埋地管道防腐層修復技術

常 峰

（渭南市天然氣有限公司，陜西 渭南 714000）

1 概述

石油氣天然氣都需要依靠油氣管道的輸送才能到達指定的場所，但是油氣管道長期時間深埋在地下，土壤中腐蝕介質會對埋地管道腐蝕，甚至穿孔現象也時有發生。埋地管道的腐蝕類型主要有電化學腐蝕、雜散電流對鋼管的腐蝕、微生物腐蝕等。電化學腐蝕在管道內外壁都會發生。由于電氣化鐵路工廠的各種電氣設備的接地和泄漏使得土壤中會形成雜散電流，從而引起雜散電流腐蝕。埋地鋼質管道周圍的土壤長期含有較多的水分，會滋生細菌，容易引起鋼制管道與水分、微生物發生腐蝕。

常用的埋地管道外防腐技術外防腐層類型有石油瀝青+玻璃布、無機富鋅+環氧煤瀝青+玻璃布、環氧粉末噴涂 （+聚乙烯黏膠帶）熔結環氧粉末環氧煤瀝青聚乙烯膠黏帶和熱收縮套修復等，但是常規的修復技術在實際應用過程中面臨著諸多問題，主要包括：埋地管道防腐層修復的現場條件與管道防腐層的工廠涂裝不同，施工環境更加惡劣，對管道表面進行更高等級的表面處理；并且作業坑內可能還存在積水，往往需要帶水作業。上述現有修復技術需要對管道表面進行良好的表面處理后才可以進行施工，而且無法帶水作業。另外，現有的修復技術通常是現場混料或者現場烘烤，難以保證修復的防腐層資料和施工效率。

2 解決方案

要使得埋地管道得到有效的防護，延長埋地管道外防腐層的使用壽命，防腐材料必須具有良好的防腐效果，阻燃性能好，無毒無害，能抵抗一定的沖擊，并能在管道使用狀態下施工。針對此情況，引進了一套新型在役埋地管道防腐層修復技術，即STAC多層礦脂包覆系統［1］。STAC多層礦脂包覆系統特別適用于惡劣的大氣、地下、潮濕和水下環境中金屬表面的長期腐蝕防護。此防腐系統包括STACprime礦脂底漆、STACwrap礦脂油帶、STACguard外保護帶、STACguard Pro鎧裝外護帶四個部分［2］。

2.1 原理

多層礦脂包覆系統的內層STAC礦脂防腐系統，其中的礦脂底漆和礦脂油帶都是憎水材料，具有優異的耐酸堿鹽特性。水、氧和酸、堿、鹽等各種腐蝕性介質很難穿透核心柔性防腐層到達金屬表面，使金屬表面保持干燥和無水，阻礙了腐蝕一次電池的離子傳遞途徑，腐蝕就不會發生了。整個多層礦脂包覆系統使得工件表面形成幾個連續層次的油性防護層，自黏式外保護帶可以防止礦脂的損失。裝甲的外護套為整個系統提供強有力的機械保護，起到保護作用［3］，為鋼管提供長期保護。在正常情況下，系統可提供至少10年的防腐壽命。

在管道上異形部件及檢測設備輔件安裝的位置，可能在做防腐系統前預埋檢測設備輔件或者臨時需要安裝檢測設備。后期需要取出時可以隨時將此防腐系統打開，因為整個防腐系統是柔性較強的多層體系，其防腐材料可以分層打開而不被破壞，可以重復利用，不需要再投入原料。

多層礦脂包覆系統各層的具體作用如下：

1）STACprime底漆。防腐底漆是在纏繞防腐油帶之前，對工件表面進行初步處理的一種重要組成部分，可以清除表面的水分，鈍化表面氧化物、填補表面缺陷，并確保防蝕帶與底材之間的良好結合。2）STACwrap油帶。防腐油帶是在工業大氣條件下用于對金屬表面、管道以及管件的一種長效防腐、密封和防水的保護帶。它具有極好的柔韌性和憎水性，適用于各種形狀表面的防腐保護，施工效率高、適應性強。3）星護外保護帶。外保護帶是一種配合油帶使用的防護纏繞帶，它將內層的防腐油帶進行固定并為其提供一定的保護作用，防止油帶由于地下水的流動和雨水的沖刷而導致失效。4）STACguard Pro包覆帶［4］。鎧裝外護帶是一種表面涂覆水固化樹脂的彈性玻璃纖維纏繞帶。它具有遇水快速固化、操作簡便等特點，為防腐油帶及其他涂層提供一個加強級的機械防護，可以避免回填土、碎石等對防腐層造成破壞。

2.2 結構及材料

此系統包括內部STAC系統和外涂層，其結構如圖1所示。整個系統由內到外為STACprime礦脂油性底漆、STACwrap礦脂油性膠帶、STACguard自粘性外保護帶、STACguard AG鎧裝外護帶四個部分組成。

