管道内防腐技术现状及发展
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１引言
在我 国的石油、天然气 以及矿 山开采系统 中， 长距离 的输送管道起着生命线的作用 ， 也是 国 民经济建设中的一根大动脉 。目前 ， 、 石油 天 然气 、 品油的输送 以及水煤灰 、 成 卤水矿盐等资 源的输 送主要依靠长距离 的管道来实现 ，另外 城市地下 管道 也输送着各种 工业 和 民用 物流 ， 是城市发展的生命线 ，其内部的输送介质和外 部 的土壤环境 都无 时无刻 不对 管材 进行 着腐 蚀 。由于输送介 质大多数为易燃 、 易爆 、 有毒的 ， 旦因腐蚀造成泄漏 ， 不仅造成能源浪费 、 环境 污染、 经济损失严重 、 而且将威胁 人身和财产安 全 ，因此在工程 的建设 中必须对管道的内外防 腐处理 给与特别的重视 。 在多年的生产运行 中，对铺设的直埋式管 道的外 防腐采用涂敷涂层和外加电流阴极保护 的方法基本抑制 了外环境对管道外壁造成 的腐 蚀。由于内腐蚀具有隐蔽性， 往往被人们忽视 了 它的存在 。 其实 ， 输送介质的特殊性对钢管 内壁 造成的腐蚀也是 相当严重 的，有时甚至超过 了 外腐蚀 。 据调查 ， 目前总腐蚀穿孑量的 ９ Ｌ ∞绪睐 自管线 的内壁的腐蚀ｍ 。 随着科学技术的进步与 发展 ，新型材料如
源自文库
耐热、 耐压、 耐腐蚀、 耐老化塑料以及高强度复
合材料等开始 大量投人使用 ， 防腐 、 防垢技术进 入了— 个崭新的阶段。目 ， 前 国内外管道 内防腐 技 术主要集 中在 两个方面 ：—个是管道内涂层 技术 ， 二是管道衬塑技术日 。 ２管道 内涂层防腐技术 关于涂层技 术在 国内有很多报道 ，我 国常 用的管道 内涂层 防腐技术有 ：水泥砂浆内衬里 技术； 水性带锈复合防锈涂料内涂 技术 ； 玻璃钢 管 道内衬技术 ； ８ 内防腐技术 ； Ｈ７ 玻璃鳞 片漆 内 线中和电厂供热管线中应用，打开了管线修复 防腐技术； 环氧粉末内防腐技术 ； 涂塑钢管等。 和防腐技术的新领域 ，已有 近百公里 的应 用经 现在国内应用较多的是涂敷层法 ，此法容易实 验 。 施， 具有 比较完备的整套实施 方案和检测手段 国内已有的内衬管道方法 主要是英 国气体 （ 内窥仪 ） 涂敷手段也上升到机器人 操作的 公司所 发明的专利 ， 主要思想是 ： 如 ， 其 将一节 大于 水平 ， 业界同仁也发明了很 好的涂料 。 但是 当管 要衬管 道内径 且具有 保持 复原力 的塑性材 料制 道 的内涂层为有机涂层 、无机涂层或 聚合物内 成 的管拉过一个型模或滚轮 时其外径减少 １％ ５ 衬 时，现场施焊的高温会使焊缝 两侧 附近的涂 并拉入要衬 的管道 ，利用对材料施力产生 弹性 层或 内衬 因烧焦而脱落 ， 管道失去保护作用 。 变形 ， 使 使它具有短暂记忆效应 ， 待撤掉拉力后管 为保证管道焊 口部位的抗腐蚀 性能 ，必须采取 道 自 然恢复胀径与管道内壁实现紧密贴合ｎ 在 ｑ 。 焊后 内补 口或其他工艺措施 ， 解决管道 接头的 惠州市成达胶管制品有限公 司专利 中所述技术： 连接与 防护 问题 。