输油管道防腐技术现状与展望

戴世玉 任帅民 张 驰

1，山东中油天然气股份有限公司

2，沈阳输油气分公司

3，沈阳音乐学院

输油管道防腐技术现状与展望

戴世玉1任帅民2张 驰3

1，山东中油天然气股份有限公司

2，沈阳输油气分公司

3，沈阳音乐学院

输油管道防腐蚀技术已经有了很大的发展，出现了许多新的防腐蚀材料和技术，但是这一问题并未得到根本性的解决。本文简述了输油管道常用的几种外防腐方法，阐述了目前我国输油管道涂层防腐技术的现状，且对防腐技术的开发研究做了展望。本文对我国输油管道技术的发展具有一定的现实指导意义。

埋地管道；防腐技术；涂层；现状

引言

埋地后的钢制管道会受到自然环境的腐蚀和破坏，为有效避免这一情况的发生，通常采用外防腐层和阴极保护的方法对管道进行保护。埋地钢质管道外覆盖层(外防腐层)的作用是将钢质管道表面与周围环境隔离绝缘, 以达到抑制腐蚀的目的。阴极保护是通过降低腐蚀电位, 达到电化学保护的目的，目前这两种技术并非单独应用，而是相互结合，互补优缺。

1 管道防腐现状

目前，国内输油气管道大多采用防腐涂层和外加强制电流阴极保护技术，其目的就是使管道与自然环境相隔离。

1.1 常用外防腐层

1）沥青防腐层

沥青防腐层是将玻璃纤维布经石油沥青浸润后，缠绕在输油管道外壁而形成的防腐层, 是我国70年代应用最广的防腐层材料,其主要优点是技术成熟、原材料广泛、价格低廉,缺点是耐温等级低、易吸水而引起破坏，而且容易被深根植物破坏，造成防腐层失效，其最佳使用温度为-20℃～70℃, 使用寿命为10～20年。

2）熔结环氧粉末涂层

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与钢管表面黏结力强、耐化学介质侵蚀性能、耐温性能等都比较好，抗腐蚀性、耐阴极剥离性、耐老化性、耐土壤应力等性能也很好，使用温度范围宽(普通熔结环氧粉末为-30℃～100℃，成为国内外管道内外防腐涂层技术的主要体系之一[1]。但由于涂层较薄（0.3mm～0.5mm），抗尖锐物冲击力较差，易被冲击损坏，不适合于石方段，适合于大部分土壤环境和定向钻穿越黏质土壤。

3）聚乙烯胶带防腐层

聚乙烯胶带的主要优点是绝缘电阻高、抗杂散电流性好、施工方便, 主要缺点是螺旋形搭接缝长, 易在搭接处产生黏结失效而形成腐蚀介质渗入。

4）3 PE防腐层

3PE防腐层的全称为熔结环氧/挤塑聚乙烯结构防护层，结构由以下三层组成：底层为熔结环氧(60～80μm)；中间层为胶粘剂(170～250μm)；面层为挤塑聚乙烯(约2mm)。防护层总厚度大于2.2～2.9mm。在三层结构中，底层的主要作用是：形成涂膜并黏结在钢铁表面，它具有很好的抗阴极剥离性能和抗化学腐蚀性能；中间层为共聚物黏结剂，其主要成分是聚烯烃，目前常用乙烯基共聚物胶粘剂，其极性部分官能团会与底层的环氧底漆环氧基团发生化学反应，从而紧固黏结中间层与底层；聚乙烯面层的主要作用是：机械保护与防腐。3PE防腐层综合了环氧涂层和挤压聚乙烯两种防腐层的优良性质，将挤压聚乙烯防腐层的机械保护特性，与环氧涂层的界面特性和耐化学特性等优点结合起来，从而显著改善了各自的性能。因此作为埋地管线的外防护层是非常优越的。据有关资料介绍，三层PE可使埋地管道的寿命达到 50年，目前，在国际上被认为是最先进的管道外防腐技术。

