防腐专题

输水钢管防腐蚀的先进技术

埋地金属管道的腐蚀主要是电化学形式的腐蚀，引起电化学腐蚀的主要原因有：金属管道自身的电化学不均匀性（成分、结晶方式、组织、氧化皮等）及周围土壤介质的物理化学性质（离子浓度、含水量、含氧量等）的不同，而形成无数个微观腐蚀原电池，腐蚀就发生在原电池的阳极部位。金属在土壤、淡水中的腐蚀，主要是氧的去极化因素在起着主导作用。当土壤中存在硫铁细菌时，会加剧金属的腐蚀。根据国内外的实践经验，采用外防腐绝缘涂层加电化学保护是抑制或延缓钢管腐蚀速率的一种经济有效的方法，二者相辅相成，同时使用，才能取得良好的效果。

（1）1977年中国市政工程西北设计院在设计宁夏汝箕沟矿区高压45km长距离输水工程中采用大庆新1＃沥青防腐措施，2mm厚沥青三层，玻璃布二层，外包一层塑料布，总厚度＞6mm，同时还采用了电化学物理联合防腐措施，以补充单用沥青防腐层的不足。电化学防腐的方法是在输水管第一加压泵站处设立阴极保护站。用SF－2恒电位仪供保护与电流，阳极地床采用间距35m共10根Ф100mm长2500mm 的旧钢管组成，为增加地床电导，钢管四周1m范围内回填焦炭粉末，并用水湿润办法保证地床电阻在1.0Ω以下，阳极地床与干管汇流点距离为500m。为了定期检查保护效果，沿管线每隔1km处设一保护电位测试桩和防腐蚀检查片。运转后，效果良好。

（2）1983年上海市政工程设计院在设计上海宝钢长江水源工程中，2根各长14kmФ1200mm的输水钢管采用了二布三油环氧煤沥青涂层作外防腐，内防腐采用水泥砂浆涂层，同时还采用牺牲阳极的电化学保护。

1985年，上海市政工程设计在设计上海黄浦江上游引水工程中，有20.2km长采用钢管，最大管径为Ф3000mm，对如何减少钢管腐蚀，延长使用寿命，作了深入的研究。首先对沿线土壤进行测试、属于中等偏强腐蚀类型。决定采用外防腐绝缘涂层加电化学保护。对于外防腐涂层的选择，据有关资料介绍，同样的防腐绝缘涂层如采用手工防锈，其寿命为2年3个月；如采用酸洗除锈则能保持9年6个月，所以决定采用酸洗钝化工艺。涂料的选择也有多种，经多次试验筛选，最后确定采用超厚浆型环氧煤沥青防腐涂层。具体施工，直管段共涂三层，第一层为702环氧富锌底漆，第二层为842环氧云铁底漆，第三层为546超厚浆型环氧沥青漆，合计漆膜厚290u。对于内防腐涂层，经研究以采用水泥砂浆衬里最为经济有效，其防腐机理，除起隔离作用外，还利用砂浆溶液中析出来的Ca222＋离子（pH值10~12）在钢管表面形成一层致密的钝化膜，从而抑制了水的浸蚀。对于电化学保护，由于埋地钢管各段长度不一，在3~6km左右，沿线有多处与其它金属管、电线交叉或平行敷设，相互干扰影响大，又不可能进行联合保护，为此，只能采用牺牲阳极性保护。这是利用不同金属间的电位差得到防蚀电流的方式，在地下金属体上接入比其电位低的金属作阳极，使其构成大地电池，以牺牲阳极来防止地下金属腐蚀。目前国内用于埋地金属管道的牺牲阳极系列有：镁、铝、锌三种合金，经综合比较，设计中采用了镁合金牺牲阳极。经施工实测居家桥水厂支管，管道保护电位均在－1.1V左右，超过最小保护电位－0.85V，证明保护效果良好。

对于过黄浦江顶管段的电化学保护，鉴于被保护管段大部分在江底下，为了设置阳级的方便，延长阳极更换周期，同时为了便于调整保护参数，提供较长的保护距离，采用了外加电流保护法。