目前国内外对 内涂层 管道 连 用 发生了分子 接枝 的高密度 聚乙烯材料制成 的 接接头 的防护技术主要有以下几种 ：自动补 口 薄壁 软管 ， 在薄壁 软管外壁复合 了热熔胶 ， 靠水 机 法 ； 焊承插压接法 ； 外套筒 压接法 ； 无 无焊 螺 解交联 反应 后使管交联变硬 ，靠热熔胶结合 于 纹连接法； 内衬保护套管焊接法； 记忆合金热膨 管道 内壁ｎ 大庆油田建设集团的实用新型专 利 １ １ 。 胀法 ； 忆合金热收缩套 法 ； 记 不锈钢 接头法 ； 无 所述 内容 ： 用水作为动力将塑膜管牵进管道 ， 靠 内补 口技术等 ，这些方法都在某些方 面存在 局 胶粘结合与管道内壁上旧 在东营胜邦塑胶有 限 。 限性 。目前解决涂层管道 现场接 口的防腐处 理 公 司专 利中所述技术 ：使 Ｐ 管通过 多 ｕ型管 Ｅ 方法 中用到的形状 记忆功 能产 品只有形状记忆 技术 ， 径大 于钢管 内径 Ｐ 将外 Ｅ管缩径后牵入钢 性合金 ，但它对现场装备 的要求很高且对装备 管 内 ， 复后过盈配合 于钢管 内壁上 ［从 而实 恢 １ ３ １ ， 质量依赖性很大 ， 以保证接头补 口的可靠 性。 现衬塑 目的 ， 难 Ｕ型管法最早是法国技术 。 大庆石 形状记忆合金费用非常昂贵，使一些工程 因造 油学院文献所涉及 的内衬管没有进行过交联改 价高的原 因望而怯步。此技术 只能停 留在理论 性 ， 也没有 进行过轴 向拉伸。 它只是将薄 的聚 乙
一
和实验室阶段， 无法大量应用 。 笔者负责研究 的项 目辐射交联聚乙烯热膨 胀 内衬管 ， 是一种把聚乙烯管经过辐射交联 ， 加 热后轴向拉伸使管径变细后冷却定型 ，将取 向 了的分子结构冻结下来 ， 使之具 有记 忆效应 ， 当 再次加热到拉伸取 向温度时 ，被冻结了的取向 结构被解冻 ， 在没有外力作用时， 这种分子 结构 开始恢复到 原来 的状态 ， 在宏观上表现 为： 管子 发生轴向收缩而径 向膨胀变形从 而紧密地接合 于管道内壁上 ， 实现管道衬塑 。 如果将热膨胀内 衬管 外壁涂上热熔胶 ，就赋予了它 防腐密 封的 功能 ，可以解决小 口径管道内涂层 现场 补 口的 问题 ， 用此法取代记 ｝合金 套等方法 ， 相当 乙 前景 不错。 ３管道衬塑技术 关于管道衬 塑技术在 国内也有很多报 道 ， 主要是非开挖衬塑修复技术。非开挖旧管道修 复技术是减少工业投资 、 降低成本 ， 长管线寿 延
烯管材进行压 匾处理后直接使用 ，使用时用气 胀方法复原管材。 笔者所 研究的辐射交联聚 乙烯热膨胀管已 申报国家发 明专利 ，该管是一种把聚乙烯管 经 过辐射交联 ，利用辐射交联后聚乙烯管的形状 记忆功能 ，进行轴 向定径拉伸使直径变小 制成 有热膨胀功能 的内衬管 。辐射交联聚乙烯管加 热后拉伸径 向变细 ，在室温下是永久性变形 而 非弹性变形 ， 再次加热后径 向可膨胀 ， 向膨胀 径 率 ： －０ 从而紧密地接合于管道内壁 上 ， ５ １％， ％－ 可 实现管道衬塑 的一种功能性产品 。已有专利方 法 与本 项研 究 的方法 相近 的 只有英 国气 体公 司。但 是英国气体公 司的方法必须借助大 型机 械设备 ，需要很大 的力对未加热到熔融状态 的 非交联管材进行拉伸，拉伸力必须在屈服强度 半的范围之内 ， 使其弹性变形。 而本项研究对 辐射交联的管材轴 向拉伸是在加热状态下进行 的， 不需要很大的力 ， 径向变细在室温下是永久 性变形 ； 国气体公司的方法必须在线应用 ， 英 而 本项 目所研究 的热膨胀 内衬管产品可以预 制后 使 用。