石化行业埋地管道外防腐层修复技术探讨

2020-01-14徐祯炜南京扬子石油化工设计工程有限责任公司江苏南京210048

化工管理 2020年17期

徐祯炜（南京扬子石油化工设计工程有限责任公司，江苏南京210048）

0 引言

管道运输具有能耗小、运输效率高等诸多优势，是我国石化行业最主要的运输方式，对于保障国民生产生活中的能源需求有着重要作用。但是石化行业埋地管道腐蚀问题却严重影响了管道运输的运输效率和安全性，容易造成石油、天然气泄漏等，严重影响企业经济效益。因此，我们必须加强石化行业埋地管道外防腐层修复技术研究，提升管道防腐工作质量，促进石化管道建设的长远发展。

1 石化行业埋地管道外防腐层破损原因

1.1 生产及施工质量问题

首先，石化管道在生产制造过程中可能会出现防腐涂层喷淋薄厚不均，甚至局部气泡等情况，这些都属于管道自身质量问题，在后期的使用过程中会降低外防腐层的使用寿命。其次，在施工过程中，尤其是冬季施工时，需要开挖和填埋冻土，容易砸到管道，伤及外防腐层，从而使涂层受到挤压，出现薄厚不均或破损。

1.2 化学及电化学腐蚀

石化管道长期埋于地下或水中，容易受到土壤或水中各种化学成分及微生物的作用，产生化学反应，腐蚀管道外防腐层。尤其是在酸性土壤和水下，化学及电化学腐蚀还会加速，这些化学成分或微生物会与涂层发生反应，从而导致涂层膨胀、开裂、脱落。

1.3 应力腐蚀

石化管道防腐层是由衬底、中间层和面漆三部分组成的，每层都有各自不同的功效，组成材料的物理性质也有很大差别。石化管道深埋于地下，受到温度、湿度的影响很大。在温差变化过大时，钢材质管道与3PE外防腐层每一层的冷胀热缩程度都是不同的。冷胀热缩系数不同步，各层所受应力不同，容易导致外防腐层开裂。

2 石化行业埋地管道外防腐层修复材料分析

2.1 选择修复材料的四个原则

①修复材料要适应和满足石化管道的运行环境条件，即满足管道防腐耐盐碱、耐低温或耐酸蚀的需求等。②修复材料使用年限要与管道使用年限相同。③修复材料要与原有的管道防腐材料相匹配，以此防止冷胀热缩系数不同导致的应力腐蚀。④修复材料要选择国家认可的合格产品，并且在施工前进行现场试验，确保其各项指标合格。

总之，在满足以上4原则的基础上，选择那些黏结力强、耐老化、施工便捷、固化快速以及能有效适应基材膨胀和收缩特性的材料，防止修复材料与原材料不相容，而出现“两层皮”的现象。

2.2 目前常用的修复材料

随着技术的发展，与3PE 防腐层配伍的材料越来越多，常用的修复材包括聚烯乙烯冷缠带、环氧煤沥青、热缩防腐胶带、无溶剂液体环氧涂料、粘弹体材料等。其中，环氧煤沥青、聚烯乙烯冷缠带使用最为广泛，因其具有较强的粘结力，同时在适应基材膨胀和收缩方面表现出众。而粘弹体则以其超强的防水性和粘结性著称，是一种新型外防腐层修复材料，具有自修复与克服冷流的特点，其不足在于粘弹体自身机械强度较低。

对于埋地管道外防腐层的修复，可以根据实际情况选择最为适合的修复材料。例如，对正在运行中的管道，管道补口最好不要使用热熔胶收缩带。因为使用热熔胶收缩带需要对其进行烘烤，但对于正在运行的埋地石化管道而言，烘烤过程中石化管道内的石油等介质会吸收和带走一部分热量，导致热熔胶不能完全熔融，进而无法与基材均匀贴合，影响修复质量。而对于暂时停运或正在建设中的管道的修复则不会受到这种影响。

3 石化行业埋地管道外防腐层修复流程

当石化行业埋地管道外防腐层出现膨胀、龟裂、脱落等明显腐蚀和老化迹象时，就要考虑其是否还能满足正常的管道运输需求。如果无法满足管道运输安全性和稳定性的要求，就应该进行防腐层的修复。目前国内的石化管道以3PE 防腐层居多，其构成为第一层环氧粉末，第二层胶黏剂，第三层聚乙烯，三层结构与管道钢材紧密结合，形成了一层牢固的防腐层。以下，笔者就以这种3PE 防腐层为例，对石化行业埋地管道外防腐层修复工艺流程进行介绍。

3.1 修复前表面处理

①清理管道表面泥土及其它附着物，并对破损的外防腐层进行拍照和观察记录，包括位置、尺寸、破损原因、破损状态等。②将破损部位的3PE层加热，修切成边缘圆滑的钝角。如破损的位置露出了基材，则应该将基材打磨除锈，清理干净后再涂抹底漆。

3.2 修复施工流程

（1）热熔胶加聚乙烯修补片修复

修复直径30mm 以下的破损面时，一般选用热熔胶加聚乙烯修补片来进行防腐层修复。在做好修复准备工作后，按照以下修复步骤进行。①将破损部位的防腐层打磨加热，把补伤热熔胶烤化，均匀填满伤处。②把补伤片加热贴在伤处，边加热边用辊子滚压，排出空气，直到补伤片四周热熔胶均匀溢出。③补伤片四周再次使用热熔胶加固。

（2）补口热收缩带修复

根据补口热收缩带的破损状态选择不同的修复方法。例如，修补管道焊缝时，首先在搭接位置预先涂覆PE 涂层。其次，用粘弹体胶带进行顺时针缠绕，需要注意防腐胶带的宽度要与管道环焊缝适应。再者，进行密封效果检测，确保胶带缠绕后的密封性。最后，再在粘弹体胶带层上缠绕丙烯增强纤维胶带，先在起始位置缠绕一周，露出2～3mm宽的粘弹体胶带不包裹，之后向修补区域另一端缠绕。外护带缠绕时的搭接宽度5cm 左右，完成缠绕后，再于终点位置多缠绕一周，仍露出2～3mm宽的粘弹体胶带。

（3）管道大修

对于直径大于30mm 的外防腐层破损，例如大面积的防腐层膨胀、脱落等情况，则需要进行防腐层大修。首先要对施工面进行全面的清理和除锈，然后再进行管道检测，查看管道是否有点蚀、穿孔等现象，如果管道已经出现了点蚀、穿孔，需要根据情况，判断是需要焊接还是需要更换管道。如果没有出现点蚀、穿孔，一般选用粘弹体防腐胶带加聚丙烯增强纤维胶带来进行修复。在修复过程中必须让修补部位表面的干燥、清洁，以便保证粘合效果。

此外，在管道防腐层超大面积破损的情况下，管道大修除了更换管道或重新进行3PE防腐层涂装外，目前还没有更好的修复技术，还需要进一步探索发展。

3.3 防腐层修复质量验收

在完成管道外防腐层修复工作后，应该进行修复质量验收检测。首先，要检测修复后的密封性，胶带表面不能出现鼓包和破损。其次，要检测修复后防腐层的外观，例如厚度是否达标、涂层是否均匀等。再者，外观检测完后还要通过电火花测漏仪对漏点进行检测。最后，在验收合格后，方可将管道进行回填，并检查回填土壤内没有石块等硬物，以免再次碰伤防腐层。