圖1 STAC多層礦脂包覆系統結構圖

STAC礦脂油性底漆、STAC礦脂油帶和高密度聚乙烯夾克作為核心柔性防腐層［5］，其厚度為2～3mm。其中，礦脂底漆含有飽和凡士林烴，腐蝕抑制劑和添加劑，如微晶蠟，臭氧蠟，潤滑油等，主要起到增強油帶與管道的結合力的作用。礦脂油帶厚度約1.2mm，它是將飽和礦物脂類融化至100后加入緩蝕劑和添加劑充分混合，再將無紡布在此混合物中浸漬冷卻形成的膠帶，比一般涂層更加安全可靠。Stacguard外護帶，是一種防止礦脂流失的涂有礦物油的膠帶，厚度為0.1mm。STACguard AG鎧裝外護帶，是一種表面涂覆水固化樹脂的彈性玻璃纖維纏繞帶，主要作用是防止防腐涂層受到外部機械的沖擊破壞［6］。

2.3 施工流程

施工流程為：工具準備、表面除銹、涂刷礦脂油性底漆、纏繞礦脂油性膠帶、纏繞自黏性外保護帶、纏繞鎧裝外護帶［7］。

1）施工工具準備。鋼絲刷、平鏟、抹布、刷子、剪刀和手套等。2）表面處理：使用鋼絲刷、扁鏟等工具把管道表面的浮銹以及松散的漆皮去除干凈，原有附著緊密的油漆不需要去除。管道表面除銹等級不得低于ST2級。3）涂刷礦脂底漆。刷涂或涂抹礦物油脂底漆應涂均勻，不得漏涂，每1 L凡士林油底漆涂抹3～5m2的管道表面。形成厚度在180～250μm的連續防水層確保鋼管表面的凹坑、蝕坑處填滿。4）纏繞礦脂油帶。采用手工方式，包裹纏繞礦酯油帶；首先在開始位置纏繞兩層搭邊100%的圓周，之后進行螺旋纏繞，纏繞時防腐帶的搭接寬度大于55%，保證達到雙層效果；在每卷防腐帶用完后，下一卷的起始位置要與上一卷末端有150mm以上的重疊；纏繞時應適當加以用力，保證防腐帶尤其搭邊處的平整，做到無褶皺、氣泡。5）纏繞外保護帶：采用手工方式，從左至右包裹纏繞外保護帶，纏繞2～3層外保護帶將礦脂油帶固定并密封。6）纏繞鎧裝外護帶：沿著被保護的管道螺旋纏繞鎧裝外護帶，纏繞過程中至少保證55%搭邊，形成雙層疊壓，纏繞過程中讓纏繞帶始終保持一定的張力，形成堅硬的保護層。

2.4 質量控制

①表面除銹質量檢驗。管道除銹后的表面應進行表面除銹質量檢查，表面處理質量應不低于GB／T8923—2008《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》中規定的ST2級。② 防腐層外觀檢驗。防腐施工完成后，防腐管道應逐根進行100%外觀檢查，防護層表面應平整、光滑、搭接均勻。③防腐層電火花檢測。防腐層修復完成后，使用電火花撿漏儀對破損點處進行檢測，確保修復處的防腐層質量。

3 應用效果

STAC復層礦脂包覆系統是一種無毒、不含任何易揮發有機化合物的防腐系統。此系統特別適合最惡劣的地下環境金屬表面的長期防腐蝕保護。而且多層礦脂包覆技術具有表面處理簡單，施工環境要求低，施工方法簡單快捷，施工質量容易保障，抗沖擊能力強，對環境無公害等優勢，是一種安全、可靠的管道防腐層修復方案。其應用特點主要體現在如下幾個方面：

①油性礦脂憎水的特性，而且具有優異的柔韌性、可塑性及自愈合性能使得管道表面形成多個連續的油性防護層，從而使得腐蝕介質無法滲透，能夠迅速阻止腐蝕的產生和蔓延，效果顯著。②能對管道上異形部件及檢測設備輔件安裝的位置進行有效防腐，而且能夠靈活智能的拆卸，防腐恢復而不影響防腐效果。③多層礦脂包覆系統為柔性材料，施工技術均為冷纏施工，其更大的優勢在于可帶水作業，在地下水位高的環境下更加適用。因此可更好的應對管道修復現場的各種特殊情況。④施工作業時在工藝上不需停輸、動火動電，管道修復前無需對管道表面進行徹底的表面處理，這樣可大大提高施工效率，并且降低作業的風險。

4 結論

埋地管道所處的土壤環境，造成的腐蝕帶來的危害極大。因此要經常性的對管道的腐蝕狀況、外防腐層破損狀態進行檢測，也需經常在管道外壁上安裝長久的或者臨時性的檢測輔件。現有的埋地管道外防腐技術存在諸多局限性［8］，多層礦脂包覆系統不僅可以規避傳統方法的局限性，而且可延長埋地管道防腐年限，并且在管道檢測輔件埋設方面做到靈活配合，從而保證管道整體的防腐層質量和施工效率。

多層礦脂包覆系統包括油性底漆、油帶、外保護帶、鎧裝外護帶四個部分。基于油性礦脂憎水的特性，而且兼有優異的柔韌性、可塑性及自愈合性能，使得管道表面形成多個連續的油性防護層，腐蝕介質根本無法滲透，能夠迅速阻止腐蝕的產生和蔓延，克服了現有防腐技術存在的問題，從而對埋地管道起到顯著的長效防腐作用。