5）高性能复合涂层技术（HPCC）

这种涂层，国内尚无使用。但是逐渐会取代单层FBE或3LPE，使用这种涂层，残余应力小，剥离减少。一般在焊接收缩与连接处易出现小孔，容易产生涂层剥离。但是新型的涂层采用的是粉末，无此顾虑。厚度只需1.5mm就可以达到传统防腐层3mm的效用。HPCC抗腐蚀性能增强，在北美已经用于25个管道工程上，最长的管线达到800公里[3]。

1.2 管道内防腐层

管道内壁防腐亦是管道防腐的重要组成部分，目前国内采取的主要措施是采取管道内壁加设涂层的方法进行防腐。按管道的不同功能、介质的类型选择恰当的涂层，对较少管道内壁粗糙度，降低水力阻力起到了重要作用。

目前常用内涂层：

1）环氧粉末涂层

所谓环氧粉末[4]是一种热固体粉末，特点是适用温度广、化学稳定性好，它的熔化温度为180℃， 特点是耐酸碱性能较强，使用性能优越，在流体温度小于100℃时，其固化性与流体温度成正比例增长。其喷涂原理为：利用高压静电电场原理，将环氧粉末喷涂在管道内壁上。此方法既能提高整条管线的防腐效果 也是提高经济效益和优化施工方案的一项重要措施。

2）聚氨酯聚合物涂层

该方法是近几年国内新兴的一种管道内壁防腐技术。以改性后的聚氨酯聚合物为防腐材料，以石英粉作为填料，将二者混合并加热至80℃～120℃后进行真空脱气处理。将管道内壁除锈后，加热至上述同等温度，之后，将处理过的物料导入金属管道内，两端封严，以每分钟不超过100圈的速度旋转使物料均匀地涂在管道内壁上，直至表面不流动为止，然后固化1至12小时。

该方法的优点是可以控制防腐层厚度，可以根据管道使用年限要求，对防腐层厚度进行人工调节，其计算方法为：每平方米浸1毫米厚，需要聚氨酯聚合物1.15公斤，按所需涂层厚度，相应增加原料即可进行涂层厚度调节。

1.3 外加强制电流阴极保护

目前该方法在国内外得到了广泛的应用，其原理是使管道阴极化，避免管道本身失去电子而被腐蚀。其特点是保护距离长，可控性强，根据管道腐蚀情况可以调节电流输出大小。

该技术现已成型，中国石油、中国石化大型国有企业多采用该技术进行管道防腐[5]，使用中须采用恒电位仪对输出电压进行调节，从而改变管道上的保护电流，其接线图如下：

图1 恒电位仪接线图

2 防腐技术展望

综上所述，输油管道防腐技术虽然有了长足的进步，但是仍然存在一些弊端，笔者认为在今后应加大以下几方面的研究：

1)、加大新型防腐层的研究，例如上述HPCC防腐材料的研究。

2)、埋地管道防腐层修复技术，须进一步完善防腐层修复材料、修复工艺、修复机具和修复标准。

3)、在役管道防腐检测技术，主要针对地面检测技术的研究。

4)、针对劣质输送介质，新型输送管材的研究。特别是近几年我国加大了原油的引进，针对这方面的研究仍然较少。

[1] 王林平,陆梅,杨全安等.长庆油田油水井套管防腐技术综述[J]. 中国石油和化工, 2008

[2] 王晓明,冯艳艳.浅议天然气输送管道的腐蚀及防护技术[J].中国集体经济, 2005, 8(167)。

[3] 戚爱华.我国油气管道运输发展现状及问题分析[J].管道论坛，2009,12

[4] 赵文德.石油天然气管道的防腐与防护[J].化学工程与装备,2009,07

[5] 祝红霞.石油储罐腐蚀环境与防护涂料分析[J].商业文化，2008,07

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.080

戴世玉：毕业于沈阳理工大学，学士学位，现主要研究方向：管道防腐技术。