有关资料介绍,三层PE可使埋地管道的寿命达到 50年,目前,在国际上被认为是最先进的管道外防腐技术。在我国,三层PE已率先在石油天然气系统得到应用。我国已建成的陕京天然气管道及库鄯输油管道,最近国家重点工程西气东输近4000公里管道均采用了三层PE外防腐涂层。在天津市,陕气进津67公里高压管道、外环线30公里高压天然气管道、陕京线地下储气库122公里管线也是采用的三层PE。它已成为今后管道外防腐层的发展方向。3PE防腐钢管优点是具有极高的密封性,长期运行可大大的节约能源,减少成本,保护环境。具有很强的耐腐蚀能力,施工方简有速,使用寿命可达30-50年。在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性,PE吸水率低(低于0.01%)。同时具备环氧强度高,PE吸水性低和热熔胶柔软性好等,有很高的防腐可靠性。但是3pe的不足是与其它补口材料成本相比,费用高。
油气管道的防腐对于保障能源的运输起着至关重要的作用,所以在油气管道防腐技术应用中应注意很多问题。
首先注意材料的选择,对防腐层的选择,应遵循“技术可行、经济合理、因地制宜”的原则,对防腐层的要求包括电绝缘性好、粘合力强、透气性和渗水性低、耐土壤腐蚀性强、机械强度及耐土壤应力性好等。不同的涂层防腐材抖具有不同的特点,它们各自适应不同的土壤条件、施工环境、运行条件。只能根据不同工程项目,结台具体情况综合考虑。选材时考虑如下因素:
(1)外部环境,包括土壤腐蚀性、周围介质的物理化学性质、温度、环境与施工条件等,如沼泽、水网地带,选择煤焦油瓷器、3PE等具有良憎水性、抗水性的材料:热输管线选择FBE等具有较强耐温性能的材料;
(2)根据施工条件进行选择,山地施工防腐层容易受到磕碰,应选择抗冲击性好的3PE;在管沟回填或细沙缺少时,砾石、戈壁地段应用抗咯能力强的FBE:
(3)根据经济性原则选择材料,由于各种材料有其自身的防腐寿命,应综合考虑管道的预期使用寿命和工程费用,工程费用时一个切实的制约周素;不仅要考虑一次性投入,还应考虑运行维护成本
(4)综合考虑材料的供应、工程预测,现场安装与补口、质量检验等因素的影响,应选择合理的修补技术和材料,大修材料则根据具体情况进行选择。
其次加强管道工程的质量检测。建立管道腐蚀防护质量评估体系,对于及时掌握有关地质、环境条件,有机涂层的防腐性能以及工程质量具有重要的作用。这些检测评估中,包括工程设计时的土壤状况、防腐涂层的各种电化学指标以及腐蚀情况的定期监测等。同时应注意对阴极保护状况应及时作出评估,这对及时掌握腐蚀发生情况大有帮助,近年来多有采用数学方法对管道工程的进行评价的报道,根据许多参数都有不确定性的特点,将防腐层的外观质量、防腐层厚度和防腐层的漏电性能等作为评价因素,建立了数学模型,充分考虑各影响因素以及它们的权重,作出合理的评价。
总之,近年我国油气管道防腐技术的应用愈来愈广泛,技术水平愈来愈高。及时总结管道防腐技术的应用状况对于与时俱进的掌握国内外先进技术,对于指导我们理论联系实际有着重要的意义。                                
作者:天津市鑫宝管道防腐有限公司 杜 义 
电子邮箱:xinbao.fangfu@yahoo.cn