玻璃鋼防腐管道技術(shù)現(xiàn)狀
發(fā)布者：固希祥來源：http://www.chengxiangshicai.com發(fā)布時間：2017/9/4
我國管道防腐層技術(shù)現(xiàn)狀，油氣儲運，2004，熔結(jié)接頭、液態(tài)材料和三層聚丙烯4種防腐層補口新技術(shù)，并根據(jù)試驗室評價和現(xiàn)場檢測結(jié) 果，對各種管道防腐層性能要求及其選用方法進行了綜合分析，指出我國防腐層雖然基本實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，某些技術(shù)參數(shù)已達到國外先進標(biāo)準(zhǔn)，但與國外相比，我國管 道防腐層在設(shè)計、應(yīng)用、材料品質(zhì)、設(shè)計方案和補口技術(shù)等方面還存在-定的差距。
玻璃鋼管道防腐層技術(shù)現(xiàn)狀差距一、我國管道防腐層的應(yīng)用 現(xiàn)狀控制埋地鋼質(zhì)管道腐蝕的主要手段是防腐層加陰極保護。在某種程度上，防腐層質(zhì)量決定著管道的使用壽命。與國外一樣，我國管道防腐層的應(yīng)用也是從瀝青類 防腐層開始的，自20世紀(jì)50年代的第一條克獨長輸管道到70年代的東北輸油管道等都采用了石油瀝青防腐層；70年代后期至80年代，國外防腐層的新技術(shù) 已在我國投入應(yīng)用，膠帶、夾克、環(huán)氧粉末等防腐材料相繼投入使用；80年代至90年代中期是各種防腐層發(fā)展、競爭的時期；90年代后期，熔結(jié)環(huán)氧粉末 （FBE）和三層聚乙烯（三層PE）兩種防腐層己逐漸形成主流，作為世界最新的防腐材料，雙層環(huán)氧也有少量的應(yīng)用。
目前，我國玻璃鋼防腐層基 本實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，某些技術(shù)參數(shù)己經(jīng)達到了國外的先進水平，己建的國內(nèi)外長輸管道的防腐層材料主要為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯和少量的煤焦油瓷漆；油田內(nèi)部 主要集輸管道的防腐層材料多為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯，非主要管道的防腐層材料仍然為石油瀝青類；城市供水、供氣管道的防腐層材料則一般多采用環(huán)氧煤瀝 青和膠帶。
二、國外玻璃鋼管道防腐層現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1865年，埋地鋼質(zhì)管道剛投入使用時，由于沒有解決管道外防腐問題，管道泄漏頻繁發(fā)生。出于 防泄漏考慮，防腐層材料使用的是煤焦油瀝青及改性的煤焦油瓷漆。這種材料在管道運行溫度上升的情況下會發(fā)生氧化反應(yīng)，揮發(fā)一部分餾分，導(dǎo)致脆變和剝離，使 陰極保護電流大。
70年代是各種防腐層材料競爭與發(fā)展的時期。石蠟、石油瀝青、膠帶、夾克陸續(xù)被開發(fā)出來，膠帶防腐層也曾一度占據(jù)優(yōu)勢 地位。但這種材料在腐蝕性土壤中經(jīng)常發(fā)生剝離，對陰極保護電流產(chǎn)生屏蔽，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）。上述各種防腐材料的應(yīng)用并沒有改變煤焦油瀝青的主導(dǎo) 地位，直到60年代出現(xiàn)雙層擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防腐層。但隨著管道運行條件的不斷變化，這種雙層擠塑聚乙烯防腐層逐漸暴露出易損壞、易剝離、屏蔽陰極保護電流 等缺陷。
70年代投產(chǎn)的阿拉斯加管道，標(biāo)志著熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層應(yīng)用時代的開始。通過改進組分和施工程序，熔結(jié)環(huán)氧粉末成為80年代應(yīng)用最成功的防腐層。但美中不足的是其機械強度不理想。而雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末系統(tǒng)在機械強度方面進行了改進（也稱為耐磨外防腐層（ARO））。
90年代，熔結(jié)環(huán)氧粉末和由聚乙烯發(fā)展而來的三層聚乙烯逐漸替代了煤焦油瓷漆，成為管道防腐層的主導(dǎo)材料。據(jù)美國《管道文摘》統(tǒng)計，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層 以其優(yōu)良的機械性能和防腐性能、極強的附著力和與陰極保護相融性等特點，一直是世界管道工程的首選防腐層。到1996年，三層聚乙烯防腐層的應(yīng)用己經(jīng)上升 至第二位。
