玻璃鋼管道內防腐技術應用前景

張新華

(中國石化集團勝利石油管理局供水公司,山東東營 257061)

玻璃鋼管道內防腐技術應用前景

張新華

(中國石化集團勝利石油管理局供水公司,山東東營 257061)

埋地管道的腐蝕是影響油田地面工程安全運行的重要因素之一,玻璃鋼材質的非金屬特性根除了腐蝕環境的形成,杜絕了管道腐蝕穿孔事件的發生機率,大大延長了管線的使用壽命,通過近幾年的對這項技術的應用和實踐,玻璃鋼卓越的水力特性和抗腐蝕能力得到了充分的展示,取得了良好的經濟和社會效益,具有廣泛的應用前景。

玻璃鋼內襯 防腐性能好 效益長遠

防腐層對于埋地金屬管道的壽命來說是至關重要的，同樣材質的管道，有的埋在地下幾十年而不腐蝕，有的幾年就發生泄露，就是因為它們采用了不同的內防腐層。目前供水管線采用的管材有金屬、非金屬，非金屬管材在使用中，容易遭到破壞，增加了維修成本并影響了用戶的使用質量。金屬管材不易遭受外力破壞，但年限長了容易腐蝕穿孔，造成二次污染。目前公司常采用的內防腐做法有8701環氧樹脂內防涂料和水泥砂漿內襯，但從使用效果來看，水泥砂漿的抗滲性能差易結垢、8701內防涂料抗水流沖擊性能差，難以確保防腐效果，而玻璃鋼卓越的水力特性和抗腐蝕性能解決了以上兩個技術難題。

1 常規的內防腐做法與利弊分析

1.1 水泥砂漿內襯防腐

要延長管線的使用壽命，鑄鐵管或鋼管內壁必須進行防腐處理，常用的方法有內襯水泥砂漿和環氧涂料等。水泥砂漿是歷史最悠久的管道內襯，目前仍在飲用水行業大量應用，但存在以下問題：

(1)應力收縮后易開裂，表面缺陷(如砂穴、空鼓)較多，這將會使接觸鋼筒面砼混凝土中的堿析出，最終導致鋼筒銹蝕，管材報廢。(2)水泥砂漿襯里會造成溶解性物質含量的提高，硬度發生變化，NH3析出，導致水質堿化；(3)水的不穩定性也會影響水泥沙漿，當水中CO2超平衡濃度達到7mg/L會導致砂漿受損，砂粒流失，影響水質。(4)水泥砂漿襯里表面粗糙，水力摩擦阻力大，影響輸水效率。(5)管材綜合重量較大，不便運輸，安裝時也很困難。(6)管材不易保存。如購置的管材值于工地等待安裝時，需定期養護，用水噴灑表面，否則，會使砂漿與混凝土干裂，使管材質量受到嚴重影響，甚至報廢。

1.2 各種防腐涂料

涂料防腐發展于80年代，多采用環氧樹脂，或加以改性，利用環氧樹脂粘接力強、耐腐蝕的優點解決防腐問題。類型多樣，比如：防腐蝕環氧粉末涂料、環氧玻璃鱗片、H87環氧耐溫涂料、8701環氧樹脂涂料等。涂料防腐施工速度快，防腐效果明顯。但由于涂層較薄，而且涂層與鋼管的熱膨脹、收縮率差距較大，因此涂層的完整連續性難以保證，尤其是鋼管連接、焊縫等結合部位，這也成為涂料防腐難以克服的障礙。

2 玻璃鋼內襯防腐

2.1 產品結構型式

圖1

(1)基材；主要指表面需要防腐的材料，這里指鋼管內壁，基材的質量狀況和材質決定防腐粘接材料的選型和玻璃鋼防腐的質量。(2)過渡粘結層(底漆)；主要用于玻璃鋼與基材的粘接、加強附著力，保證玻璃鋼與基材之間的剪切強度，常用材料有食品級樹脂加入白炭黑。(3)玻璃鋼增強層(三氈三布)；主要用于玻璃鋼防腐層的增強和防滲漏的作用，提高玻璃鋼防腐層的力學性能，保證滿足現場工況應力、應變要求。同時加強玻璃鋼防腐層的防滲漏性能。(4)外保護層；主要用于抵抗外界環境及介質作用，通常由防滲層、富樹脂層組成。起到防腐蝕、防滲漏提高水力特性作用(如圖1)。

