钢制管道3PE 防腐技术在施工中的应用探讨

周 瑞，熊 伟，陈英杰

（南京巨龙钢管有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

在实际应用过程中，钢管通常受到环境、防腐效果、钢管材料、施工工艺和实际应力条件等多种因素的影响，需不断改善管道材料、焊接施工质量和防腐措施，并对金属管道运行管理系统进行全面维护。在金属管道的操作中，人为因素造成的损坏是主要因素，腐蚀是管道损坏的次要原因。原因是必须充分掌握应用于管道施工的3PE 防锈技术的安全性、适用性和经济性。

目前，世界上许多国家的地下管道中使用的防腐涂料主要是石油沥青、煤焦油搪瓷、挤出聚乙烯、PE 胶带、熔融环氧树脂（FBE）和复合涂料（包括3 层PE）。熔融环氧树脂对钢管的附着力最强，对各种环境腐蚀的抵抗力最强，并且在所有防锈涂料中对机械冲击的抵抗力最强。由于涂层很薄（＜1 mm），尖锐物体的冲击很小，因此在石材区域必须小心使用。为了克服上述缺点，已经开发了适用于特殊地质条件的3 层PE 结构，一种结合了环氧树脂的负电极耐剥离性和聚乙烯的冲击强度的复合结构。

1 3PE 防腐技术分析

3PE 防腐技术进入我国的时间可以追溯到1990 年代，它是一种先进的腐蚀防护技术，3PE 腐蚀防护技术可以同时结合环氧涂料和挤出聚乙烯等。两个保护层的防腐蚀性能优势在于环氧涂层不仅具有耐化学腐蚀性能和优异的界面性能，而且具有挤出聚乙烯防腐蚀涂层优异的机械保护性能，因此防腐蚀层具有出色的耐腐蚀性。可以看出，在埋管工艺中应用3PE 保护层效果非常好。根据检查部门的调查，发现3PE 防腐涂料已应用于埋管保质期达到50 年。

目前我国主要使用的执行表标准为SY/T 0413—2002，3PE防腐技术是我国首先研究出来的，并掌握着核心技术。另外德国标准DIN 30670—1991，主要规定了使用的聚乙烯所需要的密度，而我国的现行标准规定的是中低密度的聚乙烯的使用，同时聚乙烯的密度也要保证在110 以上，3PE 防腐技术大幅度的提升了钢管的防腐质量和使用性能，在各种高压、高温环境下同样适用，耐腐蚀性较高。

2 施工技术要点

2.1 制定工艺规程

首先，在建造项目的第一个接缝之前，应创建接缝施工的APS（施工过程规范），并应根据施工过程规范进行过程资格测试（PQT）验证，并且过程规范应由专业的分包团队制定。接缝施工只能在项目技术人员审查后才能实施。规定的内容应结合热缩套管（带）的使用说明书和设计图纸的有关要求，并参照相同型号、壁厚的钢管进行工艺验证，可用于后续维修工作。

2.2 严格检查进场材料

热缩套管的入口必须与其他建筑材料和组件的入口相同，并且必须进行相关检查。现场物料接收器和测试人员应检查热缩套管，根据需要进行目视检查，以确保产品的边缘平整，无毛刺，与管道的外径相匹配，热缩套管的表面光滑且无气泡，尤其是厚度符合设计和规格要求并检查3 个不同的证书，无论是否完整，是否有工厂检查报告，都可以在上级主管部门审核批准后使用，并根据需要提交材料进行审核。

2.3 严格的施工质量控制

焊接必须由拥有焊工证书的人员操作，在焊接证书许可的焊接范围内以及证书的有效期内完成施工，等待焊缝自然冷却后，根据设计和规格要求进行检查。必须将其委托给合格的第三方。验证焊缝后，要观察焊缝周围是否生锈。在验证了焊渣等之后，进行匹配的环氧底漆的防腐工作，然后构造热缩套管。

3 3PE 防腐结构的现场施工

3.1 3PE 防腐结构的原理及施工过程

3.1.1 3PE 防腐结构原理

3PE 增强防腐层的结构是底漆层、内部带层（重叠为带宽度的50～55 mm）和外部带层（重叠为带宽度的50～55 mm）。底层为熔融环氧粉末（100 mm），中间层为粘合剂（170～250 mm），防腐层的表层材料为2 mm 厚的聚乙烯，环氧底漆在其中的主要作用是将3 个防腐层连接在一起，防腐层使用的材料具有较强的使用性能，同时黏性较强，表层上的涂料与活化剂之间能够发生化学反应，在高温的烘烤下，两者之间形成的化学键具有较强的稳定性，中间层的使用材料的主要成分为聚烯烃，聚烯烃的粘合性一般都很强，稳定性极高，不易发生氧化反应，因此防腐性较强。而底层的材料的主要成分为聚乙烯，与中间层能够很好的衔接，对钢管的防腐进一步的加强。