（一）聚乙烯粉末涂覆钢管

1、材料性能、特点

本产品采用了日本的先进技术和工艺、设备及其标准。据了解，日本运用该技术已有百年历史，其生产

的单层聚乙烯涂覆钢质防腐管道深埋地下百年无损。本公司生产、销售防腐钢管、管件等亦有近二十年的历史，其产品二十年使用如新。中国石油天然气管道局、中国石油天然气管道科学研究院将此立为科研项目研究，认为是当今我国最实用的防腐工艺和技术。采用国家建设部标准、日本标准、企业标准，此管道防腐性能高于所有管道的性能指标。

2、聚乙烯粉末涂覆防腐钢管的性能优势

（1）均匀的覆盖层厚度，克服了聚乙烯三层复合结构（俗称三层PE）的侧向挤出缠绕使焊缝前坡变薄的致命缺陷；

（2）不存在焊缝处的阴极保护“死区”，粉末淋涂技术类似粉末喷涂技术，防腐层与管体100%接触，消除了三层PE侧向挤出缠绕时可能造成的焊缝后坡的空鼓，提高了阴极保护的效率；

（3）聚乙烯防腐覆盖层是热塑性的材料，其补口和补伤采用相同聚乙烯材料，补口、补伤加热施工时，不会对原管道防腐层产生破坏。相反，热塑材料会很好地融合，使补口、补伤前后的防腐层成为一体；

（4）通过钢管温度、淋涂量和淋涂时间能很好控制防腐层的厚度；

（5）涂覆施工时可进行内、外同时作业，提高了工作效率；

（6）覆盖层表面光滑，摩阻系数极低，克服了三层PE侧向挤出缠绕出现的缠绕痕迹而产生的流动阻力；

（7）消除了三层PE搭接边缘可能出现的薄弱缺陷；

（8）作为覆盖层的聚乙烯材料（PE），无毒，不污染环境，在用做内涂层时，可输送自来水、燃气、含酸、碱、盐的液体、石油等所有流体；

（9）根据对三层PE复合结构的最新发现，当施加阴极保护电流对管道进行保护时，覆盖层有屏蔽现象，以致于防腐层出现破损点时，阴极保护电流对覆盖层上的破损点也没有保护作用。这种现象在已经完工的西气东输和忠—武输气管道上已经出现。

针对上述三层PE的屏蔽现象，中国天然气管道科学研究院对热涂聚乙烯覆盖层进行了屏蔽效应试验，结果没有屏蔽效应。

（10）粉末热涂聚乙烯如用于管道内防腐，钢塑牢固地粘接在一起，克服了钢管内衬PE钢塑两层皮的缺点。

（11）克服了预应力水泥管道及铸铁管道抗弯曲、抗冲击、抗挤压能力差，不耐酸碱等的缺陷。

（12）热涂聚乙烯防腐钢管现场安装、维修、增减输送支管很方便，可在使用中的钢管任意处开孔，然后利用现场补口工艺进行快速防腐作业。

（二）环氧树脂粉末涂覆钢管

本公司生产的环氧树脂粉末涂敷钢管采用美国技术及其标准ANSI/AWWAC213—1996《钢制给水管道内外壁涂塑》（熔融粘合性环氧树脂）中的有关章节，由国家建设部发布《给水涂塑复合钢管》行业标准。

该产品属于无毒涂料，适用于任何流体输送管道的防腐层，特别适用于市政工程、石油化工、自来水、钢铁工业、造船业等流体输送管道的内防腐。可在露天、水下、地埋等具有腐蚀性的环境中使用。寿命可达50年。

性能优势：

（1）涂层具有较高的耐温性，使用温度可达90℃以上。

（2）涂层附着力强。

（3）化学性能稳定，抗细菌和海洋生物侵蚀，抗石油产品溶解，抗阴极剥离。

（4）涂层表面硬度高，耐磨性能好。

（5）涂层表面光滑，摩擦系数低，可防止微生物的滋生。所输送流体压力损失小，节省能源。

（6）涂层表面韧性好，钢管弯曲、受冲击、压扁涂层不脱落。

（7）施工性能好。现场补口、维修、改道、增减管路均很方便。

（8）使用寿命长。正常情况下至少可使用50年。

（9）与聚乙烯粉末涂敷防腐层一样，克服了三层PE缠绕管道、铸铁管道、预应力水泥管道、塑管衬