管線外防腐層破損原因及修復技術

薛巨富

摘要：管線是一種用于石油化工及建筑工程的傳輸氣體或液體的工具，長期埋于地下或水中，受到酸、堿、鹽等物質的腐蝕以及由于外界環境變化產生的應力破壞。本文綜述了管線外防腐層破損的原因，包括管線外防腐層本身的質量問題、化學及電化學腐蝕和應力腐蝕，同時，綜述了國內外管線外防腐層的修復技術，并對未來涂層修復技術進行了展望。

關鍵詞：管線;外防腐層;破損;修復

管線是一種傳送液體或氣體的重要工具，通常情況下，管線多用于石油化工及建筑工程，運輸天然氣、石油、水等介質，長期埋于地下或海底[1]。由于長期受到土壤和水中腐蝕物質的侵蝕，加之施工質量、外力破壞等因素，管線外涂層極易受到損害，產生破損、開裂、老化、脫落等現象，這些現象的產生使管線外防腐層失去防腐蝕能力，甚至導致管線直接暴露在環境中[2]。管線是由鋼制成的，暴露在環境中受到化學腐蝕和電化學腐蝕的作用會直接導致穿孔，造成漏油、漏水、漏氣等不良現象，嚴重影響運輸安全。管線的腐蝕控制是影響系統穩定安全運行的關鍵之一，這一問題急待于解決[3]。因此，本文總結前沿文獻分析了管線外防腐層破損的原因，綜述了管線外防腐層的修復技術，為管線外防腐層的腐蝕控制提供了依據。

1. 管線外防腐層結構

管線的外防腐層通常是由襯底、中間層和面漆三部分組成的[4]。襯底的材料通常是橡膠，如聚乙烯膠層、聚氯乙烯膠層等;中間層要起到承上啟下的作用，既要與襯底有良好的相容性，也要與面漆有較好的相容性，同時，還要起到緩沖增強作用。因此，中間層通常以環氧樹脂為膠料，內部襯上兩到三層玻璃纖維布;面層要有良好的抵抗環境的能力，截止到目前為止，氟碳漆作為面漆效果最佳。

2. 防腐層破損原因

2.1 管線防腐層本身質量問題

管線防腐層在制造過程中存在厚度均勻的情況，或者噴漆后防腐層局部可能存在氣泡，都會影響涂層的壽命，出現破損的可能。除此之外，由于管線施工周期較長，若是在冬季施工，在施工過程中凍土塊容易將外防腐層砸傷，從而使涂層出現不均勻的情況，在長期的使用過程中，被砸傷的地方容易出現破損[5]。

2.2 化學及電化學腐蝕

管線作為一種傳輸工具長期被埋于地下或水中，大多數的土壤是酸性的，且土壤中含有大量的水分和微生物，長期的埋置會對涂層造成嚴重的損害;水中更是存在大量的腐蝕介質，如果管線長期在水中會在潮濕的土壤中，含有腐蝕介質的水會逐漸滲入涂層，發生化學或電化學腐蝕，從而使涂層膨脹、開裂、老化甚至脫落[6]。

2.3 應力腐蝕

管線的材質是鋼，外防腐層的材質是聚合物，在外界環境作用下，尤其是冷熱交替幅度較大時，管線與外防腐層的冷脹熱縮程度不同，容易造成外防腐層開裂。另外，管線外防腐層是由襯底、中間層和面漆三部分組成的，為了達到不同的效果，每一部分的材料也是不同的，襯底通常是聚乙烯或聚氯乙烯材料，該材料在生產噴涂固化過程中需要經過粘流態、高彈態和玻璃態三種狀態，涂層從高彈態向玻璃態轉變的過程中，會有一部分分子鏈未來的及松弛就被凍結了，這種情況下涂層中就會存在較大的應力，使涂層容易與基材分離脫落，或者在應力的作用下開裂，造成涂層破損[7]。

3. 防腐層修復技術

管線在長期使用過程中，外防腐層會發生破損、開裂、剝離等現象，這些現象的出現表明管線外防腐層已經逐漸老化，此時，要對防腐層進行修復，否則隨著腐蝕層的失效，管線將逐漸被外部環境腐蝕，可能會發生泄漏甚至爆炸等危險。管線外防腐層的修復根據實際情況可以分為局部修復和大修兩種。

3.1 局部修復

對于局部修復，首先要對涂層鼓包處進行處理，將鼓包的涂層切開，清理干凈，然后用砂紙或砂輪對內部管線的銹進行處理，最后選擇與管線原有涂層相匹配的材料進行修復。選擇的材料即要與管線外防腐層原有材料具有良好的相容性，又要具有施工簡便、固化快速的特點[8]。目前，用于管線外防腐層修復的材料主要有無溶劑環氧樹脂涂料、冷纏、熱縮膠帶和粘彈體等。其中，無溶劑環氧樹脂涂料主要用于管線外部涂層穿孔、局部開裂的修復，對于有局部涂層脫落的管線，則要用冷纏、熱縮膠帶對脫落部分進行纏繞，然后再用環氧樹脂涂料修復。粘彈體是一種防水防腐材料，具有較大的粘接性能和自修復特性，常用于接頭、閥門、法蘭處的修補[9]，該材料施工方便，對表面處理要求較低，但是這種材料必須在干燥的表面施工，否則會影響結合力，且機械強度較低。

3.2 大修

如果管線外防腐層大面積出現吸脹、脫落等現象，則需要大修。大修時，要對管線進行全面的清理，利用化學方法和機械方法對管線進行除銹，然后測試管線的完好程度，查看管線是否出現點蝕、穿孔等情況，如果出現了點蝕或穿孔，則應該對管線進行焊接或更換管線，如果沒有這樣的情況，則選擇合適的襯底、中間層和面漆對管線進行涂裝[10]。在這一方面，國內還沒有較好的技術，還需要進一步探索發展。

4. 結論及展望

本文首先通過總結文獻分析了管線外防腐層破損的原因，主要包括管線外防腐層本身的質量問題、發生化學及電化學腐蝕、發生應力腐蝕等。進而，綜述了目前國內外管線外防腐層修復技術。并根據目前修復技術的缺點和問題，提出展望：（1）在修復材料方面，我們應該發展可以簡便可施工、快速固化的材料，這樣可以便于修補施工;（2）在修復技術方面，我們應該進一步探索如何能夠更好、更快的對需要大修的管線進行修補。

參考文獻

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[10] 張彥軍，韓文禮，張貽剛，等. 海洋平臺樁腿防腐層修復三層包覆防護結構研究與應用[J]. 表面技術，2016，45（11）：123-128.

（作者單位：中石油煤層氣有限公司臨汾分公司）