辐射交联聚 乙烯热膨胀管可 以用在铺 设 新管道时可用于管道 内防腐和涂层管道现场接 口内防腐 。也可 以应用于 旧管道改造 ， 包括石 油、 天然气 、 、 和供热 等管 线以及腐蚀 煤气 供水 性材料 的输送 管道。 ４发展趋势 在 管道 内防腐领域 ，国内应用较多的是涂 敷层法 ， 法容易 实施 ， 此 成本低 ， 比较适合我 国 国情。同时涂层技术有 比较完备的整套实施方 案和检测 手段 （ 内窥仪 ）涂敷手 段已上升到 如 ， 机器 ＾ 作的水 平。 ｃｌ张陶清等将阴极保护 操 ￣Ｐ， ， 技术也应用到 了管道 内壁 防腐啁 使管道内防腐 ， 如 虎添翼 。 但是 ，在 国外衬塑技术更是以新 的姿态而 崛起 ， 这是 因为衬塑比涂层有如下优点 ： 衬塑对 金 属完 全均匀的覆盖 ；衬塑对管道内表面净化 要求不像 涂层 与净化处理质量具有 直接的相关 性 ； 塑对 管道 的振动 、 比涂 层敏感性小 ， 衬 冲击 不 断裂 剥落。更凸出的特点是衬塑管道可承受 高 压又能抵抗各种介 质的腐 蚀日所 以衬塑技术 ， 将 占据 管道内防腐领域的相 当的市场份额 。如 果将衬塑技术 与阴极电流保护技术很 好的结合 在一起 ，管道内防腐技术将走上—个新的里程
命的革命性技术。传统的管道修复技术多为对 旧的管道开挖维修或报废后取出原管道重新铺
设新管道。 随着城市建设步伐 ， 区道路普遍拓 市 宽， 各类住 宅楼 房逐年增多 ， 甚至部分楼 房建设 于管道之上 ， 周围环境发生较 大变化 ， 成管线 造 周围地质结构变化 ，使运营的管线经常发生泄 漏。如果在建筑物下发生泄漏处理起来 非常困 难 ， 以非开挖技术就有了大展 身手的机遇。 所 在 国外 ，非开挖穿插 高密度 聚乙烯 管防腐技 术已 在美 国、 国 、 、 英 德国 瑞典等 国家成 功应用 于油 气田、市政工程的各种管道 中。该技术已有 ２ ０ 年的历史 ， 有几千公里的应用经 验。在国内 ， 虽 然刚刚起 步， 但发展速度很快 。 非开挖穿插高密 度聚乙烯管已成功地在部分油田和城市供 热管
一
碑。 参考文献
【 宋扬， 守 臣． 内腐蚀及 控制方法『． ｌ 】 牛 管道 ｑ 中国 国际腐蚀控制 大会论文集２ ｏ ｏｚ ［赵芳 璧， ２ 】 张宏伟 ． 钢管道 衬塑 内防腐技 术 油
气 田地 面工 ．
作者简 介 ： 玉宝， 出生于 １７ 张 男， ９ ６年 ３月 ２ ６日， 黑龙江省安 达市人 ， 现任黑龙江省科 学院
瞄回团瞄 囫圜墨 ＵＰＯ 咄。ａ ｕ Ｚ Ｕ Ｕ ｉ ［ ， ｃ ｔ 。
管道 内防腐技术现状及发展 高技 新术
张 玉 宝 王 强 斯 琴 图雅
（ 黑龙江省科 学院技术物理研究所 ， 黑龙江 哈 尔滨 １０ ８ ） ５ ０ ６ 摘 要： 介绍了管道防腐的重要性和管道 内腐蚀的隐蔽性 ， 以及管道 内防腐技 术现状 ； 结合现有管道 内防腐技术的种类和特点分别 介 绍 了管道 内涂 层防腐技 术种 管道衬 塑技 术 ，并就 笔者所研 究 的辐射 交联 聚 乙烯热 膨胀 内衬 管性 能特 点介 绍 了该 产品 能够 解决的 管 道 内防腐的技 术 问题 ； 最后展 望 了管道 内防腐 技 术的发展 趋势 。 关键词 ： 管道 ； 内防腐 ； 涂层 ； 塑 ； 膨胀 内衬管 衬 热
技术物理研 究所高级工程师 ，主要从 事电子束
