埋地鋼質(zhì)管道外防腐層失效及大修

明士濤 郝 放 崔 斌(中石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司華東管道設(shè)計(jì)研究院，江蘇 徐州 221008）

?

埋地鋼質(zhì)管道外防腐層失效及大修

明士濤 郝 放 崔 斌
(中石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司華東管道設(shè)計(jì)研究院，江蘇 徐州 221008）

摘 要：針對(duì)埋地鋼質(zhì)管道外防腐層大修存在的實(shí)際問題，本文結(jié)合管道外防腐層失效原因、舊防腐層清除及防腐層大修材料的選擇，提出了采用黏彈體膠帶＋外防護(hù)層的方式提高防腐層大修質(zhì)量的建議。

關(guān)鍵詞：外防腐層 失效 大修 管道

0 引言

我國(guó)早期的油氣長(zhǎng)輸管道始建于上世紀(jì)70年代，距今已有40年左右的歷史。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，早期建設(shè)的埋地管道外防腐層大都采用石油瀝青防腐，隨著超長(zhǎng)時(shí)間的服役，不可避免的出現(xiàn)防腐層嚴(yán)重老化和管體腐蝕穿孔等問題。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，新建的埋地油氣長(zhǎng)輸管道外防腐層大都以三層PE和熔結(jié)環(huán)氧粉末為主，然而由于在原材料和施工質(zhì)量上存在的一些問題，也出現(xiàn)了外防腐層與管體粘結(jié)力差，甚至整體剝離，導(dǎo)致管體腐蝕的現(xiàn)象。為保證在役長(zhǎng)輸管道的安全運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)埋地管道的使用壽命，研究管道外防腐層大修技術(shù)具有重要的意義。

1 管道外防腐層失效原因

由于技術(shù)條件等因素限制，早期建設(shè)的油氣長(zhǎng)輸管道外防腐層大都采用石油瀝青防腐，隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng)，石油瀝青不可避免的出現(xiàn)老化失效。主要表現(xiàn)為防腐層變硬、變脆、針孔率上升、粉末化、與鋼管表面粘結(jié)力下降等現(xiàn)象，這都是由石油瀝青材料本身的性質(zhì)決定的。此外，由于受到土壤的不均勻應(yīng)力、溫度變化、濕度變化、土壤微生物的侵蝕、地面植物根莖的影響，導(dǎo)致石油瀝青防腐蝕性能逐年下降。

三層PE和熔結(jié)環(huán)氧粉末是目前國(guó)際上鋼質(zhì)管道防腐領(lǐng)域廣泛使用的防腐材料，具有與鋼管表面粘結(jié)力強(qiáng)、良好的耐化學(xué)侵蝕性能、耐溫性能等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)由于種種原因，管道投入運(yùn)行不久，也出現(xiàn)了防腐層大面積失效的情況。以某管道為例，該段管道原防腐層采用加強(qiáng)級(jí)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查過程中我們發(fā)現(xiàn)，防腐層與鋼管表面粘結(jié)力很差，存在大面積剝落現(xiàn)象，從圖1和圖2中可以看出，人工用鋼尺、平鏟即可將防腐層翹起和剝落。據(jù)了解，該管道投入運(yùn)行不足十年時(shí)間，分析這種情況出現(xiàn)的主要原因有：

（1）鋼管表面處理不滿足規(guī)范要求。噴砂除銹過程中所用的磨料不達(dá)標(biāo)，磨料的顆粒直徑大小不一，導(dǎo)致噴砂后管體表面的錨紋深度不滿足要求。此外，磨料中可能含有大量的雜質(zhì)和灰塵，噴砂除銹后管體表面留有大量難以清除的灰塵；

圖1 鋼尺翹起防腐層

圖2 平鏟清除防腐層

（2）環(huán)氧粉末材料性能不滿足規(guī)范要求。在國(guó)內(nèi)，環(huán)氧粉末生產(chǎn)廠家為降低成本，采用劣質(zhì)的環(huán)氧樹脂作為原料，以次充好，大大降低了熔結(jié)環(huán)氧粉末與鋼管表面的粘結(jié)力；

（3）防腐廠涂敷工藝不滿足要求。在涂敷過程中，鋼管表面未達(dá)到預(yù)熱溫度要求，導(dǎo)致環(huán)氧粉末在鋼管表面未完全熔融。

2 舊防腐層的清除和表面處理

在國(guó)內(nèi)，管道舊防腐層基本靠人工用鏟、刮刀等進(jìn)行清除，鋼管表面處理大都用砂紙或采用電動(dòng)鋼絲刷進(jìn)行打磨，不僅效率低而且效果不理想。原防腐層與鋼管表面粘結(jié)較好的管段，依然存在鋼管表面殘余舊防腐層的難題。近幾年有采用有機(jī)溶劑去除管道石油瀝青防腐層的案例，效果比較明顯，但也出現(xiàn)一些新的問題，比如：溶劑揮發(fā)太快，不得不加大有機(jī)溶劑用量，才能將石油瀝青清除干凈，抹布的用量較大，溶劑與石油瀝青反應(yīng)后，在鋼管表面會(huì)留有殘留物，這些殘留物對(duì)鋼管表面后續(xù)的防腐是否有影響仍需進(jìn)一步研究等。

