石油化工装置埋地管道的防腐蚀

(中石化洛阳工程有限公司，河南 洛阳 471003)

石油化工装置内的埋地管道主要有循环水管道(包含循环给水管道、循环回水管道)、消防水管道、生活水管道、工艺废液管道、生产污水管道和雨水管道等。考虑到经济性和现场施工的方便性，这些埋地管道材质大多选用碳钢材料。埋地管道的腐蚀情况不能直接观察到, 发生破坏和失效引起泄漏等情况时不容易及时发现且不便维修,所以,埋地管道的防腐蚀一直是管道工程中的重要环节[1]。埋地管道的腐蚀分为内部腐蚀和外部腐蚀。管道内部腐蚀主要是由管道内部介质引起的腐蚀，一般通过合适的选材和内部防腐蚀涂层来解决;管道外部的腐蚀主要是土壤等环境腐蚀，大多采用增加外防腐层来解决。采用防腐层使钢管与土壤等腐蚀环境隔绝是埋地管道防腐蚀的基本方法[2]。

1 钢管防腐蚀等级

埋地管道在土壤中的腐蚀主要包含电化学腐蚀、杂散电流腐蚀和微生物腐蚀。影响土壤对钢管腐蚀程度的因素较为复杂，主要有以下几个因素：土壤的性质、湿度、透气性、盐含量、pH值以及当地气候条件等。根据相关标准的规定，土壤对钢材表面腐蚀程度分类如下[3]：

(1)土壤腐蚀性程度及防腐蚀等级的分级见表1；

(2)当表1中土壤腐蚀指标的任何一项超过规定值时，防腐蚀等级应提高一级；

(3)埋地管道穿越铁路、道路或沟渠的穿越处及改变埋设深度时的弯管处，防腐蚀等级应为特加强级。

表1 土壤腐蚀性程度及防腐蚀等级

为抑制土壤腐蚀，在管道外壁包覆防腐层是最常用的方法。通常情况下，外防腐层材料应满足以下要求：

(1)防腐层材料与钢管表面应有良好的粘接力；

(2)良好的化学稳定性，包括良好的防潮、防水性能和在酸、碱、盐等化学物质作用下不失效；

(3)绝缘性能好，绝缘电阻高；

(4)良好的综合力学性能，包括机械强度高、耐磨性好、抗冲击性好和耐弯曲性优良等；

(5)优良的耐老化性能和耐候性；

(6)便于施工以及良好的经济性。

2 埋地管道常用的外防腐层

目前石油化工装置埋地管道常用的外防腐层材料主要有以下几种：环氧煤沥青、聚烯烃胶粘带和挤压聚乙烯等。

2.1 环氧煤沥青

环氧煤沥青防腐蚀涂料是以环氧树脂和煤沥青为基料，再加上填料、颜料和稀释剂等合成的双组分防腐蚀涂料[4]，使用前应按涂料供应商要求的配比进行混合并搅拌均匀。石油化工装置埋地管道环氧煤沥青防腐层结构及厚度见表2[5]。

表2 防腐层结构及厚度

注：环氧煤沥青涂料的底漆和面漆可为“底面合一”型涂料。

环氧煤沥青涂料综合了煤焦沥青和环氧树脂的特点，具有施工简便、价格低廉、附着力强、涂层致密、绝缘性能好、耐腐蚀性能好、机械强度高及耐磨性能好等优点，在石油化工装置埋地管道中大量使用。但环氧煤沥青涂层抗冲击性能较差，因此在装卸、运输及施工中应注意保护，以免损坏防腐层。另外,环氧煤沥青固化、实干时间较长，造成施工周期长，不适用于紧急情况下埋地管道的防腐蚀。

2.2 聚烯烃胶粘带

常用的聚烯烃胶粘带防腐层有聚乙烯胶粘带防腐层和聚丙烯胶粘带防腐层两种。聚乙烯胶粘带防腐层一般由底漆、内带和外保护带组成;聚丙烯胶粘带防腐层一般由底漆和厚胶型聚丙烯胶粘带组成。石油化工装置埋地管道聚烯烃胶粘带防腐层的等级和厚度见表3[6]。

