国内外对埋地油气钢质管道进行腐蚀控制的普遍方法是采用防腐涂层和阴极保护的联合保护措施。其中,防腐涂层是长输管道腐蚀控制的第一步措施。从理论上讲,如果管道金属与周围土壤环境的接触被隔离,则不会发生腐蚀。因此,合适的选择和使用防腐涂层能够对大多数钢质管道表面提供必要的保护,在一般的完好涂敷的管道上的保护将超过99%,再加上阴极保护则可以实现完全保护。鉴于顶管外防腐层修补困难,为此对外防腐层选择的要求高,应具备下列性能:
①有较高的电绝缘性能,一般不应小于10000Ω·m2。
②有优良的耐磨性能。
③有较强的机械强度。
④有一定的抗冲击强度。
⑤有良好的防水性。
⑥对钢铁表面有良好的黏结性。
⑦有较好的耐化学性和抗老化性。
⑧有良好的抗阴极剥离性能。
⑨防腐层的材料和施工工艺对母材的性能不应产生不利的影响。
根据上述顶管外防腐层要求,可供选择的外防腐层有下列几种:
(1)熔结环氧粉末防腐层
熔结环氧粉末防腐涂层最早于1961年由美国开发成功并应用于管道防腐工程,之后在许多国家得到进一步的开发和应用。由于熔结环氧粉末防腐涂层具有优良的黏结性、抗腐蚀性、耐阴极剥离性、耐老化性、耐土壤应力等,使用温度范围宽(普通熔结环氧粉末为-30~100℃,有的产品甚至可达120℃甚至更高温度),成为国内外管道内外防腐涂层技术的主要体系之一。尤其在北美地区,FBE是管道外防腐的首选技术,据美国《Pipeline Digest》近年报道的统计调查结果表明,在14次管道防腐涂层用量年度调查中,FBE用量10次居首位。
国内从20世纪80年代在石油行业最先开始研究和应用熔结环氧粉末防腐涂层技术,到90年代才得到大规模应用。直到1997年才首次颁布管道熔结环氧粉末防腐涂层的行业技术标准(SY/T0315),该标准与相关国际标准更加接近,并提高工程应用质量。(www.xing528.com)
熔结环氧粉末外防腐层一般在工厂机械化涂装,大大提高了防腐层质量,并加快了现场施工进度,因为涂料不加溶剂,无污染。近年来,随着原材料,施工成本的降低,该防腐层有较多采用,特别是一些重要工程的外防腐层均有采用,如杭州湾大桥、上海—崇明长江大桥的钢管桩外防腐层、上海长江原水三期引水工程及埋地煤气管道等均采用熔结环氧粉末外防腐层。其主要不足是施工需要机械化涂装设备,对于本工程DN3600大口径钢管需配置专门涂装设备;其次为价格较高。
熔结环氧粉末外防腐层的涂装质量标准可按《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》(GB/T18593)执行。本工程对涂层的设计厚度不小于400μm。
(2)环氧玻璃鳞片涂层
环氧玻璃鳞片涂料主要由环氧树脂、玻璃鳞片、颜料、固化剂、辅助剂和溶剂等组成。该涂层具有优良的附着力和耐久性、耐腐性及抗冲击性能,具有优良的耐水性、耐盐水性、耐油性、耐碱性及一定程度的耐酸性。当环氧玻璃鳞片涂料中固体分含量高,可作为厚膜涂料使用,当环氧玻璃鳞片涂料固体分高达80%以上,一次涂敷干膜厚度可达100μm以上。同样由于涂料中组分含有大量玻璃鳞片,因此成膜后屏蔽性强,耐溶剂性好,能有效阻止腐蚀介质的渗透,达到隔离防锈目的,环氧玻璃鳞片涂层的缺点是:在钢管连接处补口的防腐层固化时间长,如采取加温固化,则可缩短固化时间。
环氧玻璃鳞片涂层主要适用于埋地和水下钢质管道的外防腐,比通常的环氧防腐涂层具有更好的抗介质渗透性和耐磨性。该涂层坚韧、附着力强、机械强度高、防腐寿命长,是国内外广泛使用的重防腐涂层。该涂料常温涂敷,常温自然固化,表干时间短,适合现场使用,施工简便,适用于顶管施工的钢管外壁防腐。如宝钢电厂4#发电机组DN3500自流进水管的顶管、埋管工程,上海浦江电厂DN3000自流进水管的顶管、埋管工程,上海杨树浦水厂DN1600过江管工程以及东(莞)→深(圳)引水工程DN2200钢管埋管工程等均采用环氧玻璃鳞片涂层。
环氧玻璃鳞片涂料性能指标及其漆膜性能指标应符合《钢制储罐液体环氧涂料内防腐层技术标准》(SY/T0319)和《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》(SY/T0447)的要求。涂层的设计厚度为不小于450μm。
(3)环氧煤沥青涂层
环氧煤沥青涂料将环氧树脂优良的物理化学性能与煤沥青的耐水、抗微生物等性能有机地结合起来,具有良好的耐水和耐碱等耐化学品性能,对金属具有很好的附着性;而且施工简便,特别适用于不便于作业线涂敷的异形管件和阀门等构件的防腐蚀,成为长输管道及油气管网外防腐涂层的常用材料之一。
环氧煤沥青涂层具有良好的抗阴极保护剥离性能,可与阴极保护联合使用,作为钢结构构筑物较长期保护的有效方法。
在我国应用的管道加强级环氧煤沥青防腐涂层由一层底漆、数层面漆及玻璃布重叠涂敷组成,按照不同的防腐蚀要求,现行行业标准《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》(SY/T0447)规定的环氧煤沥青防腐涂层分为普通级、加强级和特加强级三个等级。玻璃布只用于加强级和特加强级防腐涂层中,起增强作用。这种防腐涂层在国外是没有的,是参照石油沥青防腐涂层结构形式的。
环氧煤沥青涂层的应用实例较多,如宝钢长江引水工程,宝钢电厂4#机组DN2400压力钢管,黄浦江上游引水一期工程DN3000过江顶管工程,DN1600凌桥穿越黄浦江过江顶管工程以及上海原水公司长江原水二期工程DN2700埋、顶管工程等。
环氧煤沥青涂层的缺点是:不耐紫外光线照射,故不能用于大气中长期受阳光曝晒的场合;在气温低于5℃以下时固化时间较长。
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