輸油管道防腐技術現狀與展望

戴世玉 任帥民 張 馳

1，山東中油天然氣股份有限公司

2，沈陽輸油氣分公司

3，沈陽音樂學院

輸油管道防腐技術現狀與展望

戴世玉1任帥民2張 馳3

1，山東中油天然氣股份有限公司

2，沈陽輸油氣分公司

3，沈陽音樂學院

輸油管道防腐蝕技術已經有了很大的發展，出現了許多新的防腐蝕材料和技術，但是這一問題并未得到根本性的解決。本文簡述了輸油管道常用的幾種外防腐方法，闡述了目前我國輸油管道涂層防腐技術的現狀，且對防腐技術的開發研究做了展望。本文對我國輸油管道技術的發展具有一定的現實指導意義。

埋地管道；防腐技術；涂層；現狀

引言

埋地后的鋼制管道會受到自然環境的腐蝕和破壞，為有效避免這一情況的發生，通常采用外防腐層和陰極保護的方法對管道進行保護。埋地鋼質管道外覆蓋層(外防腐層)的作用是將鋼質管道表面與周圍環境隔離絕緣, 以達到抑制腐蝕的目的。陰極保護是通過降低腐蝕電位, 達到電化學保護的目的，目前這兩種技術并非單獨應用，而是相互結合，互補優缺。

1 管道防腐現狀

目前，國內輸油氣管道大多采用防腐涂層和外加強制電流陰極保護技術，其目的就是使管道與自然環境相隔離。

1.1 常用外防腐層

1）瀝青防腐層

瀝青防腐層是將玻璃纖維布經石油瀝青浸潤后，纏繞在輸油管道外壁而形成的防腐層, 是我國70年代應用最廣的防腐層材料,其主要優點是技術成熟、原材料廣泛、價格低廉,缺點是耐溫等級低、易吸水而引起破壞，而且容易被深根植物破壞，造成防腐層失效，其最佳使用溫度為-20℃～70℃, 使用壽命為10～20年。

2）熔結環氧粉末涂層

熔結環氧粉末防腐涂層最早于1961年由美國開發成功并應用于管道防腐工程，之后在許多國家得到進一步的開發和應用。由于熔結環氧粉末防腐涂層與鋼管表面黏結力強、耐化學介質侵蝕性能、耐溫性能等都比較好，抗腐蝕性、耐陰極剝離性、耐老化性、耐土壤應力等性能也很好，使用溫度范圍寬(普通熔結環氧粉末為-30℃～100℃，成為國內外管道內外防腐涂層技術的主要體系之一[1]。但由于涂層較?。?.3mm～0.5mm），抗尖銳物沖擊力較差，易被沖擊損壞，不適合于石方段，適合于大部分土壤環境和定向鉆穿越黏質土壤。

3）聚乙烯膠帶防腐層

聚乙烯膠帶的主要優點是絕緣電阻高、抗雜散電流性好、施工方便, 主要缺點是螺旋形搭接縫長, 易在搭接處產生黏結失效而形成腐蝕介質滲入。

4）3 PE防腐層

3PE防腐層的全稱為熔結環氧/擠塑聚乙烯結構防護層，結構由以下三層組成：底層為熔結環氧(60～80μm)；中間層為膠粘劑(170～250μm)；面層為擠塑聚乙烯(約2mm)。防護層總厚度大于2.2～2.9mm。在三層結構中，底層的主要作用是：形成涂膜并黏結在鋼鐵表面，它具有很好的抗陰極剝離性能和抗化學腐蝕性能；中間層為共聚物黏結劑，其主要成分是聚烯烴，目前常用乙烯基共聚物膠粘劑，其極性部分官能團會與底層的環氧底漆環氧基團發生化學反應，從而緊固黏結中間層與底層；聚乙烯面層的主要作用是：機械保護與防腐。3PE防腐層綜合了環氧涂層和擠壓聚乙烯兩種防腐層的優良性質，將擠壓聚乙烯防腐層的機械保護特性，與環氧涂層的界面特性和耐化學特性等優點結合起來，從而顯著改善了各自的性能。因此作為埋地管線的外防護層是非常優越的。據有關資料介紹，三層PE可使埋地管道的壽命達到 50年，目前，在國際上被認為是最先進的管道外防腐技術。