表3 聚烯烃胶粘带防腐层等级和厚度

聚烯烃胶粘带防腐层施工方便,施工操作环境较好。该防腐层绝缘性能、耐冲击性能好,吸水率低且价格适中,但其机械强度低、耐老化性能差。适用于工期较短情况下的局部防腐蚀、检修防腐蚀以及管径较小的管道防腐蚀。

2.3 挤压聚乙烯防腐层

常用的挤压聚乙烯防腐层有两层结构和三层结构两种。两层结构由胶粘剂底层和聚乙烯外层组成，三层结构一般由环氧粉末底层、胶粘剂中间层和聚乙烯外层组成。石油化工装置埋地管道一般选用三层结构，俗称3PE结构，相关标准规定的防腐层等级和厚度见表4[7]。

表4 挤压聚乙烯防腐层的厚度

注：环氧涂层不适用于两层结构聚乙烯防腐层。

3PE结构挤压聚乙烯防腐层的防腐蚀效果优良，其绝缘性能、综合力学性能、化学稳定性等方面均非常优良，缺点是必须在固定地点或工厂加工预制，且价格较高。

3 防腐层选择和施工中的注意事项

3.1 正确选择防腐层材料和防腐蚀等级

应根据管道内介质的温度、土壤腐蚀性程度、管道建设环境和管道设计寿命等选用合适的防腐层材料和防腐蚀等级。

3.2 严格控制原材料质量

应选用技术指标稳定、信誉好的产品，同时应注意原材料的保管，避免原材料变质、损坏或受到污染而影响防腐层性能。

3.3 注重施工细节管理

3.3.1 钢管表面状态

钢管表面的除锈质量直接影响防腐层与钢管表面的粘接力。为减少人为因素影响，应尽可能采用喷射或抛射除锈代替手工或动力工具除锈。钢管表面除锈与防腐蚀处理之间的时间间隔不宜过长，以防止钢管表面受潮或被污染。如果时间间隔过长应重新进行表面处理。

3.3.2 气候环境

防腐蚀施工时的环境温度及湿度也会对防腐层质量造成影响，因此在温度过低、雨雪天气或风沙过大时，如果没有防护措施，不应进行现场防腐蚀施工。

3.3.3 施工工艺

应严格按照规范和施工说明书的要求进行施工，避免偷工减料和野蛮施工。

3.3.4 储存、吊装、安放和回填

完成防腐层施工的钢管在搬运、吊装、储存、下沟和回填过程中应注意避免损坏防腐层。应选择适宜的吊装运输工具、运输方式、保护措施及摆放方式等。长期存储时，应避免暴晒和雨淋，防止防腐层老化和性能衰变。下沟回填时应采取保护措施，防止因管道撞击沟壁和硬物造成其防腐层损伤。

3.3.5 补口质量

由于现场条件限制，埋地管道现场安装时焊缝的防腐层补口往往成为管道防腐蚀的薄弱点，从而影响管道整体的防腐蚀质量。应选用与主管防腐层材料相容的补口材料，补口处防腐蚀等级不应低于主管防腐蚀等级；钢管表面的处理质量原则上应与主管相同，并应清除焊缝表面的焊渣、毛刺等尖锐部分，以免刺伤防腐层。

4 结 语

采用环氧煤沥青、聚烯烃胶粘带、挤压聚乙烯防腐层防腐蚀是目前石油化工装置埋地管道最常用的防腐蚀方式。应根据土壤腐蚀程度、操作工况、设计寿命等选用合适的防腐蚀材料和防腐蚀等级；严格控制材料质量、施工质量，特别要注意施工过程细节的控制，从而保证埋地管道的防腐蚀质量，提高管道系统使用寿命。