目前，國外的玻璃鋼管道防腐層發(fā)展趨勢是改進三層結(jié)構(gòu)，在雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末結(jié)構(gòu)上下功夫。例如，在熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層表面采用液態(tài)的聚 氨酯或改性的環(huán)氧樹脂。改性的目的是防止管道在吊裝、敷設(shè)、定向鉆穿越道路及河流等各種工序中發(fā)生損壞。最近有一種被稱為1‘粗糙防腐層“的新材料，用在 熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚烯烴防腐層的外部，目的是防止管道運輸中的滑移或用于混凝土加重層前的管道防腐。
據(jù)美國1993年統(tǒng)計，各種防腐層按 面積計算所占的比例為，熔結(jié)環(huán)氧粉末為29.12%，擠塑聚乙烯為39. 27%，煤焦油瓷漆為15.94%，瀝青瓷漆為37%，煤焦油環(huán)氧為0.8%.表1給出了1992~1996年國外各類防腐層的用量。據(jù)美國 《Pipeline調(diào)查中，熔結(jié)環(huán)氧粉末的用量有10次位居榜首。
表1 1992~1996年國外各類防腐層的用量年份熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油二層聚乙烯三層聚乙烯石油瀝青煤瀝青膠帶其它注*可能有誤。
結(jié)環(huán)氧粉末腐層在溫條件下表現(xiàn)出1較好的性blis沖擊性、較低的吸水率r、熱水浸泡下的性能較差、可t三、防腐層基本性能評價及檢測應(yīng)用防腐層的目的 決定了對其基本性能的要求。防腐層的基本性能包括粘結(jié)力、耐土壤應(yīng)力、抗微生物侵蝕、化學(xué)穩(wěn)定性、機械性能、吸水性、電絕緣性和陰極剝離等。對于防腐層的 基本性能，國內(nèi)外都制訂了相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)檢測都是在防腐層制作過程中進行的，由于短期的試驗不可能預(yù)測出管道在各種環(huán)境條件下長期使用中可能出現(xiàn)的 各種問題，因此使用的歷史經(jīng)驗是一個非常寶貴的佐證材料。
我國一些研究單位曾對常用的幾種防腐層做過試驗室性能綜合評價，評價內(nèi)容及方 法見表2.①熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層具有極好的附著力、低陰極剝離值、相對較低的抗沖擊性和適中的吸水性。當(dāng)溫度升高時，單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層對附著力的損 失和陰極剝離的加比較敏感，而雙層熔能，其吸水率隨著溫度的升高而加，但仍然處在可以接受的范圍內(nèi)。由于防腐層的吸水率較高，因此對陰極保護電流不會產(chǎn)生 屏蔽作用。
肢帶防腐層具有較高的抗沖擊性、低吸水率、中高陰極剝離和適中的附著力值等特性，但在高溫（60*C）下會出現(xiàn)陰極剝離超標(biāo)，不能使用。在現(xiàn)場的土壤應(yīng)力試驗中，膠帶耐土壤應(yīng)力性能較低，在具有土壤應(yīng)力的環(huán)境中不宜使用，高溫沙漠地區(qū)也不宜使用。
多層結(jié)構(gòu)防腐層具有較高的附著力和抗沖擊性、低陰極剝離值和低吸水率，熱水浸泡下有良好的性能，熱水浸泡后仍能保持較好的附著力。
環(huán)氧煤瀝青附著力好，抗沖擊性很低，抗陰極剝離能力較強，吸水率低，在熱水浸泡下的性能相對較好。但這只是對試驗室制備的試片的描述，現(xiàn)場應(yīng)用中的問題在試驗室反映不出來，如固化時間長、針孔多、面積電阻低等。
巧聚氨酯具有較高的抗沖擊性、低附著力、高陰極剝離值、低吸水率、熱水浸泡性能較差。只檢驗了一家公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品不宜用于防腐。
�、迶D塑聚乙烯具有較好的附著力、較好的抗圖 表2試驗室評價內(nèi)容及方法評價內(nèi)容評價標(biāo)準(zhǔn)及方法30670（熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯、膠帶）Z245.20（熔結(jié)環(huán)氧粉末）-C的溫度下，浸泡 48h后測定熱水浸泡在60-C和95 -C的溫度下浸泡48h，然后觀察是否出現(xiàn)起泡、變色、軟化或硬化等現(xiàn)象，再進行評價；考察90-C熱水浸泡后附著力的變化（ASTMD4541）土壤應(yīng) 力現(xiàn)場觀察土壤應(yīng)力對膠帶的影響，將防腐管暴露在高應(yīng)力的巖石中3年加拿大TCPL公司在橫貫加拿大的10管道上進行了防腐層現(xiàn)場使用性能檢測評估，測取 探坑數(shù)據(jù)3000余個，測試項目有防腐層電導(dǎo)率（取平均測試值）、陰極保護電流密度、探坑檢測和管/地電位。被檢管道防腐層（除聚氨酯防腐層）長度均超過 200km.被檢管道防腐層類型及其使用時間見表3.表3被檢管道防腐層類型及使用時間使用時間防腐層種類管徑使用時間防腐層種類管徑聚乙烯膠帶瀝青瑪脂 石油瀝青熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油瓷漆聚氨酯方腐層電導(dǎo)率防腐層電導(dǎo)率是面積電阻的倒數(shù)，測試方法為直流電位法。為了便于比較，對不同時間段的防腐層都選用了 5~7年的測量數(shù)據(jù)，結(jié)果見。從可以看出，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層性能最佳。
