粘弹体防腐结构在埋地管道补口修复中的应用

王洪钧，雷健，刘杰，孔吉民，宋小龙

(1. 国家管网集团西气东输公司银川输气分公司，宁夏 银川 750001；2.四川德源管道科技股份有限公司，四川 成都 610041)

1 引言

埋地管道外防腐层主要分为管体和焊口两个部分，管体防腐层目前大多采用3LPE在工厂预制，而焊口防腐层只能在现场安装，由于现场环境复杂、条件恶劣，导致防腐层质量下降。根据近几年的数据，腐蚀大多发生在焊口位置，并且因焊口腐蚀导致管道失效的比例也远高于管体，也就是说，焊口防腐层质量决定了管线的耐腐蚀寿命。目前国内多采用带环氧底漆的三层辐射交联聚乙烯热收缩带(套)作为新建管线的补口防腐层，但根据近几年对聚乙烯热收缩带(套)的现场打开验证情况，发现不同程度的带下积水、带下腐蚀等情况，同时聚乙烯是一种高度电绝缘材料，对阴极保护电流有屏蔽作用，导致管道焊口位置发生严重锈蚀[1]。因此，在管线防腐层修复工程中选用防腐效果优异、防腐年限长的补口防腐结构显得尤为重要。近年来，随着粘弹体防腐材料在国内的广泛应用，粘弹体防腐胶带+外护带也成为补口防腐层结构之一。

2 粘弹体防腐材料应用研究

粘弹体防腐材料凭借其优异的防水密封性已在国内埋地管道、法兰、阀门等多种管线设施应用，但由于粘弹体防腐材料是一种柔性防腐材料，需配合外保护带使用，目前常用的外保护带分为冷缠带和热缩带两种。

2.1 粘弹体防腐胶带+冷缠带

根据对某埋地管道粘弹体防腐胶带+冷缠带的调研情况，粘弹体防腐胶带在长期埋地环境下应用长达10年，其剥离强度达8 N/cm，覆盖率100%，如图1所示，满足标准[2]要求，因此粘弹体防腐胶带的长期防腐密封性毋庸置疑。但冷缠带在应用过程中存在接头剥离、翘边现象，如图2所示。

图1 粘弹体防腐胶带剥离测试

图2 冷缠带接头起翘

通过对冷缠带的研究及分析，目前埋地管道常用的聚乙烯冷缠带和聚丙烯冷缠带，其胶层都是由橡胶改性沥青制成，粘接密封性差，温度敏感性高，剥离强度随温度升高而显著下降。由于冷缠带其螺旋形搭接缝长[3]，在埋地条件下因为土壤的重力以及沉降作用容易发生褶皱、翘边等现象，一旦形成腐蚀介质渗入的通道以后便会加速胶层的老化，失去对粘弹体防腐胶带的保护效果。

2.2 粘弹体防腐胶带+热缩带

目前国内应用较为广泛的热缩带有热熔胶型聚乙烯收缩带(简称热熔胶热缩带)和压敏胶型聚乙烯热收缩带(简称压敏胶热缩带)，热熔胶热缩带使用丁基橡胶改性热熔胶作为胶层，压敏胶热缩带使用丁基橡胶改性压敏胶作为胶层[4]。该两种材料均采用中低密度聚乙烯作为基材，将胶层经高温涂敷至基材表面形成的一种防腐、外护一体化材料。

2.2.1 粘弹体防腐胶带+热熔胶热缩带

热熔胶热缩带所使用的热熔胶在熔融状态下才具备良好的粘结性，根据那冀宇等的研究[5]，热熔胶需要在160 ℃温度下保持20 min方能达到良好的润湿能力。但是粘弹体防腐胶带的应用温度为-45～70 ℃，因此热熔胶的烘烤温度远远超过了粘弹体防腐胶带的极限温度，导致粘弹体防腐胶带的分子结构发生变化而失去粘弹体的特性。若烘烤时温度低于该温度则无法使热熔胶完全熔融从而影响热缩带的粘结效果，使其与粘弹体防腐胶带、PE防腐层搭接部位失粘、脱落，如图3所示，失去对粘弹体防腐胶带的保护效果。

图3 热熔胶热缩带剥离测试

2.2.2 粘弹体防腐胶带+压敏胶热缩带

近几年开始应用的压敏胶热缩带是由聚异丁烯改性丁基橡胶制成的压敏胶，常温下具有初粘力，同时依靠热收缩带收缩时提供的压力，使压敏胶与管道紧密粘结，与热熔胶相比，其优点是使用时不必加热至熔融状态[6]。由于聚异丁烯是一种饱和度极低的非极性分子，其优异的冷流特性和粘结性赋予压敏胶热缩带自修复性和防水密封性，与粘弹体防腐胶带配合使用形成双重防腐。

根据现场调查，粘弹体防腐胶带+压敏胶热缩带防腐结构在某长输天然气埋地管道应用一年以后进行打开验证，在42～45 ℃温度情况下，粘弹体防腐胶带对钢、PE防腐层的剥离强度均超过2 N/cm，覆盖率达100%，而压敏胶热缩带对PE防腐层的剥离强度达10 N/cm，并且呈内聚破坏，如图4所示，防腐层整体拆除后钢管表面仍然呈现金属光泽，如图5所示。

图4 粘弹体+压敏带剥离测试

图5 防腐层剥离后外观

3 结语

粘弹体防腐胶带作为一种新型高分子防腐材料近几年已在各个长输埋地管道中广泛应用，不仅具有优异的冷流特性和防水密封性，而且拥有冷缠带的使用便利性，在埋地管道现场补口修复项目中拥有独特的优越性。

但是其较低的机械强度决定了必须配合外保护带进行使用。现有的几种外保护带中，冷缠带由于自身材料性能较差不适用作为补口修复外保护带，热熔胶热缩带由于施工工艺条件与粘弹体防腐胶带性能不符，也不适合作为粘弹体补口修复外保护带。而压敏胶热缩带仅仅依靠辐射交联聚乙烯基材的收缩作用不但能提高自身的防水密封性，同时还能为粘弹体防腐胶带提供向内的压力，促进粘弹体防腐胶带的冷流作用和润湿作用，放大粘弹体防腐胶带性能优势的同时也弥补不足，因此粘弹体防腐胶带+压敏胶热缩带将成为埋地管道补口修复的最优选择。