基本介紹
- 中文名：管道防腐
- 外文名：Pipe Anti-corrosion
- 常用塗料：油罐內外壁防腐塗料等
- 防腐方法：塗層防腐，電法保護等
技術信息,綜述,簡介,套用,適用範圍,工藝流程,防腐方法,電法保護,保護方法,技術要求,常用塗料,技術介紹,技術標準,
技術信息
綜述
避免管道，遭受土壤、空氣和輸送介質（石油、天然氣等）腐蝕的防護技術。輸送油、氣的管道大多處於複雜的土壤環境中，所輸送的介質也多有腐蝕性，因而管道內壁和外壁都可能遭到腐蝕。一旦管道被腐蝕穿孔，即造成油、氣漏失，不僅使運輸中斷，而且會污染環境，甚至可能引起火災，造成危害。據美國管道工業的統計資料，1975年由於腐蝕造成的直接損失達6億美元。因此，防止管道腐蝕是管道工程的重要內容。
簡介
管道腐蝕現象的描述腐蝕可以理解為材料在其所處的環境中發生的一種化學反應，該反應會造成管道材料的流失並導致管線部件甚至整個管線系統失效。在管線系統中，腐蝕的定義是：基於特定的管線環境，在管線系統所有的金屬和非金屬材料中發生的化學反應、電化學反應和微生物的侵蝕，該反應可以導致管線結構和其他材料的損壞和流失。除了腐蝕作用對材料的直接破壞外，由腐蝕產物所引起的管道損壞也可視為腐蝕破壞。管道腐蝕是否會擴散，擴散範圍有多大主要取決於腐蝕介質的侵蝕力以及現有管道材料的耐腐蝕性能。溫度、腐蝕介質的濃度以及應力狀況都會影響管道腐蝕的程度。
套用
適用範圍
本工藝標準適用於民用及一般工業建築的設備、管道的防腐蝕施工操作。金屬在周圍介質的化學、電化學作用下所引起的一種破壞現象。按管道被腐蝕部位，可分為內壁腐蝕和外壁腐蝕；按管道腐蝕形態，可分為全面腐蝕和局部腐蝕；按管道腐蝕機理，可分為化學腐蝕和電化學腐蝕等。
工藝流程
基面處理 → 調配塗料 → 刷中間漆 → 刷或噴塗施工 → 養護
管道防腐(圖1)
管道防腐(圖1)管道防腐分為主體防腐和補口焊口防腐
管道防腐選用什麼材料，要根據主體管道防腐層材料的不同而定。
常用補口方式有石油瀝青補口、環氧煤瀝青補口、粘膠帶補口、粉末環氧補口和PE熱縮材料補口等多種方式。
管道主體如果是三層PE複合結構，其補口材料首選三層PE熱縮補口材料。
單層環氧粉末塗層的補口可採用環氧粉末、膠粘帶+底漆和三層PE熱縮補口三種方式。
另：國內套用較多的鋼質管道防腐層有石油瀝青、PE夾克及PE泡沫夾克、環氧煤瀝青、煤焦油瓷漆、環氧粉末和三層複合結構、環氧煤瀝青冷纏帶（PF型）、橡塑型環氧煤瀝青冷纏帶（RPC型）等，目前推廣套用最廣的幾種管道防腐方式為三層PE複合結構、單層粉末環氧、PF型冷纏帶、RPC型冷纏帶。
石油瀝青，原料廣泛，價格低。但勞動條件差，質量難以保證，環境污染嚴重。
環氧煤瀝青，操作簡便，但覆蓋層固化時間長，受環境影響大，不適於野外作業，10℃以下難以施工。
環氧粉末防腐，採用靜電噴塗方式，與同種材料防腐的管體熔結好，粘接力強，但環氧粉末防水性較差（吸水率較高，達到0.83%），給陰極保護設計帶來一定的困難。現場器具要求高，操作難度大，質量不易控制。
