外涂层防腐技术

编号：SY-AQ-06746

( 安全管理)

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外涂层防腐技术

Anticorrosion technology of outer coating

外涂层防腐技术

导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管

理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关

系更直接，显得更为突出。

管道的安全性是一个非常重要的问题，而腐蚀往往是造成事故的主要原因之一。对于天然气埋地管道的外腐蚀，通常是采用在管道外壁涂防腐层来进行防护。

天然气管道外防腐蚀层材料通常要求要有良好的电绝缘性、一定的耐阴极剥离强度的能力、足够的机械强度、良好的稳定性、破损后易于修补、抗微生物性能好等性能。据美国1993年统计，各种防腐层按面积计算所占的比例为：熔结环氧粉末为29.12%，挤塑聚乙烯为39.27%，煤焦油瓷漆为15.94%，沥青瓷漆为0.37%，煤焦油环氧为0.8%。下面将对这些外防腐涂层工艺做一个简单的介绍。

(1)石油沥青

用石油沥青作钢质管道的外防腐涂层，曾经在我国占据垄断地位。石油沥青的防腐性能较好，材料来源充足，施工技术成熟。主要缺点是：石油沥青低温时硬易脆，随着温度的升高硬度急剧下降；

压痕硬度低，受到压力后极易产生冷流现象；机械强度低，吊装、运输、施工各环节稍有不慎极易损伤；随着输送介质温度的升高，老化速度明显加快；抗植物根穿透能力差；不耐微生物腐蚀；熬制过程中对环境有一定的污染。因此目前用量呈大幅下降趋势。

(2)煤焦油瓷漆

煤焦油瓷漆是由高温煤焦油分馏得到的重质馏分和煤沥青，添加煤粉和填料(比如滑石粉)加热熬制而成。

煤焦油沥青是西方传统的外防腐涂层材料，早期为纯煤焦油沥青，加强物黄麻织品，为提高防腐涂层的热稳定性和机械性能，改进为煤焦油瓷漆。它具有优异的防腐性能、耐植物根穿性能、耐细菌腐蚀性能；但与石油沥青一样，低温时硬易脆，随着温度的升高硬度迅速下降，压痕硬度低、机械强度差，对操作人员和环境具有一定的毒副作用

(3)聚烯烃胶黏带

早期聚烯烃黏胶带的致命弱点是对未作极化处理的背材黏结力低，基于使用过程中出现的问题，20世纪90年代发展起来一批自

黏性胶黏带、双面胶黏带等改进型产品，解决了背材的黏结性问题，但聚烯烃胶黏带的致命弱点是耐土壤应力差。温度较高时发软、抗冲击耐划伤性能差等缺陷没有得到根本的改善，所以20世纪80年代中期起，聚烯烃胶黏带就很少在长距离、中口径以上的管道防腐中使用；由于聚烯烃胶黏带施工方便，目前广泛用于涂层管道翻修、埋地三通、弯头等短、小管道的外防腐。

(4)熔结环氧粉末(FBE)

单层FBE阴极剥离半径小、抗土壤应力好、原材料耗量小、成本相对便宜；但涂层薄易脆，水气渗透率高，与挤压聚烯烃涂层相比，机械强度低，运输、施工过程中极易产生贯穿性损伤。为提高FBE涂层的耐水性和耐磨性，美国OBRIEN公司于1992年推出了双层熔结环氧粉末涂层，内层还是原有的粉末环氧，外层添加了约15%聚烯烃的粉末环氧。根据对西气东输和陕京二线工程热煨弯管防腐涂层抗冲击的实测值(材料为美国3M公司生产的环氧粉末)，双层FBE的抗冲击性能较单层FBE提高了50%以上。

聚烯烃涂层是指采用挤压法和熔结法生产的聚乙烯涂层以及挤

压法生产的聚丙烯涂层。聚乙烯和聚丙烯都是非极性材料，挤压法生产的聚烯涂层都有一层黏结剂，熔结法生产的聚乙烯涂层是在聚乙烯粉末中添加了极化剂，否则与金属材料不黏。聚乙烯防腐层按照德国、法国和中国的标准最高使用温度为70℃，70～100℃输送温度的管道采用聚丙烯防腐涂层。但聚丙烯的低温性能远不及聚乙烯好，根据这一特性，输送温度不超过70℃的情况下，尽可能采用聚乙烯而不用聚丙烯。

两层结构的聚乙烯涂层具有抗冲击强度高、水气渗透率低、耐细菌腐蚀、几乎无针孔等优异性能，但是采用热熔胶等软质黏结剂的两层聚乙烯防腐管，埋地之前，随环境温度的变化，会出现聚乙烯涂层伸长或收缩的缺陷，且可能产生涂层脱落的弊病。20世纪80年代，德国曼内斯曼研究所和巴斯夫化学工业公司合作研究出了著名的MAPEC结构。这种结构主要是将熔结环氧粉末和两层聚乙烯结合起来的三层结构。MAPEC结构既充分利用了环氧树脂对钢材表面的高黏结力，又充分发挥了外层聚烯烃的机械强度高、水气渗透率低等优点，形成了一个比较完善的涂层结构，该涂层目前为欧洲

首选涂层。20世纪90年代我国引进了MAPEC结构，名称定义为挤压聚乙烯三层结构防腐层，目前是我国石油领域新建长输管道首选涂层。

(6)环氧煤沥青

无溶剂环氧煤沥青，国外主要用于埋地钢质阀门、管线以及不便于再涂敷作业线上防腐的管道外涂层。主要优点是涂敷方便，土层耐土壤应力和抗阴极剥离性能好；主要缺点是工效太低，固化时间太长，近年逐渐被无溶剂聚氨酯涂层替代。

(7)外防腐涂层补口

一根根涂敷好的防腐管在现场要焊接起来，因此存在着环焊缝补口的问题。按照美国防腐蚀工程师协会规范《埋地或水下金属管线系统的外部腐蚀控制》(NACERP0169)的规定：“焊口、管接头和相配物必须采用与原有涂层相容的材料予以涂敷。”

北美地区FBE防腐层补口采用现场喷涂FBE或采用液体无溶剂环氧树脂补口，也有采用辐射交联聚乙烯热收缩带补口的实例。

挤压聚乙烯防腐层补口在国外主要有两种形式：一种是采用对

聚乙烯有很好黏结力的聚乙烯胶黏带，另一种采用的是辐射交联聚乙烯热收缩。聚乙烯胶带施工可操作性很好，操作简单、容易保证施工质量，不足是聚乙烯胶黏带的机械性能较差，防腐层的耐土壤应力差，若胶带的质量差，还可能出现搭接部位进水的问题。辐射交联聚乙烯热收缩带的性能远优于聚乙烯胶黏带，但存在着施工要求高的问题，补口质量的好坏，完全取决于补口工对施工工艺的掌握程度和责任心，人为因素严重影响补口质量。

两层聚乙烯烃或三层聚乙烯烃即使采用辐射交联聚乙烯热收缩带补口，补口处的防腐质量都达不到主防腐层的质量，其主要原因是主防腐涂层的黏结剂是聚乙烯接枝硬质胶黏剂，无论是低温性能还是高温性能均优于辐射交联聚乙烯热收缩带使用的热熔胶，且耐土壤应力性能更好。

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