鋼質管道涂層防腐蝕技術現狀及發展趨勢

摘要

摘　要：簡要介紹了國內外油氣輸送鋼質管道防腐技術現狀，以及我國鋼質管道防腐涂層的種類、性能、適用范圍和發展趨勢。關鍵詞：鋼質管道防腐涂層現狀技術發展趨勢腐蝕是材料

摘　要：簡要介紹了國內外油氣輸送鋼質管道防腐技術現狀，以及我國鋼質管道防腐涂層的種類、性能、適用范圍和發展趨勢。

關鍵詞：鋼質管道防腐涂層現狀技術發展趨勢

腐蝕是材料和周圍環境發生化學或電化學反應而引起的一種消損破壞，自然環境會造成材料的腐蝕。近年發生的一系列自然災害和安全事故，都實實在在地證明了腐蝕和腐蝕隱患是這些事故的主要原因，腐蝕引起了世界各國的高度重視，已成為世界性命題。我國每年因腐蝕造成的經濟損失約六千多億元，加強防腐蝕控制，確保我國數十萬億元在役設備、裝置、基礎設施工程和新建項目的長期安全運行，是防腐蝕行業義不容辭的責任，也是防腐蝕行業發展的極佳機會。

近年來國內外在管道防腐層材料和技術應用方面都取得了快速發展，防腐蝕新材料、新工藝和新設備不斷出現并得到廣泛應用。防腐層技術是新建鋼質管道和在役管道安全運行的保障技術，防腐層的生產制造質量決定著鋼質管道的使用壽命，了解國內外解鋼質管道防腐層技術應用現狀及發展趨勢，抓住鋼質管道建設快速增長的發展機遇，進一步提高防腐蝕技術應用水平是非常必要的。

1 管道外防腐涂層技術現狀及發展趨勢

我國鋼質管道外防腐層材料和制造應用技術主要經歷了石油瀝青、煤焦油瀝青、煤焦油瓷漆、膠帶、夾克、液體環氧涂料、擠壓聚乙烯（2PE）、熔結環氧粉末(FBE)、三層聚乙烯(3PE)等發展過程。目前，我國管道防腐層材料生產制造基本實現了標準化，并不斷有新品出現，近年來新建的埋地油氣輸送管道的外防腐層結構根據輸送介質溫度和施工條件的不同，主要采用熔結環氧粉末(FBE)、（3PP）、(DPS)和三層聚乙烯(3PE)防腐技術，并使用陰極保護技術。

1.1 三層聚乙烯（3PE）防腐技術

3PE的底層為熔結環氧粉末防腐蝕層，中間層為聚乙烯共聚物熱熔膠粘劑，面層為聚乙烯專用料保護層。上述三種材料構成的鋼管防腐蝕結構層稱為3PE防腐，壓力管道元件行業稱之為“聚烯烴防腐蝕（3PE）管道”。

3PE防腐蝕結構綜合利用了三種不同材料各自的優質特性，底層環氧粉末涂層利用其與金屬表面形成化學鍵且有很強的附著力和突出的抗陰極剝離性能作為防腐蝕層；中間層膠粘劑通過改變聚乙烯的分子結構使聚乙烯共聚物產生極性，其活性基團能和環氧樹脂形成化學鍵結合，并能和鋼基材形成極性的分子間力結合，其聚烯烴主體能和聚乙烯層形成均相熔融結合，因此，形成極高的粘接強度，具有良好的物理機械性能、電絕緣性能、抗蠕變性能，將內層環氧粉末與外層聚乙烯專用料保護層粘接在一起，使三層連成為一個整體；面層聚乙烯專用料，利用其良好的耐候性、抗機械損傷性作為防腐蝕保護層。這種三層防腐蝕結構（3PE）綜合了材料的優質特性，彌補了各自的缺點，從而大大提高了防腐蝕層的使用壽命。

3PE防腐是目前世界范圍內廣泛采用的鋼質管道涂層體系，是我國輸油、輸氣、輸水大型管道工程和市政工程的首選防腐蝕結構，西氣東輸、西南成品油等重大工程全部使用了3PE防腐。國內外鋼質管道防腐層技術發展一直以無污染、無溶劑、省能源、低成本為原則，目前的3PE、FBE涂層基本上符合這一原則。隨著我國對環境保護要求的日益嚴格，對于石油瀝青、環氧煤瀝青、煤焦油瓷漆等材料的使用限制將越來越多，建設部已明確不推薦使用上述材料。目前，國外的鋼質管道外防腐層發展趨勢是改進三層PE，發展雙層熔結環氧粉末（DPS），國內的管道外防腐層技術發展趨勢與國外基本相符合。

1.2 熔結環氧粉末(FBE)防腐層技術

熔結環氧粉末是一種重要的熱固性重防腐涂料，熔結環氧粉末(FBE)防腐層技術在我國大規模使用開始于上世紀90年代中期，我國已建成的琉璃河至石家莊、滄州到淄博的燃氣輸送鋼質管線，采用的是FBE防腐技術。 FBE防腐層的特點是附著力強、使用溫度范圍寬、抗耐陰極剝離性能和機械性能好，管道防腐生產制造工藝簡單等。粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的環保型涂料。目前國外已有關于近紅外及紫外光固化粉末涂料的報道，其優點是降低固化溫度、提高固化速度。我國在這些方面的相關報道較少，開發可低溫固定、高耐候性、裝飾性能強及可薄涂的粉末涂料將是今后的主要研究和發展方向。