3PE熱縮材料，管道防腐密封性強，機械強度高，防水性強，質量穩定，施工方便，適用性好，不污染環境。PE吸水率低（低於0.01%），同時具備環氧強度高，PE吸水性低和熱熔膠柔軟性好等，有很高的防腐可靠性，缺點是：與其它補口材料成本相比，費用高。
PF型、RPC型冷纏帶施工簡便易行，配套的三種定型膠，使PF型環氧煤瀝青冷纏帶可以在任何環境、任何季節、任何溫度條件下施工。
冷纏帶和3PE熱縮帶的特點是：適用各種材料主體防腐層管道，而其他方式適用於相同或接近材料的主體防腐層管道。
其次隨著發展有些管道在防腐時同時也需要保溫，石油是很複雜的混合物，易腐蝕管道，防腐是有必要的，但是成品油管線在防腐的情況下也需要做保溫，在東北和冬季，熱脹冷縮會凍裂管道，影響穩定供應。
防腐方法
塗層防腐
用塗料均勻緻密地塗敷在經除銹的金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質隔絕，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以來，在極地、海洋等嚴酷環境中敷設管道，以及油品加熱輸送而使管道溫度升高等，對塗層性能提出了更多的要求。因此，管道防腐塗層越來越多地採用複合材料或複合結構。
管道防腐(圖2)
管道防腐(圖2)1、外壁防腐塗層：管道外壁塗層材料種類和使用條件。
②內壁防腐塗層：為了防止管內腐蝕、降低摩擦阻力、提高輸量而塗於管子內壁的薄膜。常用的塗料有胺固化環氧樹脂和聚醯胺環氧樹脂，塗層厚度為 0.038～0.2毫米。為保證塗層與管壁粘結牢固，必須對管內壁進行表面處理。70年代以來趨向於管內、外壁塗層選用相同的材料，以便管內、外壁的塗敷同時進行。
③防腐保溫塗層：在中、小口徑的熱輸原油或燃料油的管道上，為了減少管道向土壤散熱，在管道外部加上保溫和防腐的複合層。常用的保溫材料是硬質聚氨脂泡沫塑膠，適用溫度為－185～95℃。這種材料質地鬆軟，為提高其強度，在隔熱層外面加敷一層高密度聚乙烯層，形成複合材料結構，以防止地下水滲入保溫層內。
電法保護
改變金屬相對於周圍介質的電極電位，使金屬免受腐蝕的方法。長輸管道電法保護僅指陰極保護和電蝕防止法。
管道防腐(圖3)
管道防腐(圖3)①陰極保護：將被保護金屬極化成陰極來防止金屬腐蝕的方法。這種方法用於船舶防腐已有 150多年的歷史；1928年第一次用於管道，是將金屬腐蝕電池中陰極不受腐蝕而陽極受腐蝕的原理套用於金屬防腐技術上。利用外施電流迫使電解液中被保護金屬表面全部陰極極化，則腐蝕就不會發生。判斷管道是否達到陰極保護的指標有兩項。一是最小保護電位，它是金屬在電解液中陰極極化到腐蝕過程停止時的電位；其值與環境等因素有關，常用的數值為- 850毫伏（相對於銅-硫酸銅參比電極測定，下同）。二是最大保護電位，即被保護金屬表面容許達到的最高電位值。當陰極極化過強，管道表面與塗層間會析出氫氣，而使塗層產生陰極剝離，所以必須控制匯流點電位在容許範圍內，以使塗層免遭破壞。此值與塗層性質有關，一般取－1.20至－2.0伏間。實現地下管道陰極保護有外加電流法和犧牲陽極法兩種。