聚乙烯主表面层具有与传统的两层结构聚乙烯防腐蚀层相同的作用，其作用是起到机械保护和腐蚀保护作用；出厂时预制了带有聚乙烯防腐蚀层的3PE 特殊增强型耐腐蚀钢管，以防止腐蚀形成阻隔层，然后将其运输到施工现场进行焊接。管件采用热缩接头施工方法以防止现场腐蚀。管道配件的腐蚀防护等级和性能不低于修补件腐蚀防护层的要求。用辐射交联的热缩套管方法处理管片。

3.1.2 制作防腐层时要求

（1）钢管在进行表面预处理的时候，需要先进行预热，预热温度达到40～60 ℃时，再开始清理钢管表面的一些杂质，包括焊渣等。

（2）完成钢管表面的预处理工作之后，还需要在4 h 之内完成钢管的敷涂处理，在此之前的4 h，需要将预处理过后的钢管表面进行除尘操作，主要是为了防止表面钢管时间过长出现二次污染，以及再次出现生锈的情况，因此，表面预处一定要做好。

（3）在进行金属管敷涂的时候，需要进行加热，为了避免在加热过程中出现污染，选择加热源时应该选用无污染的热源。

（4）敷涂材料选用环氧粉末，涂抹时混合胶黏剂均匀涂抹到钢管表面。

（5）钢管表面需要进行密封处理，将胶带缠绕之后，确保连接缝紧密压实。

（6）进行敷涂之后，还需要进行降温操作，将原先较高的温度，减低至合适的温度，一般合适的温度为60 ℃左右。

（7）金属管在完成防腐层敷涂之后，需要将一开始存在的聚乙烯层去除，并保留一部分，在金属钢管的顶部位置，预留100～159 mm 的聚乙烯敷涂层，主要是为了方便进行金属管顶端进行可焊涂料的涂抹。

（8）钢管完成一系列操作之后，需要防腐检测，检测方法一般采用火花检漏仪。

3.2 3PE 防腐管道现场施工中的注意事项

一般防腐管道需要经过地下，不仅要注意地上管道的防腐施工，也要注意地下管道的防腐施工，地下管道出现问题之后的修理难度比地上管道高，因此也需要采取适当的保护措施，提升施工的安全性和质量。

（1）管道在运输和安装、起吊这个过程中需要专人进行指导，并制定科学的施工计划，采取一定的安全保证措施。

（2）防腐在铺设、铺设和对准管道的过程中避免碰撞、工具刮擦和挤压管道。

（3）贴片的质量对于防腐蚀管的使用寿命非常重要。在对管道进行修补之前，必须对修补的表面进行预处理以满足GB/T 8923 的要求。在贴片的重叠部分上抛光聚乙烯层。当表面变粗糙时，使用火焰加热器预热修补区域。调整预热温度并根据产品手册的要求进行修补。

为了满足后期维护和修补的需求，在设置防腐层的时候，需要设置一定的角度，防腐层的端面角度应该小于30°，并注意聚乙烯层的保护。首先，将热熔胶施加到钢带的表面，然后对与管材相同材料的聚乙烯薄板进行挤压焊接或热熔修复。切管后，必须将波纹管的钢带挤压焊接或用与管相同材料的聚乙烯板密封，以防腐蚀，并严格按照SY/T 0413—2002 执行。

（4）在霜冻、结露、风沙等气候条件下，不能进行现场腐蚀防护施工。

（5）钢管地基最初直接埋在土壤中。当回填土壤或沟渠、池塘和淤泥区时，应进行地基处理。面对更复杂的地基条件，管道施工会坍塌，管道地基会拱起。应采用钢板打桩、地基处理、管道下降、回填以及同时进行其他地基的计划来解决管道地基的坍塌和拱形问题。

4 结束语

在为软土地基建造钢管时，应将管道的实际情况与软土的特定土壤和水质充分结合起来，对软土基础进行合理处理，并可以充分利用3PE 腐蚀防护技术处理软土。它在土壤管道的建设中发挥着最大的作用。填埋管道的质量不仅受到经济损失的影响，还受到环境保护的影响。由于每个项目的实际情况不同，埋地钢管的腐蚀也受许多因素的影响，例如建立防腐涂层的综合评价方法，加强钢管的表面处理，改善现场接头的质量，合理地选择管道厚度，将固定式和活动式防腐线结合起来。

3PE 管道防腐技术是一种比较成熟的管道防腐技术，是我国在石油管道运输中广泛使用的一项技术。与其他接头材料相比，它更昂贵，并未广泛用于给水和排水管道。与此相比，初期投资成本较高，但3PE 防腐钢管具有很高的密封性能，长期运行可以大大节省能源，节约成本，保护环境；3PE 防腐钢管具有较强的耐腐蚀性。它在低温条件下具有优异的耐腐蚀性和抗冲击性，PE 吸湿性低（＜0.01），同时具有较高的环氧强度和良好的热熔弹性、高防腐蚀性和可靠性。结合钢管的综合土壤、水等腐蚀性条件，现场软土地基处理，3PE 腐蚀防护技术更适合于临港工业区等特殊地质条件。