输油生产管道中采取的几种防腐措施

高志君　何昕宇　李智勇　朱海燕

摘要：我国目前铺设的埋地管线都是永久性管线，临时性管线很少，如何保证巨大的管道投资发挥出最长最大的效益，管道的防腐蚀便成了铺设管道不容忽视的重要环节。

关键词：防腐；环氧；三层PE；管道

１ 引言

上世纪八、九十年代，利用先进技术的欧美管道管理模式逐步转向总部直接对现场进行维护管理，90年代中后期的北美和欧洲在管道行业全面提出和实施完整性管理。完整性管理是为了保障管道长久有效地使用，通过先进技术手段，分析风险，并采取有效措施进行防范和规避，保证管道处于受控的安全运行状态，包括对管道经过的所有环境因素、第三方因素及管道自身因素的数据分析和管理。为此，需要对大量基础数据进行收集和分析，给出评价建议，在危险没有发生之前进行预防。

2 输油管道巡检现状

输油管道的特点是跨度大、距离长、地质环境复杂。输油管道的日常巡检工作需要对自然环境的变化对管线造成的损坏，人为的对管道的破坏，设备老化情况，附属设备运行情况等进行巡查，是石油管道运输领域的难点。对输油管道的日常巡检工作进行有效的管理是保证输油管道及其设备安全运行的一项基础工作。

传统的输油管道管理模式为三级管理即总部管理--区域管理--站场管理，通过电话在总部和区域和各个站场之间逐级进行联系，实现对管道的管理和维护。传统的第一代安全巡检系统采取人工记录方式，该工作模式在生产中存在很大弊病，可能造成巡检不到位、操作失误、观察不仔细等现象，使得巡检数据不准确，设备故障隐患得不到及时的发现和处理。

利用信息钮和条形码等较为先进的自动识别技术进行计算机管理的第二代安全巡检系统曾得到普遍推广应用并在安全生产管理中发挥了巨大作用。但第二代系统也存在许多不足之处，产品安装复杂，而且长期暴露在野外，容易遭到损坏，不便于有效的管理，而且巡检信息仍然是手工记录；费时、费力且填写内容不规范，使得线路巡检信息汇总分析的工作量没有实质性的减少。

3 为了防止埋地钢管不受地下湿气及各种化学物质的腐蚀氧化，延长钢管的使用寿命，要在钢管外穿上衣服加上防护层，沥青防腐，环氧粉沫喷涂和三PE防腐，隔绝或屏蔽腐蚀环境，便是被人们广泛应用的常规方法。

50年代中期，伴随着石油化工的发展，美国匹兹堡化学工业公司发明了双组分的环氧液体涂料，俗称环氧煤沥青，大多用在金属管道及框架的外防腐，其后，我国石油部管道科学研究院也顺利研发成功了环氧煤沥青，并在我国城市建设中大量应用，其优点是：煤沥青的防腐效果好，便于现场施工操作，几十年以后人们发现埋地几十年的钢管防腐工艺好的仍然毫无锈迹，充分显示了煤沥青防腐的优越性，但是，随着时间的考验，人们也发现了环氧煤沥青在使用中存在着许多难以克服的缺点。如：易受人为操作因素影响，因其工艺过程大都是两布三油，人工涂抹，极易造成针孔及气泡，形成局部防腐的薄弱环节，成为以后管道腐蚀的隐患。其次，由于每道油必须干透才能涂第二道油，整个工序大致需要5至7天，防腐周期长，而其间小雨等气候变化，极易影响操作。如不待干透即下埋，环氧煤沥青便会粉化，而不能起到防腐效果，特别是其先天的脆性，虽然有两至三道玻纤布，仍无法完全克服。当用在大口径钢管外防腐时，其自身的重量与管沟中石块等硬物碰撞挤压，便会使其脆裂破损，成为腐蚀的隐患。

为了改变环氧煤沥青的以上缺点，人们开发出了以沥青为主料的冷缠带，缩短了工程周期，方便了施工操作，但是人们在操作中也发现冷缠带搭接部分极易储存空气，给防腐带来隐患。其次，夏天，管体温度较高时，冷缠带极易在钢管表面滑动，其胶的寿命也影响防腐质量。

塑性体沥青防蚀带的问世，较好的解决了沥青防腐的施工工艺问题。它是由内、中、外三层结构组成，内层为经高效聚合物改性的沥青，起到了对金属的绝缘防腐作用，经高效聚合物改性的沥青，抗老化、抗电压能力和沾接性能大幅提高。中间层是玻璃纤维薄毡，起到携带改性沥青和部分增加产品抗拉强度的作用。外层是进口高强无纺织物，它携带改性沥青的同时，起到增加产品抗拉伸能力和抗冲击强度的作用。整体厚度高达3毫米以上，其施工方法是：除锈→涂底漆→热熔螺旋包覆。常规检测方法是：目测外观、厚度检测、粘结力检测、电火花检测仪检测。