外加電流法是利用直流電源，負極接於被保護管道上，正極接於陽極地床。電路連通後，管道被陰極極化。當管道對地電位達到最小保護電位時，即獲得完全的陰極保護。其接線如圖3。 常用的直流電源均可使用，其中尤以整流器居多。直流輸出一般在60伏、30安以下。新型的直流電源有溫差發電器、太陽能電池等，多用於缺電地區。陽極地床是與直流電源正極相連的，與大地構成良好電氣接觸的導電體，或稱為陽極接地裝置；常用材料有碳鋼、高矽鐵、石墨、磁性氧化鐵等。陽極地床設定在土壤電阻率低、保護電流易於分布、又不干擾鄰近地下構築物的地方。陽極與管道埋設位置相對應，有淺埋遠距離陽極和深陽極兩種。為測定陰極保護參數，鑑定管道陰極保護效果，沿管道需設定檢測點和檢查片。配套使用的檢測儀表有高阻伏特計、安培計、硫酸銅電極等。70年代以來，開始採用與管道航空巡線相結合的陰極保護參數遙測系統，配以電子計算機，對所測數據進行處理。外加電流陰極保護單站保護距離一般可達幾十公里，長輸管道陰極保護多用此法。
管道防腐(圖4)
管道防腐(圖4)犧牲陽極法是採用比被保護金屬電極電位更負的金屬與被保護金屬連線，兩者在電解液中形成原電池。電位較負的金屬（如鎂、鋅、鋁及其合金）成為陽極，在輸出電流的過程中逐漸損耗掉，被保護的管道金屬成為陰極而免遭腐蝕，所以稱電位較負的金屬為犧牲陽極。其接線如圖4。 地下管道採用犧牲陽極保護，其決定要素是陽極發生電流、陽極數量和保護長度等。當陽極種類確定後，影響上述參數的是陽極接地電阻和與該陽極保護管段區間的漏泄電阻。前者取決於土壤電阻率，後者取決於管道塗層電阻和塗層的施工質量。犧牲陽極使用壽命與重量有關，視需要可用幾年至幾十年。犧牲陽極具有投資省、管理簡便、不需要外電源、防止干擾腐蝕效果好等優點，所以在地下金屬管道防腐中得到普遍套用。
管道防腐(圖5)
管道防腐(圖5)②電蝕防止法：一是在雜散電流源有關設施上採取措施，使漏泄電流減小到最低限度；二是在敷設管道時儘量避開雜散電流地區，或提高被干擾管段絕緣防腐層質量，採用禁止、加裝絕緣法蘭等措施；三是對干擾管道作排流保護，即將雜散電流從被干擾管道排回產生漏泄電流的電網中，以消除雜散電流對管道的腐蝕。根據套用範圍和排流設備的不同性能，分直接排流、極性排流、強制排流三種。對交流干擾電壓的防護，不少國家都制定有技術規定，主要是採用安全距離和管道泄流兩類方法使管道免遭損害。
管道防腐(圖6)
管道防腐(圖6)保護方法
管道陰極保護與臨時保護
由於管道施工周期長，一般要求，如果土壤電阻率小於20Q．m，就要安裝鎂陽極進行臨時保護，並通過測試樁與管道連線。而當外加電流陰極保護投用後，再拆除臨時保護。
鎂陽極的開路電位一般比-l. 55v CSE更負，由於外加電流電位一般控制在一1.55V CSE之上（正於一155v）-所以，鎂陽極的存在不會對陰極保護產生負面影響。相反，如果管道受到交流電流干擾，鎂陽極還起著排流接地的作用。但值得注意的是，儘管鎂陽極消耗的速度會因外加電流陰極保護的存在而變慢，但時間久了也會消耗盡，那時，只有鋼芯與管道連線，會成為管道的漏電點。所以，一般都要求在外加電流陰極保護投用後，拆除臨時陰保。臨時陰保的存在還會對日後的管道斷電電位測量帶來困難。