1.3 液體環氧涂料防腐層技術

液體環氧涂料在我國油氣田和城市管網中大量使用，并用于不便于上涂敷作業線的管件、異型件、埋地閥門等的防腐蝕。應用于彎頭及補口的防腐層技術，以使管道安裝后擁有一個性能一致的較為完整的防護體系。常使用的液體環氧涂料為環氧煤瀝青和環氧無溶劑防腐蝕涂料，環氧無溶劑防腐蝕涂料常用于補口、彎管及FBE防腐層的補傷。它們的主要特點是：施工方便，可刷涂、可噴涂，可現場涂裝、可工廠預制；涂層附著力好，耐陰極剝離性能好；成本較低。國內現在較為看好的彎頭及補口防腐的新型材料是固體聚氨酯防腐涂料、聚脲防腐涂料。

2 管道內防腐涂層技術現狀及發展趨勢

管道內涂層技術在國外已被廣泛應用，在我國新建天然氣長輸管道均采用了減阻內涂層技術，如西氣東輸工程。減阻內涂層技術是一項經濟效益顯著的高新技術，其主要特點是：改善流動性提高輸送能力，防止管道施工期間的腐蝕，減輕鋼管內壁腐蝕，減少清管次數，保證輸送介質純度，延長管道使用壽命。國內外文獻介紹的相關數據是：應用減阻內涂層技術，鋼管內涂表面粗糙度可下降90%；摩擦系數可減少33%；液體輸送能力可提高22%；氣體輸送能力可提高24%；管徑可縮小8%，經濟效益相當高。目前，內涂層涂料和涂敷工藝技術已在國內防腐行業廣泛應用。

可用作管道內減阻涂料的涂料品種很多，包括環氧樹脂涂料、環氧聚氨酯涂料、環氧酚醛涂料以及煤焦油環氧涂料等，但是由于各種涂料的性能有所不同，因此，應針對管線的不同要求篩選最適合的內減阻涂料類型。2.1 AW-01 天然氣管道減阻耐磨涂料AW-01涂料是新型的內減阻耐磨涂料，是以新型改性樹脂為基料的雙組份常溫固化涂料，具有優良的附著力、耐磨等物理機械性能和良好的化學性能。在“西氣東輸”工程中得到應用，這是國產減阻涂料的首次工業化應用，此外，中科院金屬研究所國家金屬腐蝕控制工程技術研究中心也研制開發出“SLF-21管道內減阻涂料”。這些涂料在性能上已經達到國外同類產品的水平，通過努力，國內外減阻涂料技術的差距正在逐步縮小。

2.2 富氣型管道內減阻耐磨涂料

富氣型管道內減阻耐磨涂料是一種新型涂料，具有優良的施工性和儲存穩定性，其涂層具有優良的剪切強度、耐磨性和耐溶劑浸泡性。可用于天然氣富氣輸送管道工程，能大幅度降低管道的輸送阻力，提高輸送效率。

2.3 高固體份涂料

隨著環保要求的日益增高，高固體份(HSC)涂料的制造技術不斷提高，國外已有固體份90%的涂料，高固體份涂料市場需求量越來越多。高固體份涂料是目前發展最快，應用量最廣的涂料品種之一。近年來，聚有機硅氧烷、聚天門冬氨酸脂、氨基丙烯酸、氨基聚酯及無溶劑環氧涂料等高固體份涂料均已在重防腐領域得到應用，高固體份涂料將是未來主要的防腐涂料品種。由于其施工性能及所需的施工條件與現有溶劑型涂料基本相同，在今后工業防腐領域應用高固體份涂料會越來越廣泛。

3 結束語

防腐蝕行業已成為國民經濟中一個不可或缺的新興產業，防腐涂層技術的應用，對于鋼質管道建設工程的安全運行起到了很好的保障作用，在幾十年的實踐中，防腐涂層技術不斷的提高和發展，材料方面朝著環保、高性能、適合流水作業施工的方向發展，施工方面朝著自動化生產線發展，正是上述技術的發展進步使得管道的高效建設及投產得到支持。鋼質管道防腐蝕技術有著非常廣泛的可持續發展前景。

涂料中揮發性有機化合物（VOC）對大氣污染越來越受到關注。降低涂料行業VOC排放，發展循環經濟，尋找一條適合中國涂料產業的“低碳”經濟發展路線，是引領我國涂料產業健康、持續發展的關鍵措施。工業防腐蝕作為涂料產業的一個重要組成部分，應積極推動節能減排目標的實現。因此，高性能、低能耗和低污染的新型涂料品種仍然是工業防腐蝕行業未來的主要發展方向。

參考文獻：

[1] 唐誼平, 李建新, 黃子陽, 王琍. 長輸管線外防護涂層技術的現狀與發展探討[J]. 腐蝕與防護, 2009, (12) : 860-864.