電流密度陰極保護電流密度與防腐層的電導(dǎo)率密切相關(guān)，電流密度數(shù)據(jù)是通過對外加電流系統(tǒng)的輸入電流計算得來的，結(jié)果見（a）和1987年發(fā)表的，當(dāng)時熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層只有5年的數(shù)據(jù)。在后來的技術(shù)交流中，加拿大提供了新的數(shù)據(jù)，即（b）給出的數(shù)據(jù)。
探坑檢測探坑檢測比較直觀，可以方便地進行現(xiàn)場可視性檢測和防腐層測試。用小試樣來判斷大面積區(qū)域會引起爭議，然而，當(dāng)采用大量的檢測這些探坑檢測結(jié)果顯示，在防腐層性能不好的地區(qū)，陰極保護并不充分，腐蝕監(jiān)測也不是百分之百有效。
1986年，TCPL公司在兩個地區(qū)挖掘探坑，管道防腐層為熔結(jié)環(huán)氧粉末，土壤為粘土，電阻率約為50D*m，地表電位和管道表面電位分別為1 330mV，沒有發(fā)現(xiàn)任何腐蝕、起泡或松動，管道埋設(shè)時間為1982年。在另一處也得到了同樣的結(jié)果。
電位測量電位測量可以精確地反映陰極保護與防腐層的關(guān)系。在上述長為26km的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的管段中，測得保護電流為300mA，電流密度為 4UA/m2.在其它管道的膠帶和瀝青防腐層的探坑檢測中找到了腐蝕的證據(jù)，測得的-1000mV電位表明了陰極保護的屏蔽作用。在電位測量中，煤焦油、 瀝青瑪脂、熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚氨酯防腐層沒有屏蔽情況發(fā)生。根據(jù)測量結(jié)果，較好的防腐層電位曲線是平滑的，而不好的防腐層曲線是陡的，衰減很快。質(zhì)量欠佳的 防腐層在高電阻率環(huán)境中的電流分布不均勻，在低電阻率環(huán)境中雖然電流也可以均勻分布，但保護范圍卻很小。而質(zhì)量好的防腐層，無論是在高電阻率環(huán)境中，還是 在低電阻率環(huán)境中，都很容易獲得保護。
幾種防腐層性能衰減的趨勢，由小到大排列是溶結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）、煤焦油、膠帶、瀝青、瑪脂。
現(xiàn)場檢測結(jié)果與試驗室性能檢測對應(yīng)關(guān)系好的防腐層是熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）和聚氨酯，其它防腐層均不良。
在有電流屏蔽的地方，陰極保護可能是無效的，管/地電位顯示不出屏蔽問題。
四、新建管道防腐層的選用選用防腐層要考慮外界環(huán)境條件、管道設(shè)計壽命、防腐層的性能質(zhì)量及費用4個因素。
1996年11月公布了一份關(guān)于加拿大埋地管道應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的調(diào)查報告。報告指出，1977年以來，加拿大己有22條管道因應(yīng)力腐蝕發(fā)生破 裂、穿孔，其中有73%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在膠帶防腐層管道瀝青防腐層管道上，其余9%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在熱絕緣的管道上。為此，1996年，加拿大 13家管道公司投入480x104美元協(xié)作開展應(yīng)力腐蝕開裂的研究，投資3000x104美元用于管道維護。對于新建的管道，加拿大國家能源局推薦采用熔 結(jié)環(huán)氧粉末、二層聚乙烯和三層聚乙烯防腐層。
根據(jù)上述試驗室檢測和現(xiàn)場檢測結(jié)果，熔結(jié)環(huán)氧粉末和三層聚乙烯是性能優(yōu)良的防腐層，不僅具有良好的防腐性能，而且還能與陰極保護相融，具有保護電流密度小、保護范圍大的特點。
單層熔結(jié)環(huán)氧粉末的機械性能較差，因此發(fā)展了雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末，極大地提高了防腐層的機械性能，在抗磨強度上，己經(jīng)可以與三層聚乙烯相媲美。在特殊地區(qū)，例如河流穿越段，可以大膽使用。
但由于其價格稍高，推廣普及的程度較低。
2001展覽會上所作的專題報告中指出：“對于熔結(jié)環(huán)氧樹脂來講，其非常令人滿意的工藝己經(jīng)用了多年，從而是向中國管道推薦的首選防腐層系統(tǒng)‘。他首推的防腐層材料也是熔結(jié)環(huán)氧粉末。
管道防腐層應(yīng)用進行調(diào)研和分析，依據(jù)各個項目的優(yōu)劣程度和多年使用性能進行綜合評分，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為8分，三層聚乙烯防腐層為8分，雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為10分。
與熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層相比，三層聚乙烯和三層聚丙烯（PP）防腐層存在以下缺點。
耐高溫性能差，一旦出現(xiàn)開裂，就會產(chǎn)生屏蔽。三層防腐結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)是順序進行的，而且時間間隔短，如果熔結(jié)環(huán)氧粉末沒有完全固化，膠粘劑就會與其化學(xué)基團發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)速度和鋼管表面溫度決定了其涂敷時間通常為幾秒鐘，如果作業(yè)時間控制不好，就會影響防腐層的質(zhì)量。
對于螺旋焊縫管，如果壓輥不能有效擠壓，就容易在焊縫處產(chǎn)生連續(xù)空鼓。例如，在西氣東輸管道工程中，發(fā)現(xiàn)長期放置后的三層聚乙烯防腐管道的端部有大面積防腐層剝離現(xiàn)象。
防腐層的補口較困難，補口材料難以與聚乙烯相融。
上述這些缺點，除了屏蔽問題，其它都可以通過控制施工工藝得到解決。
�。�1）液態(tài)環(huán)氧補口涂料現(xiàn)場常溫施工，可機噴也可以手涂，固化時間短，夏天固化4h后就可以下溝，補口層為剛性，與鋼表面附著力好，一次噴涂厚度可達 200Um，易補傷，與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)性好，五、防腐層補口技術(shù)的新發(fā)展熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層采用熔結(jié)環(huán)氧粉末材料補口是可行的。國外的補口技術(shù)己經(jīng)向多 樣化方向發(fā)展，例如，使用液態(tài)環(huán)氧、聚氨酯、冷纏帶和收縮套用于熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的補口。對于三層（熔結(jié)環(huán)氧粉末-聚烯烴）防腐層的補口，主要問題反映 在與管體聚烯烴的粘結(jié)上。經(jīng)過試驗研究，目前己開發(fā)出熔結(jié)聚丙烯聚合物、擠塑聚丙烯片、火焰噴射聚丙烯共聚物、注模聚丙烯和合成擠壓聚丙烯帶5種不同的補 口技術(shù)。這些補口技術(shù)在結(jié)構(gòu)上都以熔結(jié)環(huán)氧粉末作為第一層，并在熔結(jié)環(huán)氧粉末膠化期間噴射絮狀的聚丙烯共聚物與其粘結(jié)，最后涂敷外保護層。在這5種補口技 術(shù)中，火焰噴射聚丙烯共聚物最常用，還可用于彎頭上。
對于三層聚乙烯和二層聚乙烯防腐層的補口，國外研究了一種新方法，稱為熔結(jié)接頭保 護結(jié)構(gòu)（F-W）。該技術(shù)是將夾克層緊貼在管子表面，用加熱元件加熱夾克，使補口夾克和管體上的夾克熔融在一起。該結(jié)構(gòu)具有機械強度好、密封性能好、耐磨 等特點，可用于定向鉆和沙漠土壤應(yīng)力大的環(huán)境里。加熱元件是導(dǎo)電的金屬網(wǎng)，加熱溫度在232*C，電源是一臺標(biāo)準(zhǔn)的電弧焊機。對于3mm厚的聚乙烯防腐 層，僅用60s就可以完成熔結(jié)。
當(dāng)采用傳統(tǒng)的熱收縮套和三層材料補口時，陰極屏蔽問題是顯而易見的。一份補口材料的調(diào)查報告指出，熱收 縮套施工合格率只有50%.對全部采用熱收縮套補口的，一條長370km的煤焦油瓷漆防腐管道和長110km的三層聚乙烯防腐管道進行了調(diào)查，結(jié)果表明， 有漏點的補口高達80%，由于補口失敗，導(dǎo)致管道嚴重腐蝕。而液體材料補口可以避免此類腐蝕問題，液體補口是國外的一種較新技術(shù)，發(fā)展很快，主要有液態(tài)環(huán) 氧和聚氨酯兩種補口材耐堿性，造價低。其缺點為，低溫下不宜使用，防腐層脆，耐沖擊性和耐磨性差，不能用于三層聚乙烯防腐層。
（2）液 態(tài)聚氨酯涂料是新近發(fā)展的新材料，可用于補口和彎管的管體上。其優(yōu)點是，低溫下可以施工，固化時間短，可配成彈性體或剛性體，能與三層聚乙烯配合，與鋼管 表面粘結(jié)性能好，一次涂敷厚度可達1.2mm，施工簡單，易補傷，既能與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)，也能與三層聚乙烯粘結(jié)，有韌性，耐磨，抗拖拉，抗機械損傷，抗 沖擊，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗紫外線，壽命可達50年，成本低。缺點是，施工中對原料的配比要求嚴格。采用該材料補口是一種很有前途的補口技術(shù)。
采用三層聚丙烯補口時，材料與管體防腐層的補口技術(shù)。其操作工序為，在管道表面先涂敷一層250*厚的熔結(jié)環(huán)氧粉末，然后再涂敷一層200Wm厚的化學(xué)改性聚丙烯粉末，最后把預(yù)先制備的300mm寬的聚丙烯復(fù)合帶貼到接頭處，并用擠壓鉗夾緊。