技術要求
對於施加陰極保護的管道要做到經濟合理跟技術可行，這就要滿足一定的條件，如下：
①要保證管道縱向連線的導電性
②管道的覆蓋層要保證有足夠的電阻
③要保證管道跟其他低電阻接地裝置的電絕緣性。
常用塗料
環氧類防腐塗料
1.環底漆 2.鐵紅高防腐防鏽底漆 3.富鋅環氧防鏽底漆 4.富鋅環氧防鏽底漆 5.雲鐵環氧防鏽底漆 6.雲鐵環氧防鏽底漆 7.紅丹環氧防鏽漆 8.鐵紅車間底漆 9.鐵紅環氧甲板漆 10.環氧磁漆 11.環氧防腐面漆 12.環氧煤瀝青重防腐塗料 13.環氧煤瀝青防鏽底漆 14.黑色抗靜電耐油底漆 15.黑色抗靜電耐油麵漆 16.無機矽酸鋅底漆
國外環氧樹脂複合材料塗料體系較為權威的有美國阿莫370管道塗層(AP370PLC)，適用於保護管道免受磨損、嚴酷的環境條件及外部腐蝕。AP370PLC是一種長期的防腐蝕屏障，適用於從土地到空氣中的過渡部分。AP370PLC形成了一道化學屏障，能阻擋大多數的化學品，包括燒鹼、稀酸、鹽溶液、水、蒸汽及石油溶劑。它是一種濕敷產品，因此既能用於直管又能用於彎管、T型管及其它外形結構。由於其耐久性，該體系大大減少了定期維修。
特性：混合比例為1:1（等量混合）
顏色：A部分為白色，B部分為黑色，混合&固化後為淺灰色
AP370PLC套件可提供1夸脫、1/2加侖和1加侖桶裝帶1卷玻纖布膠帶（備註：1加侖套件能夠覆蓋大約25平方英尺的管道表面）
連續工作溫度：-51°C至91°C
使用時限/工作時間：24°C，約45分鐘
固化時間：29°C，約2小時
提供UV防護
環氧樹脂370A&B的儲存期為2年
丙烯酸\聚氨酯
1.高分子互穿網路防腐底漆 2.高分子互穿網路防腐塗料 3.灰鋁粉石墨醇酸磁漆 4.聚氨脂防鏽底漆 5.聚氨脂中間漆 6.聚氨脂防腐面漆 7.丙烯酸聚氨酯磁漆
氯化橡膠防腐塗料
1.氯磺化聚乙烯面漆 2.氯磺化聚乙烯底漆 3.高氯化聚乙烯面漆 4.高氯化聚乙烯底漆 5.氯化橡膠厚漿甲板漆 6.氯化橡膠厚漿型防鏽漆 7.氯化橡膠船殼漆 8.氯化橡膠防腐面漆 9.氯化橡膠水線面漆 10.過氯乙烯清漆 11.過氯乙烯外用磁漆 12.過氯乙烯底漆 13.過氯乙烯防腐漆
耐高溫防腐塗料
1.有機矽耐熱底漆 2.有機矽耐熱漆磁漆 3.有機矽耐熱漆磁漆 4.有機矽耐熱漆 5.有機矽耐熱漆 6.有機矽耐熱漆 7.有機矽耐熱漆
油罐內外壁防腐塗料
1.鐵紅環氧改性聚氨酯耐油漆 2.灰色環氧改性聚氨酯耐油漆 3.環氧聚氨酯防腐面漆 4.環氧耐油麵漆
內外牆建築塗料
1.環保內牆漆 2.內牆漆 3.外牆漆 4.彈性外牆漆 5.湘江塗料
特種塗料
1.反光漆 2.螢光漆 3.黃金漆 4.塑膠漆 5.冷鍍鋅
防火塗料
粉末塗料
1.粉末塗料 2.純環氧型粉末塗料 3.環氧聚酯型粉末塗料
彩鋼板防水塗料
1.彩鋼板防水塗料 2.彩鋼板防水塗料 3.縫織聚酯防水布
水性隔熱塗料
混凝土基面防水塗料
1.混凝土防水塗料 十四、地坪塗料 1.高檔丙烯酸地坪塗料 2.環氧地坪封閉底漆 3.環氧耐磨地坪中間漆 4.環氧耐磨地坪漆 5.環氧抗靜電耐磨地坪漆 6.聚氨脂耐磨水泥地面漆 7.醇酸地板漆 8.氯化橡膠地坪漆 9.馬路劃線漆 10.環氧自流平地坪漆