5）高性能復合涂層技術（HPCC）

這種涂層，國內尚無使用。但是逐漸會取代單層FBE或3LPE，使用這種涂層，殘余應力小，剝離減少。一般在焊接收縮與連接處易出現小孔，容易產生涂層剝離。但是新型的涂層采用的是粉末，無此顧慮。厚度只需1.5mm就可以達到傳統防腐層3mm的效用。HPCC抗腐蝕性能增強，在北美已經用于25個管道工程上，最長的管線達到800公里[3]。

1.2 管道內防腐層

管道內壁防腐亦是管道防腐的重要組成部分，目前國內采取的主要措施是采取管道內壁加設涂層的方法進行防腐。按管道的不同功能、介質的類型選擇恰當的涂層，對較少管道內壁粗糙度，降低水力阻力起到了重要作用。

目前常用內涂層：

1）環氧粉末涂層

所謂環氧粉末[4]是一種熱固體粉末，特點是適用溫度廣、化學穩定性好，它的熔化溫度為180℃， 特點是耐酸堿性能較強，使用性能優越，在流體溫度小于100℃時，其固化性與流體溫度成正比例增長。其噴涂原理為：利用高壓靜電電場原理，將環氧粉末噴涂在管道內壁上。此方法既能提高整條管線的防腐效果 也是提高經濟效益和優化施工方案的一項重要措施。

2）聚氨酯聚合物涂層

該方法是近幾年國內新興的一種管道內壁防腐技術。以改性后的聚氨酯聚合物為防腐材料，以石英粉作為填料，將二者混合并加熱至80℃～120℃后進行真空脫氣處理。將管道內壁除銹后，加熱至上述同等溫度，之后，將處理過的物料導入金屬管道內，兩端封嚴，以每分鐘不超過100圈的速度旋轉使物料均勻地涂在管道內壁上，直至表面不流動為止，然后固化1至12小時。

該方法的優點是可以控制防腐層厚度，可以根據管道使用年限要求，對防腐層厚度進行人工調節，其計算方法為：每平方米浸1毫米厚，需要聚氨酯聚合物1.15公斤，按所需涂層厚度，相應增加原料即可進行涂層厚度調節。

1.3 外加強制電流陰極保護

目前該方法在國內外得到了廣泛的應用，其原理是使管道陰極化，避免管道本身失去電子而被腐蝕。其特點是保護距離長，可控性強，根據管道腐蝕情況可以調節電流輸出大小。

該技術現已成型，中國石油、中國石化大型國有企業多采用該技術進行管道防腐[5]，使用中須采用恒電位儀對輸出電壓進行調節，從而改變管道上的保護電流，其接線圖如下：

圖1 恒電位儀接線圖

2 防腐技術展望

綜上所述，輸油管道防腐技術雖然有了長足的進步，但是仍然存在一些弊端，筆者認為在今后應加大以下幾方面的研究：

1)、加大新型防腐層的研究，例如上述HPCC防腐材料的研究。

2)、埋地管道防腐層修復技術，須進一步完善防腐層修復材料、修復工藝、修復機具和修復標準。

3)、在役管道防腐檢測技術，主要針對地面檢測技術的研究。

4)、針對劣質輸送介質，新型輸送管材的研究。特別是近幾年我國加大了原油的引進，針對這方面的研究仍然較少。

[1] 王林平,陸梅,楊全安等.長慶油田油水井套管防腐技術綜述[J]. 中國石油和化工, 2008

[2] 王曉明,馮艷艷.淺議天然氣輸送管道的腐蝕及防護技術[J].中國集體經濟, 2005, 8(167)。

[3] 戚愛華.我國油氣管道運輸發展現狀及問題分析[J].管道論壇，2009,12

[4] 趙文德.石油天然氣管道的防腐與防護[J].化學工程與裝備,2009,07

[5] 祝紅霞.石油儲罐腐蝕環境與防護涂料分析[J].商業文化，2008,07

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.080

戴世玉：畢業于沈陽理工大學，學士學位，現主要研究方向：管道防腐技術。