六、我國防腐技術(shù)存在的差距防腐層材料品質(zhì)差，不論是聚乙烯材料，還是粉末材料，都落后于國外產(chǎn)品。在材料的生產(chǎn)和研究方面還有待提高。
防腐層的設(shè)計方案缺少整體觀念。在防腐層的設(shè)計、選用方面，應(yīng)加拿大NOVA公司研究的防腐層最低性能量化指標(biāo)。
防腐層補口技術(shù)落后。當(dāng)前國際上液體補口技術(shù)發(fā)展很快，建議加快技術(shù)探索步伐，盡快達到國外同類技術(shù)的水平
玻璃鋼管道防腐層技術(shù)現(xiàn)狀差距一、我國管道防腐層的應(yīng)用 現(xiàn)狀控制埋地鋼質(zhì)管道腐蝕的主要手段是防腐層加陰極保護。在某種程度上，防腐層質(zhì)量決定著管道的使用壽命。與國外一樣，我國管道防腐層的應(yīng)用也是從瀝青類 防腐層開始的，自20世紀(jì)50年代的第一條克獨長輸管道到70年代的東北輸油管道等都采用了石油瀝青防腐層；70年代后期至80年代，國外防腐層的新技術(shù) 已在我國投入應(yīng)用，膠帶、夾克、環(huán)氧粉末等防腐材料相繼投入使用；80年代至90年代中期是各種防腐層發(fā)展、競爭的時期；90年代后期，熔結(jié)環(huán)氧粉末 （FBE）和三層聚乙烯（三層PE）兩種防腐層己逐漸形成主流，作為世界最新的防腐材料，雙層環(huán)氧也有少量的應(yīng)用。
目前，我國玻璃鋼防腐層基 本實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，某些技術(shù)參數(shù)己經(jīng)達到了國外的先進水平，己建的國內(nèi)外長輸管道的防腐層材料主要為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯和少量的煤焦油瓷漆；油田內(nèi)部 主要集輸管道的防腐層材料多為熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯，非主要管道的防腐層材料仍然為石油瀝青類；城市供水、供氣管道的防腐層材料則一般多采用環(huán)氧煤瀝 青和膠帶。
二、國外玻璃鋼管道防腐層現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1865年，埋地鋼質(zhì)管道剛投入使用時，由于沒有解決管道外防腐問題，管道泄漏頻繁發(fā)生。出于 防泄漏考慮，防腐層材料使用的是煤焦油瀝青及改性的煤焦油瓷漆。這種材料在管道運行溫度上升的情況下會發(fā)生氧化反應(yīng)，揮發(fā)一部分餾分，導(dǎo)致脆變和剝離，使 陰極保護電流大。
70年代是各種防腐層材料競爭與發(fā)展的時期。石蠟、石油瀝青、膠帶、夾克陸續(xù)被開發(fā)出來，膠帶防腐層也曾一度占據(jù)優(yōu)勢 地位。但這種材料在腐蝕性土壤中經(jīng)常發(fā)生剝離，對陰極保護電流產(chǎn)生屏蔽，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）。上述各種防腐材料的應(yīng)用并沒有改變煤焦油瀝青的主導(dǎo) 地位，直到60年代出現(xiàn)雙層擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防腐層。但隨著管道運行條件的不斷變化，這種雙層擠塑聚乙烯防腐層逐漸暴露出易損壞、易剝離、屏蔽陰極保護電流 等缺陷。
70年代投產(chǎn)的阿拉斯加管道，標(biāo)志著熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層應(yīng)用時代的開始。通過改進組分和施工程序，熔結(jié)環(huán)氧粉末成為80年代應(yīng)用最成功的防腐層。但美中不足的是其機械強度不理想。而雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末系統(tǒng)在機械強度方面進行了改進（也稱為耐磨外防腐層（ARO））。
90年代，熔結(jié)環(huán)氧粉末和由聚乙烯發(fā)展而來的三層聚乙烯逐漸替代了煤焦油瓷漆，成為管道防腐層的主導(dǎo)材料。據(jù)美國《管道文摘》統(tǒng)計，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層 以其優(yōu)良的機械性能和防腐性能、極強的附著力和與陰極保護相融性等特點，一直是世界管道工程的首選防腐層。到1996年，三層聚乙烯防腐層的應(yīng)用己經(jīng)上升 至第二位。
目前，國外的玻璃鋼管道防腐層發(fā)展趨勢是改進三層結(jié)構(gòu)，在雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末結(jié)構(gòu)上下功夫。例如，在熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層表面采用液態(tài)的聚 氨酯或改性的環(huán)氧樹脂。改性的目的是防止管道在吊裝、敷設(shè)、定向鉆穿越道路及河流等各種工序中發(fā)生損壞。最近有一種被稱為1‘粗糙防腐層“的新材料，用在 熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚烯烴防腐層的外部，目的是防止管道運輸中的滑移或用于混凝土加重層前的管道防腐。