國(guó)外目前采用高壓水去除管道舊防腐層，其技術(shù)已經(jīng)成熟，可有效去除鋼管表面90%以上的舊防腐層，機(jī)械化程度高，效果較為理想。目前國(guó)內(nèi)也研制出了類似設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)高壓水噴射去除舊涂層、噴砂除銹等技術(shù)[1]，由于施工條件及成本等因素限制，尚未得到廣泛應(yīng)用。

3 鋼質(zhì)管道外防腐層大修材料

目前可有效用于管道外防腐層大修的材料品種屈指可數(shù)，因?yàn)楣艿婪栏瘜哟笮薰こ叹哂蟹侄问┕ぁ⑹止せ虬胧止ぷ鳂I(yè)、現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣、工期較緊等特點(diǎn)。由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制，鋼管處理表面很難達(dá)到與防腐廠一樣的效果，這就使得所選防腐層大修材料對(duì)鋼管表面的處理等級(jí)要求不能太高，還需保證大修后防腐層優(yōu)異的防腐蝕效果。

石油瀝青材料對(duì)鋼管表面處理要求不高，達(dá)到GB/T 8923.1中規(guī)定的Sa2級(jí)或St3級(jí)即可，但作為大修材料具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、質(zhì)量難以控制等缺點(diǎn)[2]。

規(guī)范規(guī)定[3]，管道外防腐層修復(fù)材料應(yīng)根據(jù)原防腐層類型、修復(fù)規(guī)模及管道運(yùn)行工況等條件選擇。對(duì)于防腐層大修材料，可采用無溶劑液態(tài)環(huán)氧/聚氨酯、無溶劑環(huán)氧玻璃鋼、冷纏膠帶，也可采用經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證且滿足技術(shù)要求的其他防腐材料。

冷纏膠帶具有施工簡(jiǎn)便、回填時(shí)間間隔短、無污染、安全無害等優(yōu)點(diǎn)，在近期石油長(zhǎng)輸管道防腐層大修工程中，如東北石油管道，冷纏膠帶作為防腐層大修材料得到較廣泛的應(yīng)用，但通過近幾年的開挖檢測(cè)，冷纏膠帶在管道防腐層大修后存在褶皺、與管體粘結(jié)力較低、絕緣性能下降等問題[4]。

無溶劑液態(tài)環(huán)氧等液體涂料與鋼管表面粘結(jié)強(qiáng)度高、耐陰極剝離、耐熱水浸泡性能優(yōu)異，但其施工工藝較為繁瑣，對(duì)鋼管表面處理要求較高，需達(dá)到

品，讓人耳目一新。

眾所周知，石油丶石化行業(yè)是使用閥門量最大的行業(yè)，面對(duì)石油丶石化行業(yè)不景氣的狀況，仍有很多的機(jī)迂，如國(guó)際油價(jià)偏低，各地方都在修建大型儲(chǔ)油庫(kù)儲(chǔ)油，我國(guó)是石油進(jìn)口國(guó)，2015年我國(guó)原油對(duì)外依存度達(dá)60%，2016年將達(dá)到62%，這樣將要再建一批儲(chǔ)油庫(kù)，因此，需要大量性能優(yōu)越丶安全可靠的管道閥門。我國(guó)西北地區(qū)油氣田中油氣含硫量高，含泥沙重，需要大量耐磨損丶耐腐蝕的閥門，目前這些閥門仍在進(jìn)口。我國(guó)天然氣資源豐富，在國(guó)家節(jié)能減排政策的支持下，”十三五” 期間天然氣的開發(fā)利用將有一個(gè)大發(fā)展，這給閥門行業(yè)提供了一個(gè)發(fā)展的機(jī)迂，目前，我國(guó)天然氣約占一次能源消費(fèi)總量的5.6%，這與市場(chǎng)需求還有很大距離，如天然氣船和天然氣汽車的加氣站急待增設(shè)，需要大量安全可靠丶無泄漏的閥門。海上采油是石油丶石化行業(yè)發(fā)展方向，此次展會(huì)上，中外石油丶石化技術(shù)裝備制造行業(yè)展出了大量的海上鉆井平臺(tái)和成套技術(shù)裝備，雄偉壯觀，平臺(tái)上裝有各種管道丶閥門，特別是深海采油閥，要求嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)的企業(yè)不多，需要閥門行業(yè)的精英們著力開發(fā)。

未來一段時(shí)期將是中國(guó)石油丶石化裝備制造業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的陣痛期，但也是企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)求生存丶求發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，只有順應(yīng)時(shí)代潮流，開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需要的新產(chǎn)品，企業(yè)才能在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中贏得主動(dòng)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)健康的發(fā)展。

中圖分類號(hào)：TG174.46；TE988.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.04.029.02

作者簡(jiǎn)介：明士濤（1983-），男，山東德州人，工程師，碩士，現(xiàn)從事油氣長(zhǎng)輸管道防腐設(shè)計(jì)工作。

External Coating Failure and Overhaul of Buried Steel Pipeline

MING Shi-tao HAO Fang CUI Bin
( East-China Pipeline Design& Research Institute of Sinopec Pipeline Storage & Transportation Co., Ltd.Xuzhou 221008, China)

Abstract：According to the problems in the external coating overhaul of buried steel pipeline, in this paper, analyzed the causes of failure of external coating , remove old anti-corrosion layer and coating material selection of overhaul.Proposes using the sticky projectile anti-corrosive tape and outer protective layer to improve the quality of external coating overhaul for pipeline.

Keywords:external coating; failure; overhaul; pipeline