塑性体沥青防蚀带自1999年5月问世以来，经过北京、石家庄、济南等地区的大面积推广应用，市场评价良好，其主要优点有：吸水率低、比环氧煤沥青缩小了十倍，耐电压等级高，破坏电压达到5万伏，施工操作简便，随缠随用，大大降低了防腐作业人员的劳动强度，产品抗冲击、抗弯曲性能好，防腐材料及防腐管道易于储存和运输，热缠施工不受外界气候和恶劣环境影响。2000年中国石油天然气集团公司防腐保温产品质量监督检验中心对塑性体沥青防蚀带进行了严格的检测，证明其性能达到了同类进口产品的先进水平。

塑性体沥青防蚀带的出现，将沥青防腐提高到了一个崭新的境界。低端的价格，高质量的防腐，受到了北京燃气、供水等市政工程市场的认可，每年防腐用量均在三十万平方米左右。

4 令人喜忧参半的环氧粉沫、三PE等防腐新产品

近些年来国内外防腐市场上出现了环氧粉沫、双环氧、二PE、三PE等一系列防腐新产品，将防腐工艺提高到又一个崭新的阶段。

环氧粉末是将环氧树脂添加助剂和固化剂干燥固化，然后粉碎成粉沫，再经150度以上温度喷涂固化在抛丸除锈后的钢管上，结成350至400微米的防腐层，经电火花检测无露点，是世界公认的一种非常好的防腐涂层。世界上许多长距离跨国界输油管道即是采用此种方法防腐，但是这种防腐层的柔韧性欠佳，且非常薄，很怕山地等地下岩石层较多地区，防腐层容易被硬石块碰撞搁伤，造成防腐蚀隐患。

双环氧粉末喷涂是在第一遍环氧粉末涂层外加喷一层改性塑化环氧粉末，降低了环氧粉末的脆性，使整体防腐层达到0.8毫米厚，提高了防腐层的柔韧性和耐冲击性能。

两PE防腐是在经喷沙除锈涂底漆后的钢管上缠绕涂有聚乙烯接枝胶的PE薄膜，PE耐蚀效果非常好，且韧性好，但强度略显不足。

三PE防腐是在环氧粉沫涂层外，加缠涂有聚乙烯接枝胶的PE薄膜，即克服了环氧粉沫涂层的脆性，又提高了防腐效果，我国西气东输工程及石化和城市天燃气管道均大量采用三PE方法防腐。

以上几种防腐方法均须在车间加工后运到现场，接头采取热缩套方式连接，也是防腐易产生问题的薄弱环节。

5 目前环氧粉沫和三PE防腐层存在的结构问题

5.1 技术问题。环氧粉沫防腐涂层厚度，国际标准是250微米，是抛丸除锈最深处70微米的三倍以上，而我们的国家标准是150微米，达不到抛丸除锈最深度70微米的三倍，其次是环氧粉沫喷涂的温度要求应达到200度以上，而我们的许多防腐加工企业却将喷涂温度控制在100度到120度之间，影响环氧粉沫的凝结强度，此外，在环氧粉沫与PE薄膜之间应该使用聚乙烯接枝胶，为了降低工程成本，而现在许多加工企业使用的是常规热熔胶，使胶和PE材料的使用寿命不统一，质量次的热熔胶寿命只有3-5年。如果现在铺设管道施工中采用的是螺旋焊管，焊缝的高度是两毫米，采用T模缠绕法PE胶带不能将焊缝两侧造成的沟槽完全覆盖，空气不能全部排出，是防腐工艺中的大忌。而且如果铺设的管道是自重较大的大口径钢管，遇到管沟中石块等硬物，必将搁伤PE和脆性的环氧粉沫层造成管道腐蚀隐患。

5.2 低价竞标造成的人为质量隐患

世界上任何事物都具有两面性，工程招标也是一样，在许多工程甲方一味坚持以低价中标的原则下，迫使参标工程企业和原料生产方为中标，违反经济规律竞报低价。在生产成本上大做文章，因为赔钱生意谁都不会做，故此，造成了防腐工程市场上许多防腐技术名不符实。

问题一、环氧粉沫中漆加20%至40%的滑石粉，降低工程成本，采用这种材料防腐后的钢管，未埋地之前电火花检测合格，埋地一周后，地下潮气使滑石粉分解，再检测全是电火花，防腐效果完全不合格。

问题二、市场上大量应用的二PE和三PE采用的不是防腐效果和寿命良好的聚乙烯接枝胶，而是采用成本较低，寿命只在3-5年的EVA胶或普通热熔胶，几年后造成PE胶带的离骨松脱，严重影响防腐质量。

我国目前铺设的埋地管线都是永久性管线，临时性管线很少，如何保证巨大的管道投资发挥出最长最大的效益，管道的防腐蚀便成了铺设管道不容忽视的重要环节。