辐４ ￣． ， Ｒ ． 材料辐射改性研 究。 ｒ －
一
２一
中国新技术新产 品
在我 国的石油、天然气 以及矿 山开采系统 中， 长距离 的输送管道起着生命线的作用 ， 也是 国 民经济建设中的一根大动脉 。目前 ， 、 石油 天 然气 、 品油的输送 以及水煤灰 、 成 卤水矿盐等资 源的输 送主要依靠长距离 的管道来实现 ，另外 城市地下 管道 也输送着各种 工业 和 民用 物流 ， 是城市发展的生命线 ，其内部的输送介质和外 部 的土壤环境 都无 时无刻 不对 管材 进行 着腐 蚀 。由于输送介 质大多数为易燃 、 易爆 、 有毒的 ， 旦因腐蚀造成泄漏 ， 不仅造成能源浪费 、 环境 污染、 经济损失严重 、 而且将威胁 人身和财产安 全 ，因此在工程 的建设 中必须对管道的内外防 腐处理 给与特别的重视 。 在多年的生产运行 中，对铺设的直埋式管 道的外 防腐采用涂敷涂层和外加电流阴极保护 的方法基本抑制 了外环境对管道外壁造成 的腐 蚀。由于内腐蚀具有隐蔽性， 往往被人们忽视 了 它的存在 。 其实 ， 输送介质的特殊性对钢管 内壁 造成的腐蚀也是 相当严重 的，有时甚至超过 了 外腐蚀 。 据调查 ， 目前总腐蚀穿孑量的 ９ Ｌ ∞绪睐 自管线 的内壁的腐蚀ｍ 。 随着科学技术的进步与 发展 ，新型材料如
源自文库
耐热、 耐压、 耐腐蚀、 耐老化塑料以及高强度复
合材料等开始 大量投人使用 ， 防腐 、 防垢技术进 入了— 个崭新的阶段。目 ， 前 国内外管道 内防腐 技 术主要集 中在 两个方面 ：—个是管道内涂层 技术 ， 二是管道衬塑技术日 。 ２管道 内涂层防腐技术 关于涂层技 术在 国内有很多报道 ，我 国常 用的管道 内涂层 防腐技术有 ：水泥砂浆内衬里 技术； 水性带锈复合防锈涂料内涂 技术 ； 玻璃钢 管 道内衬技术 ； ８ 内防腐技术 ； Ｈ７ 玻璃鳞 片漆 内 线中和电厂供热管线中应用，打开了管线修复 防腐技术； 环氧粉末内防腐技术 ； 涂塑钢管等。 和防腐技术的新领域 ，已有 近百公里 的应 用经 现在国内应用较多的是涂敷层法 ，此法容易实 验 。 施， 具有 比较完备的整套实施 方案和检测手段 国内已有的内衬管道方法 主要是英 国气体 （ 内窥仪 ） 涂敷手段也上升到机器人 操作的 公司所 发明的专利 ， 主要思想是 ： 如 ， 其 将一节 大于 水平 ， 业界同仁也发明了很 好的涂料 。 但是 当管 要衬管 道内径 且具有 保持 复原力 的塑性材 料制 道 的内涂层为有机涂层 、无机涂层或 聚合物内 成 的管拉过一个型模或滚轮 时其外径减少 １％ ５ 衬 时，现场施焊的高温会使焊缝 两侧 附近的涂 并拉入要衬 的管道 ，利用对材料施力产生 弹性 层或 内衬 因烧焦而脱落 ， 管道失去保护作用 。 变形 ， 使 使它具有短暂记忆效应 ， 待撤掉拉力后管 为保证管道焊 口部位的抗腐蚀 性能 ，必须采取 道 自 然恢复胀径与管道内壁实现紧密贴合ｎ 在 ｑ 。 焊后 内补 口或其他工艺措施 ， 解决管道 接头的 惠州市成达胶管制品有限公 司专利 中所述技术： 连接与 防护 问题 。目前国内外对 内涂层 管道 连 用 发生了分子 接枝 的高密度 聚乙烯材料制成 的 接接头 的防护技术主要有以下几种 ：自动补 口 薄壁 软管 ， 在薄壁 软管外壁复合 了热熔胶 ， 靠水 机 法 ； 焊承插压接法 ； 外套筒 压接法 ； 无 无焊 螺 解交联 反应 后使管交联变硬 ，靠热熔胶结合 于 纹连接法； 内衬保护套管焊接法； 记忆合金热膨 管道 内壁ｎ 大庆油田建设集团的实用新型专 利 １ １ 。 