據(jù)美國1993年統(tǒng)計，各種防腐層按 面積計算所占的比例為，熔結(jié)環(huán)氧粉末為29.12%，擠塑聚乙烯為39. 27%，煤焦油瓷漆為15.94%，瀝青瓷漆為37%，煤焦油環(huán)氧為0.8%.表1給出了1992~1996年國外各類防腐層的用量。據(jù)美國 《Pipeline調(diào)查中，熔結(jié)環(huán)氧粉末的用量有10次位居榜首。
表1 1992~1996年國外各類防腐層的用量年份熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油二層聚乙烯三層聚乙烯石油瀝青煤瀝青膠帶其它注*可能有誤。
結(jié)環(huán)氧粉末腐層在溫條件下表現(xiàn)出1較好的性blis沖擊性、較低的吸水率r、熱水浸泡下的性能較差、可t三、防腐層基本性能評價及檢測應(yīng)用防腐層的目的 決定了對其基本性能的要求。防腐層的基本性能包括粘結(jié)力、耐土壤應(yīng)力、抗微生物侵蝕、化學(xué)穩(wěn)定性、機械性能、吸水性、電絕緣性和陰極剝離等。對于防腐層的 基本性能，國內(nèi)外都制訂了相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)檢測都是在防腐層制作過程中進行的，由于短期的試驗不可能預(yù)測出管道在各種環(huán)境條件下長期使用中可能出現(xiàn)的 各種問題，因此使用的歷史經(jīng)驗是一個非常寶貴的佐證材料。
我國一些研究單位曾對常用的幾種防腐層做過試驗室性能綜合評價，評價內(nèi)容及方 法見表2.①熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層具有極好的附著力、低陰極剝離值、相對較低的抗沖擊性和適中的吸水性。當(dāng)溫度升高時，單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層對附著力的損 失和陰極剝離的加比較敏感，而雙層熔能，其吸水率隨著溫度的升高而加，但仍然處在可以接受的范圍內(nèi)。由于防腐層的吸水率較高，因此對陰極保護電流不會產(chǎn)生 屏蔽作用。
肢帶防腐層具有較高的抗沖擊性、低吸水率、中高陰極剝離和適中的附著力值等特性，但在高溫（60*C）下會出現(xiàn)陰極剝離超標(biāo)，不能使用。在現(xiàn)場的土壤應(yīng)力試驗中，膠帶耐土壤應(yīng)力性能較低，在具有土壤應(yīng)力的環(huán)境中不宜使用，高溫沙漠地區(qū)也不宜使用。
多層結(jié)構(gòu)防腐層具有較高的附著力和抗沖擊性、低陰極剝離值和低吸水率，熱水浸泡下有良好的性能，熱水浸泡后仍能保持較好的附著力。
環(huán)氧煤瀝青附著力好，抗沖擊性很低，抗陰極剝離能力較強，吸水率低，在熱水浸泡下的性能相對較好。但這只是對試驗室制備的試片的描述，現(xiàn)場應(yīng)用中的問題在試驗室反映不出來，如固化時間長、針孔多、面積電阻低等。
巧聚氨酯具有較高的抗沖擊性、低附著力、高陰極剝離值、低吸水率、熱水浸泡性能較差。只檢驗了一家公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品不宜用于防腐。
�、迶D塑聚乙烯具有較好的附著力、較好的抗圖 表2試驗室評價內(nèi)容及方法評價內(nèi)容評價標(biāo)準(zhǔn)及方法30670（熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯、膠帶）Z245.20（熔結(jié)環(huán)氧粉末）-C的溫度下，浸泡 48h后測定熱水浸泡在60-C和95 -C的溫度下浸泡48h，然后觀察是否出現(xiàn)起泡、變色、軟化或硬化等現(xiàn)象，再進行評價；考察90-C熱水浸泡后附著力的變化（ASTMD4541）土壤應(yīng) 力現(xiàn)場觀察土壤應(yīng)力對膠帶的影響，將防腐管暴露在高應(yīng)力的巖石中3年加拿大TCPL公司在橫貫加拿大的10管道上進行了防腐層現(xiàn)場使用性能檢測評估，測取 探坑數(shù)據(jù)3000余個，測試項目有防腐層電導(dǎo)率（取平均測試值）、陰極保護電流密度、探坑檢測和管/地電位。被檢管道防腐層（除聚氨酯防腐層）長度均超過 200km.被檢管道防腐層類型及其使用時間見表3.表3被檢管道防腐層類型及使用時間使用時間防腐層種類管徑使用時間防腐層種類管徑聚乙烯膠帶瀝青瑪脂 石油瀝青熔結(jié)環(huán)氧粉末煤焦油瓷漆聚氨酯方腐層電導(dǎo)率防腐層電導(dǎo)率是面積電阻的倒數(shù)，測試方法為直流電位法。為了便于比較，對不同時間段的防腐層都選用了 5~7年的測量數(shù)據(jù)，結(jié)果見。從可以看出，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層性能最佳。
電流密度陰極保護電流密度與防腐層的電導(dǎo)率密切相關(guān)，電流密度數(shù)據(jù)是通過對外加電流系統(tǒng)的輸入電流計算得來的，結(jié)果見（a）和1987年發(fā)表的，當(dāng)時熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層只有5年的數(shù)據(jù)。在后來的技術(shù)交流中，加拿大提供了新的數(shù)據(jù)，即（b）給出的數(shù)據(jù)。