表1

2.2 產品特性

玻璃鋼內防腐的組成材料是玻璃鋼，具有玻璃鋼的所有優點，通過科學合理的選材、工藝設計和結構設計可以達到要求的技術指標，玻璃鋼防腐的特點如下：

(1)抗沖擊性能優良：玻璃鋼的強度高于鋼管球墨鑄鐵和混凝土，比強度大約是鋼的3倍，球墨鑄鐵的10倍，混凝土的25倍；落錘重量1.5kg在沖擊高度1600mm下不損壞。(2)耐化學腐蝕：通過合理的原材料選型和科學的厚度設計，玻璃鋼防腐在酸、堿、鹽、有機溶劑環境中能長期使用，有良好的化學穩定性。尤其是水對玻璃鋼的腐蝕幾乎為零，耐腐蝕性能良好。不需象金屬材料管道那樣采用嚴格的內外涂層或陰極保護，在使用期限內基本不需保護。(3)具有良好的保溫性能：由于玻璃鋼產品是由高分子材料和增強材料復合而成，具有導熱系數低的特點；，只有金屬的1/100～1/1000，是優良的絕熱材料，夏季能保證水體恒溫運行，避免微生物的滋生。(4)熱膨脹系數小：由于玻璃鋼熱膨脹系數小(2.0×10-5/℃)，能更好的粘附于基層。(5)輕質高強安裝簡便：比重僅為混凝土的2/3；所以相比而言綜合重量輕。因此，裝卸方便，易于安裝。(6)施工工藝性能優良：玻璃鋼在固化成型前，由于樹脂的流動性，可以采用不同的成型方法，方便地加工成所需要的形狀；這一特點最適合大型、整體和結構復雜的設備施工要求，根據環境情況可以現場施工。(7)水力特性優良：玻璃鋼管具有光滑的內表面，水流摩阻系數小。玻璃鋼管的粗糙系數只有0.0053～0.0084，而混凝土管是0.013～0.014，相差55%～164%。在相當流量和相同的可利用水利條件下可以減小管徑，從而可節省投資。在相當流量和相同管徑條件下可以節省泵的功率和能源20%以上，節省揚程，減少運行能耗。(8)物理性能優良：附著力好，不開裂，不結垢，水質不會被水中的微生物污染或氧化生銹，不產生二次污染，能保證永久性輸水量和水質潔凈度不變。

3 施工標準

(1)HGJ 229—91《產業裝備、管道防腐蝕工程施工及驗收規范》；(2)GB 50212—91《修建防腐蝕工程施工及驗收規范》。

4 玻璃鋼內防施工技術要求

4.1 基材表面預處理

(1)清除鋼管內外表面的焊渣、毛刺、油脂和污垢等附著物。(2)利用噴射石英砂或磨光機將鋼管表面的銹斑打掉，不能有殘留部分。除銹后對鋼管表面露出的缺陷進行處理，附著表面的灰塵、磨料應清除干凈，鋼管表面保持干燥。

4.2 防腐:防腐材料用樹脂采用樹脂添加白炭黑攪拌均勻而成

(1)涂過度粘結層(底漆)；內防采用食品級樹脂加入白炭黑(增加粘度、加強附著力)，均勻涂刷在鋼管內表面，不得有漏涂凝塊和流掛等缺陷。(2)做防腐增強層(使用短切氈和玻璃布等材料)，采用手糊法進行防腐。(3)貼氈，將配制好的樹脂利用壓輥均勻涂刷在鋼管內表面，將短切氈鋪襯到鋼管內表面，鋪層時要貼緊，充分浸透樹脂，趕盡氣泡，壓邊寬度20mm—30mm為宜；檢查樹脂浸透情況，有無氣泡、毛刺，內襯短切氈完全固化后進行修整，整體打磨找平后進行貼布。(4)貼布(強度層)，將配制好的樹脂用壓輥均勻涂刷在找平后的內表面層后鋪襯玻璃布，玻璃布要貼緊，充分浸透趕盡氣泡，完全固化后進行修整。(5)工序如上所示，共計為三層氈、三層布相間疊加鋪覆，防腐層厚度達到5mm，完全固化后進行修整，修整完畢后，做外保護層。(6)外保護層為富樹脂層，將配制好的樹脂均勻涂刷在外表層上，不得有漏涂、氣泡。

5 施工現場注意事項

(1)防腐后鋼管吊裝時使用尼龍吊帶進行起吊，嚴禁使用掛鉤起吊以免劃傷防腐層。(2)防腐后鋼管放置應遠離火源。(3)玻璃鋼內防腐施工為人工糊制，所以只局限于DN700以上鋼管內防。(4)鋼管子接口處的內防腐應在回填土前和焊縫驗收合格后迅速進行。

6 各種內防腐層分析匯總表(表1)

7 玻璃鋼防腐的應用

通過對玻璃鋼內防腐工藝的充分認識，近幾年我們也進行了實踐應用，例如：辛安至耿井DN1600(穿越廣利河及耿井水庫段)管線改造工程，原設計是將原有管線報廢，重新設置、新建管線。通過對原有管線內防腐和管身腐蝕現狀的認真分析研究，得出原有管線還有回收利用價值，只需要重新內防腐就可投產運行的結論。由于玻璃鋼內防腐具有現場操作性簡便，粘結性強，凝結固化時間較短等特性，我們采用了玻璃鋼內防腐工藝進行內防腐施工，使得該工程在市政府要求的時間內提前完成，為公司樹立了良好形象。

8 結語

玻璃鋼內防腐工藝的實施在工程實踐中取得了成功，達到了預期目的，增強了管線抗腐蝕能力，延長了管線的使用壽命， 采用該工藝至少可延長鋼管使用壽命30年，可避免大量的原材料浪

費和重復建設，具有長遠的經濟效益和社會效益，值得在工程建設領域進一步推廣應用。