胀法 ； 忆合金热收缩套 法 ； 记 不锈钢 接头法 ； 无 所述 内容 ： 用水作为动力将塑膜管牵进管道 ， 靠 内补 口技术等 ，这些方法都在某些方 面存在 局 胶粘结合与管道内壁上旧 在东营胜邦塑胶有 限 。 限性 。目前解决涂层管道 现场接 口的防腐处 理 公 司专 利中所述技术 ：使 Ｐ 管通过 多 ｕ型管 Ｅ 方法 中用到的形状 记忆功 能产 品只有形状记忆 技术 ， 径大 于钢管 内径 Ｐ 将外 Ｅ管缩径后牵入钢 性合金 ，但它对现场装备 的要求很高且对装备 管 内 ， 复后过盈配合 于钢管 内壁上 ［从 而实 恢 １ ３ １ ， 质量依赖性很大 ， 以保证接头补 口的可靠 性。 现衬塑 目的 ， 难 Ｕ型管法最早是法国技术 。 大庆石 形状记忆合金费用非常昂贵，使一些工程 因造 油学院文献所涉及 的内衬管没有进行过交联改 价高的原 因望而怯步。此技术 只能停 留在理论 性 ， 也没有 进行过轴 向拉伸。 它只是将薄 的聚 乙
一
和实验室阶段， 无法大量应用 。 笔者负责研究 的项 目辐射交联聚乙烯热膨 胀 内衬管 ， 是一种把聚乙烯管经过辐射交联 ， 加 热后轴向拉伸使管径变细后冷却定型 ，将取 向 了的分子结构冻结下来 ， 使之具 有记 忆效应 ， 当 再次加热到拉伸取 向温度时 ，被冻结了的取向 结构被解冻 ， 在没有外力作用时， 这种分子 结构 开始恢复到 原来 的状态 ， 在宏观上表现 为： 管子 发生轴向收缩而径 向膨胀变形从 而紧密地接合 于管道内壁上 ， 实现管道衬塑 。 如果将热膨胀内 衬管 外壁涂上热熔胶 ，就赋予了它 防腐密 封的 功能 ，可以解决小 口径管道内涂层 现场 补 口的 问题 ， 用此法取代记 ｝合金 套等方法 ， 相当 乙 前景 不错。 ３管道衬塑技术 关于管道衬 塑技术在 国内也有很多报 道 ， 主要是非开挖衬塑修复技术。非开挖旧管道修 复技术是减少工业投资 、 降低成本 ， 长管线寿 延
烯管材进行压 匾处理后直接使用 ，使用时用气 胀方法复原管材。 笔者所 研究的辐射交联聚 乙烯热膨胀管已 申报国家发 明专利 ，该管是一种把聚乙烯管 经 过辐射交联 ，利用辐射交联后聚乙烯管的形状 记忆功能 ，进行轴 向定径拉伸使直径变小 制成 有热膨胀功能 的内衬管 。辐射交联聚乙烯管加 热后拉伸径 向变细 ，在室温下是永久性变形 而 非弹性变形 ， 再次加热后径 向可膨胀 ， 向膨胀 径 率 ： －０ 从而紧密地接合于管道内壁 上 ， ５ １％， ％－ 可 实现管道衬塑 的一种功能性产品 。已有专利方 法 与本 项研 究 的方法 相近 的 只有英 国气 体公 司。但 是英国气体公 司的方法必须借助大 型机 械设备 ，需要很大 的力对未加热到熔融状态 的 非交联管材进行拉伸，拉伸力必须在屈服强度 半的范围之内 ， 使其弹性变形。 而本项研究对 辐射交联的管材轴 向拉伸是在加热状态下进行 的， 不需要很大的力 ， 径向变细在室温下是永久 性变形 ； 国气体公司的方法必须在线应用 ， 英 而 本项 目所研究 的热膨胀 内衬管产品可以预 制后 使 用。辐射交联聚 乙烯热膨胀管可 以用在铺 设 新管道时可用于管道 内防腐和涂层管道现场接 口内防腐 。