探坑檢測探坑檢測比較直觀，可以方便地進行現(xiàn)場可視性檢測和防腐層測試。用小試樣來判斷大面積區(qū)域會引起爭議，然而，當(dāng)采用大量的檢測這些探坑檢測結(jié)果顯示，在防腐層性能不好的地區(qū)，陰極保護并不充分，腐蝕監(jiān)測也不是百分之百有效。
1986年，TCPL公司在兩個地區(qū)挖掘探坑，管道防腐層為熔結(jié)環(huán)氧粉末，土壤為粘土，電阻率約為50D*m，地表電位和管道表面電位分別為1 330mV，沒有發(fā)現(xiàn)任何腐蝕、起泡或松動，管道埋設(shè)時間為1982年。在另一處也得到了同樣的結(jié)果。
電位測量電位測量可以精確地反映陰極保護與防腐層的關(guān)系。在上述長為26km的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的管段中，測得保護電流為300mA，電流密度為 4UA/m2.在其它管道的膠帶和瀝青防腐層的探坑檢測中找到了腐蝕的證據(jù)，測得的-1000mV電位表明了陰極保護的屏蔽作用。在電位測量中，煤焦油、 瀝青瑪脂、熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚氨酯防腐層沒有屏蔽情況發(fā)生。根據(jù)測量結(jié)果，較好的防腐層電位曲線是平滑的，而不好的防腐層曲線是陡的，衰減很快。質(zhì)量欠佳的 防腐層在高電阻率環(huán)境中的電流分布不均勻，在低電阻率環(huán)境中雖然電流也可以均勻分布，但保護范圍卻很小。而質(zhì)量好的防腐層，無論是在高電阻率環(huán)境中，還是 在低電阻率環(huán)境中，都很容易獲得保護。
幾種防腐層性能衰減的趨勢，由小到大排列是溶結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）、煤焦油、膠帶、瀝青、瑪脂。
現(xiàn)場檢測結(jié)果與試驗室性能檢測對應(yīng)關(guān)系好的防腐層是熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）和聚氨酯，其它防腐層均不良。
在有電流屏蔽的地方，陰極保護可能是無效的，管/地電位顯示不出屏蔽問題。
四、新建管道防腐層的選用選用防腐層要考慮外界環(huán)境條件、管道設(shè)計壽命、防腐層的性能質(zhì)量及費用4個因素。
1996年11月公布了一份關(guān)于加拿大埋地管道應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的調(diào)查報告。報告指出，1977年以來，加拿大己有22條管道因應(yīng)力腐蝕發(fā)生破 裂、穿孔，其中有73%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在膠帶防腐層管道瀝青防腐層管道上，其余9%的應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在熱絕緣的管道上。為此，1996年，加拿大 13家管道公司投入480x104美元協(xié)作開展應(yīng)力腐蝕開裂的研究，投資3000x104美元用于管道維護。對于新建的管道，加拿大國家能源局推薦采用熔 結(jié)環(huán)氧粉末、二層聚乙烯和三層聚乙烯防腐層。
根據(jù)上述試驗室檢測和現(xiàn)場檢測結(jié)果，熔結(jié)環(huán)氧粉末和三層聚乙烯是性能優(yōu)良的防腐層，不僅具有良好的防腐性能，而且還能與陰極保護相融，具有保護電流密度小、保護范圍大的特點。
單層熔結(jié)環(huán)氧粉末的機械性能較差，因此發(fā)展了雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末，極大地提高了防腐層的機械性能，在抗磨強度上，己經(jīng)可以與三層聚乙烯相媲美。在特殊地區(qū)，例如河流穿越段，可以大膽使用。
但由于其價格稍高，推廣普及的程度較低。
2001展覽會上所作的專題報告中指出：“對于熔結(jié)環(huán)氧樹脂來講，其非常令人滿意的工藝己經(jīng)用了多年，從而是向中國管道推薦的首選防腐層系統(tǒng)‘。他首推的防腐層材料也是熔結(jié)環(huán)氧粉末。
管道防腐層應(yīng)用進行調(diào)研和分析，依據(jù)各個項目的優(yōu)劣程度和多年使用性能進行綜合評分，熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為8分，三層聚乙烯防腐層為8分，雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層為10分。
與熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層相比，三層聚乙烯和三層聚丙烯（PP）防腐層存在以下缺點。