樹脂類防腐蝕材料
1.環氧樹脂（EP）：指分子中含有兩個以上環氧基團的有機高分子化合物，是防腐蝕工程中普遍套用的合成樹脂。具有優良的黏結性能，較好的耐腐蝕和耐熱性能，固化收縮率低，工藝性能良好的特點
2.乙烯基酯樹脂：由甲基丙烯酸或丙烯酸和環氧樹脂加成反應的產物，易溶於苯乙烯（交鏈劑）；工程套用的主要有環氧甲基丙烯酸型、異酸酯改性的環氧丙烯酸型和酚醛環氧甲基丙烯酸型
3.不飽和聚酯樹脂（UP）：由不飽和二元酸或酸酐、飽和二元酸或酸酐、二元醇進行縮聚而成，是製造纖維增強塑膠的一種重要樹脂
4.呋喃樹脂：是以糠醛為基本原料製成，具有呋喃環結構的一類熱固型樹脂的統稱，主要包括糠醇樹脂、糠醛樹脂、糠酮樹脂、糠醛-糠醇樹脂、苯酚-糠醛樹脂
5.酚醛樹脂：指由酚類化合物和醛類化合物經縮聚反應製得的合成樹脂，常用的有苯酚甲醛樹脂、甲酚甲醛樹脂、二甲酚甲醛樹脂和苯酚糠醛樹脂等。
技術介紹
國外管道防腐技術
從90年代開始 國外防腐塗料發展的特點是塗料產品結構在發生根本性改變，其改變方向以節省資源、無污染、經濟、高效、有利生產為原則，在防腐材料研究中，著眼於發展複合材料或複合結構，強調塗層具有良好的導電性能和物理性能，穩定的化學性能和較寬的溫度適應性能，既起到防腐絕緣作用，又能保溫和提高管道強度。
據防腐專家們的觀點，防腐塗層技術的發展應為：
(1)發展試驗技術和完善質量控制體系，保證塗料及塗層在預製廠的出廠質量；
(2)進一步提高現有管道塗料的粘結力、柔韌性、耐磨、耐濕氣和氧氣的滲透性；
(3)研製耐熱溫度達127℃的新型耐熱塗料；
(4)降低塗裝過程中能耗及進行管道表面處理的費用；
(5)使塗層具有更寬的適應範圍，強度更大；
(6)研究和開發高度自動化的噴塗工藝。
這些材料和結構要具有良好的介電性能、物理性能、穩定的化學性能和較寬的溫度適應範圍等。對國外特別是北美和俄羅斯等國的管道大修施工技術水平、防腐技術、材料和設備進行的系統調研情況，認為調研結果對我國引進國外先進的修復技術、機械化修復設備和產品，如：阿莫370 管道塗層(AP370PLC) 、阿莫385管道維護塗層(AP385PMC)、諾維克R200（液體級別）、EA管道修復、阿克EE-11、 碳纖維管道纏繞系統-鑽石纏繞帶等，這些優秀的管道防腐技術對提高我國管道的防腐修復技術水平、施工質量和進度，具有重要的指導性作用。
國內管道防腐技術
我國歷史上使用最多、時間最長的是瀝青防腐塗層，之後是煤焦油瓷漆、環氧瀝青塗層，再後來發展到聚乙烯包覆塗層。聚乙烯塗層的出現推動了粉末塗料的迅猛發展，隨後環氧粉末塗層以其優異的附著性和防腐性開始套用於管道防腐。
首先，環氧煤瀝青漆塗層：具體如下：
1）現場施工中，環氧樹脂的固化受溫度影響，固化較慢，施工工期長。
2）由於在施工中添加大批溶劑，輕易給某些施工單位提供偷工減料（多加溶劑，沖稀塗料，升高造價）的時機。
3）由於是雙組份，現場施工時會發生固化劑配比不準或攪拌不勻，易形成固化不好或固化後質量不均。