也可 以应用于 旧管道改造 ， 包括石 油、 天然气 、 、 和供热 等管 线以及腐蚀 煤气 供水 性材料 的输送 管道。 ４发展趋势 在 管道 内防腐领域 ，国内应用较多的是涂 敷层法 ， 法容易 实施 ， 此 成本低 ， 比较适合我 国 国情。同时涂层技术有 比较完备的整套实施方 案和检测 手段 （ 内窥仪 ）涂敷手 段已上升到 如 ， 机器 ＾ 作的水 平。 ｃｌ张陶清等将阴极保护 操 ￣Ｐ， ， 技术也应用到 了管道 内壁 防腐啁 使管道内防腐 ， 如 虎添翼 。 但是 ，在 国外衬塑技术更是以新 的姿态而 崛起 ， 这是 因为衬塑比涂层有如下优点 ： 衬塑对 金 属完 全均匀的覆盖 ；衬塑对管道内表面净化 要求不像 涂层 与净化处理质量具有 直接的相关 性 ； 塑对 管道 的振动 、 比涂 层敏感性小 ， 衬 冲击 不 断裂 剥落。更凸出的特点是衬塑管道可承受 高 压又能抵抗各种介 质的腐 蚀日所 以衬塑技术 ， 将 占据 管道内防腐领域的相 当的市场份额 。如 果将衬塑技术 与阴极电流保护技术很 好的结合 在一起 ，管道内防腐技术将走上—个新的里程
命的革命性技术。传统的管道修复技术多为对 旧的管道开挖维修或报废后取出原管道重新铺
设新管道。 随着城市建设步伐 ， 区道路普遍拓 市 宽， 各类住 宅楼 房逐年增多 ， 甚至部分楼 房建设 于管道之上 ， 周围环境发生较 大变化 ， 成管线 造 周围地质结构变化 ，使运营的管线经常发生泄 漏。如果在建筑物下发生泄漏处理起来 非常困 难 ， 以非开挖技术就有了大展 身手的机遇。 所 在 国外 ，非开挖穿插 高密度 聚乙烯 管防腐技 术已 在美 国、 国 、 、 英 德国 瑞典等 国家成 功应用 于油 气田、市政工程的各种管道 中。该技术已有 ２ ０ 年的历史 ， 有几千公里的应用经 验。在国内 ， 虽 然刚刚起 步， 但发展速度很快 。 非开挖穿插高密 度聚乙烯管已成功地在部分油田和城市供 热管
一
碑。 参考文献
【 宋扬， 守 臣． 内腐蚀及 控制方法『． ｌ 】 牛 管道 ｑ 中国 国际腐蚀控制 大会论文集２ ｏ ｏｚ ［赵芳 璧， ２ 】 张宏伟 ． 钢管道 衬塑 内防腐技 术 油
气 田地 面工 ．
作者简 介 ： 玉宝， 出生于 １７ 张 男， ９ ６年 ３月 ２ ６日， 黑龙江省安 达市人 ， 现任黑龙江省科 学院
瞄回团瞄 囫圜墨 ＵＰＯ 咄。ａ ｕ Ｚ Ｕ Ｕ ｉ ［ ， ｃ ｔ 。
管道 内防腐技术现状及发展 高技 新术
张 玉 宝 王 强 斯 琴 图雅
（ 黑龙江省科 学院技术物理研究所 ， 黑龙江 哈 尔滨 １０ ８ ） ５ ０ ６ 摘 要： 介绍了管道防腐的重要性和管道 内腐蚀的隐蔽性 ， 以及管道 内防腐技 术现状 ； 结合现有管道 内防腐技术的种类和特点分别 介 绍 了管道 内涂 层防腐技 术种 管道衬 塑技 术 ，并就 笔者所研 究 的辐射 交联 聚 乙烯热 膨胀 内衬 管性 能特 点介 绍 了该 产品 能够 解决的 管 道 内防腐的技 术 问题 ； 最后展 望 了管道 内防腐 技 术的发展 趋势 。 关键词 ： 管道 ； 内防腐 ； 涂层 ； 塑 ； 膨胀 内衬管 衬 热
技术物理研 究所高级工程师 ，主要从 事电子束
辐４ ￣． ， Ｒ ． 材料辐射改性研 究。 ｒ －
一
２一
中国新技术新产 品