耐高溫性能差，一旦出現(xiàn)開裂，就會產(chǎn)生屏蔽。三層防腐結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)是順序進行的，而且時間間隔短，如果熔結(jié)環(huán)氧粉末沒有完全固化，膠粘劑就會與其化學(xué)基團發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)速度和鋼管表面溫度決定了其涂敷時間通常為幾秒鐘，如果作業(yè)時間控制不好，就會影響防腐層的質(zhì)量。
對于螺旋焊縫管，如果壓輥不能有效擠壓，就容易在焊縫處產(chǎn)生連續(xù)空鼓。例如，在西氣東輸管道工程中，發(fā)現(xiàn)長期放置后的三層聚乙烯防腐管道的端部有大面積防腐層剝離現(xiàn)象。
防腐層的補口較困難，補口材料難以與聚乙烯相融。
上述這些缺點，除了屏蔽問題，其它都可以通過控制施工工藝得到解決。
�。�1）液態(tài)環(huán)氧補口涂料現(xiàn)場常溫施工，可機噴也可以手涂，固化時間短，夏天固化4h后就可以下溝，補口層為剛性，與鋼表面附著力好，一次噴涂厚度可達 200Um，易補傷，與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)性好，五、防腐層補口技術(shù)的新發(fā)展熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層采用熔結(jié)環(huán)氧粉末材料補口是可行的。國外的補口技術(shù)己經(jīng)向多 樣化方向發(fā)展，例如，使用液態(tài)環(huán)氧、聚氨酯、冷纏帶和收縮套用于熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的補口。對于三層（熔結(jié)環(huán)氧粉末-聚烯烴）防腐層的補口，主要問題反映 在與管體聚烯烴的粘結(jié)上。經(jīng)過試驗研究，目前己開發(fā)出熔結(jié)聚丙烯聚合物、擠塑聚丙烯片、火焰噴射聚丙烯共聚物、注模聚丙烯和合成擠壓聚丙烯帶5種不同的補 口技術(shù)。這些補口技術(shù)在結(jié)構(gòu)上都以熔結(jié)環(huán)氧粉末作為第一層，并在熔結(jié)環(huán)氧粉末膠化期間噴射絮狀的聚丙烯共聚物與其粘結(jié)，最后涂敷外保護層。在這5種補口技 術(shù)中，火焰噴射聚丙烯共聚物最常用，還可用于彎頭上。
對于三層聚乙烯和二層聚乙烯防腐層的補口，國外研究了一種新方法，稱為熔結(jié)接頭保 護結(jié)構(gòu)（F-W）。該技術(shù)是將夾克層緊貼在管子表面，用加熱元件加熱夾克，使補口夾克和管體上的夾克熔融在一起。該結(jié)構(gòu)具有機械強度好、密封性能好、耐磨 等特點，可用于定向鉆和沙漠土壤應(yīng)力大的環(huán)境里。加熱元件是導(dǎo)電的金屬網(wǎng)，加熱溫度在232*C，電源是一臺標(biāo)準(zhǔn)的電弧焊機。對于3mm厚的聚乙烯防腐 層，僅用60s就可以完成熔結(jié)。
當(dāng)采用傳統(tǒng)的熱收縮套和三層材料補口時，陰極屏蔽問題是顯而易見的。一份補口材料的調(diào)查報告指出，熱收 縮套施工合格率只有50%.對全部采用熱收縮套補口的，一條長370km的煤焦油瓷漆防腐管道和長110km的三層聚乙烯防腐管道進行了調(diào)查，結(jié)果表明， 有漏點的補口高達80%，由于補口失敗，導(dǎo)致管道嚴重腐蝕。而液體材料補口可以避免此類腐蝕問題，液體補口是國外的一種較新技術(shù)，發(fā)展很快，主要有液態(tài)環(huán) 氧和聚氨酯兩種補口材耐堿性，造價低。其缺點為，低溫下不宜使用，防腐層脆，耐沖擊性和耐磨性差，不能用于三層聚乙烯防腐層。
（2）液 態(tài)聚氨酯涂料是新近發(fā)展的新材料，可用于補口和彎管的管體上。其優(yōu)點是，低溫下可以施工，固化時間短，可配成彈性體或剛性體，能與三層聚乙烯配合，與鋼管 表面粘結(jié)性能好，一次涂敷厚度可達1.2mm，施工簡單，易補傷，既能與熔結(jié)環(huán)氧粉末粘結(jié)，也能與三層聚乙烯粘結(jié)，有韌性，耐磨，抗拖拉，抗機械損傷，抗 沖擊，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗紫外線，壽命可達50年，成本低。缺點是，施工中對原料的配比要求嚴格。采用該材料補口是一種很有前途的補口技術(shù)。
采用三層聚丙烯補口時，材料與管體防腐層的補口技術(shù)。其操作工序為，在管道表面先涂敷一層250*厚的熔結(jié)環(huán)氧粉末，然后再涂敷一層200Wm厚的化學(xué)改性聚丙烯粉末，最后把預(yù)先制備的300mm寬的聚丙烯復(fù)合帶貼到接頭處，并用擠壓鉗夾緊。
六、我國防腐技術(shù)存在的差距防腐層材料品質(zhì)差，不論是聚乙烯材料，還是粉末材料，都落后于國外產(chǎn)品。在材料的生產(chǎn)和研究方面還有待提高。
防腐層的設(shè)計方案缺少整體觀念。在防腐層的設(shè)計、選用方面，應(yīng)加拿大NOVA公司研究的防腐層最低性能量化指標(biāo)。
防腐層補口技術(shù)落后。當(dāng)前國際上液體補口技術(shù)發(fā)展很快，建議加快技術(shù)探索步伐，盡快達到國外同類技術(shù)的水平
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