4）防腐層中採用玻璃布增強，玻璃布含蠟，影響層間粘接力，施工進程中發生玻璃纖維，易損傷施工工人皮膚，一般工人不願意也不好好乾。
其次，水泥砂漿內襯防腐：管道內壁採用此防腐形式容易出現空鼓的情況（容易出現針孔等），抗滲水能力差，整體性不強。對環境要求比較高，需要在10℃以上才能施工。由於水泥砂漿中水泥用量較多，收縮性大，當水泥砂漿找平層硬化收縮所產生的內應力大於砂漿與混凝土的粘結力時，砂漿找平層與混凝土之間起殼空鼓。如果施工操作不當，起殼空鼓現象更為嚴重。久而久之，特別是受振動後，起殼空鼓範圍擴大，導致防腐層起殼開裂脫落。
再次，聚乙烯塗層：具有很好的韌性，抗彎折，耐衝擊、陰極保護電流低、耐酸耐鹼污染小、適用溫度範圍寬、適當改性具有很好的耐候性、塗裝工藝簡單等優點。但該塗層緻密度較低，會緩慢滲水；聚乙烯分子具有非極性結構，決定了它與鋼鐵的附著性相對差一些。兩重原因致使該塗層在長期使用過程中有脫落的風險。
再次，環氧粉末塗層：塗層的緻密結構決定了它很強的防腐性，環氧分子的極性結構決定了它很強的附著性，是一種防腐效果好的塗料。只是塗層薄而脆，在吊裝、運輸、堆放過程中機械碰傷的可能性很大，且環氧結構抗紫外線能力很差，不適合管道外壁、外表面塗裝。
最後，聚乙烯和環氧雖然都具有優良的耐腐性，但是聚乙烯屬於熱塑性物質，柔性好，耐磕碰，由於是非極性分子與鋼管附著力的持久性差；環氧樹脂屬於極性分子，有羥基基團在一定溫度下，易與鋼管發生反應，附著力極強，但是由於是熱固性物質，不耐磕碰。因此兩種材料的組合屬於目前防腐行業最佳搭配。
塗塑鋼管行業由最早的內外聚乙烯，由於附著力問題，發展到內外環氧，但是外環氧層不耐磕碰，後來發展到第三代內環氧外聚乙烯，但是單層聚乙烯直接與鋼管結合還是存在附著力問題，最後升級到第四代防腐——3PE外防腐熔結環氧粉末內防腐管道，如右圖所示。
外3PE內熔結環氧複合鋼管廣泛套用到水利行業，市政行業以及長距離輸水管線，例如：南水北調配套工程，
總之，管道防腐不管是國內還是國外主要防腐形式不外乎以下三種：
1.改變金屬的內部組織結構
2.保護層法
3.電化學保護法
而對於長距離輸水工程中的鋼管防腐，通常採用保護層法。就是上面講到的不同的防腐層技術
技術標準
5月上旬，中國石油管道局防腐公司研究的管道三層結構防腐層新的塗裝工藝，獲得國家發明專利，這標誌著我國管道防腐技術已位於世界前列。
2008年，作為中國石油唯一的專業化管道防腐公司，管道局防腐公司在承擔國家科技支撐計畫課題——X80高鋼級大口徑管道施工裝備與關鍵技術研究中，探索管道三層結構防腐層新工藝。
研究將膠黏劑層製備工藝從現有擠出機擠出包變為靜電粉末噴塗，即在環氧粉末層膠化過程中將膠黏劑粉末噴塗上去，取代大型擠出機，解決原工藝操作控制難和三層間剝離性能不穩定等問題。
該技術發明能夠提高三層結構的整體性，改善三層結構防腐層附著力和抗陰極剝離性能，節省擠出機設備，降低三層結構防腐層成本，並為彎管防腐層塗裝提供更高效的技術。
經過現場塗裝試驗和防腐層性能測試評定，採用新工藝的防腐層檢測結果達到了國家標準，通過了國家知識產權局審核，獲得發明專利。
