管線外防腐層破損原因及修復(fù)技術(shù)

薛巨富

摘要：管線是一種用于石油化工及建筑工程的傳輸氣體或液體的工具，長(zhǎng)期埋于地下或水中，受到酸、堿、鹽等物質(zhì)的腐蝕以及由于外界環(huán)境變化產(chǎn)生的應(yīng)力破壞。本文綜述了管線外防腐層破損的原因，包括管線外防腐層本身的質(zhì)量問(wèn)題、化學(xué)及電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕，同時(shí)，綜述了國(guó)內(nèi)外管線外防腐層的修復(fù)技術(shù)，并對(duì)未來(lái)涂層修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：管線;外防腐層;破損;修復(fù)

管線是一種傳送液體或氣體的重要工具，通常情況下，管線多用于石油化工及建筑工程，運(yùn)輸天然氣、石油、水等介質(zhì)，長(zhǎng)期埋于地下或海底[1]。由于長(zhǎng)期受到土壤和水中腐蝕物質(zhì)的侵蝕，加之施工質(zhì)量、外力破壞等因素，管線外涂層極易受到損害，產(chǎn)生破損、開(kāi)裂、老化、脫落等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生使管線外防腐層失去防腐蝕能力，甚至導(dǎo)致管線直接暴露在環(huán)境中[2]。管線是由鋼制成的，暴露在環(huán)境中受到化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的作用會(huì)直接導(dǎo)致穿孔，造成漏油、漏水、漏氣等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響運(yùn)輸安全。管線的腐蝕控制是影響系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的關(guān)鍵之一，這一問(wèn)題急待于解決[3]。因此，本文總結(jié)前沿文獻(xiàn)分析了管線外防腐層破損的原因，綜述了管線外防腐層的修復(fù)技術(shù)，為管線外防腐層的腐蝕控制提供了依據(jù)。

1. 管線外防腐層結(jié)構(gòu)

管線的外防腐層通常是由襯底、中間層和面漆三部分組成的[4]。襯底的材料通常是橡膠，如聚乙烯膠層、聚氯乙烯膠層等;中間層要起到承上啟下的作用，既要與襯底有良好的相容性，也要與面漆有較好的相容性，同時(shí)，還要起到緩沖增強(qiáng)作用。因此，中間層通常以環(huán)氧樹(shù)脂為膠料，內(nèi)部襯上兩到三層玻璃纖維布;面層要有良好的抵抗環(huán)境的能力，截止到目前為止，氟碳漆作為面漆效果最佳。

2. 防腐層破損原因

2.1 管線防腐層本身質(zhì)量問(wèn)題

管線防腐層在制造過(guò)程中存在厚度均勻的情況，或者噴漆后防腐層局部可能存在氣泡，都會(huì)影響涂層的壽命，出現(xiàn)破損的可能。除此之外，由于管線施工周期較長(zhǎng)，若是在冬季施工，在施工過(guò)程中凍土塊容易將外防腐層砸傷，從而使涂層出現(xiàn)不均勻的情況，在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，被砸傷的地方容易出現(xiàn)破損[5]。

2.2 化學(xué)及電化學(xué)腐蝕

管線作為一種傳輸工具長(zhǎng)期被埋于地下或水中，大多數(shù)的土壤是酸性的，且土壤中含有大量的水分和微生物，長(zhǎng)期的埋置會(huì)對(duì)涂層造成嚴(yán)重的損害;水中更是存在大量的腐蝕介質(zhì)，如果管線長(zhǎng)期在水中會(huì)在潮濕的土壤中，含有腐蝕介質(zhì)的水會(huì)逐漸滲入涂層，發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，從而使涂層膨脹、開(kāi)裂、老化甚至脫落[6]。

2.3 應(yīng)力腐蝕

管線的材質(zhì)是鋼，外防腐層的材質(zhì)是聚合物，在外界環(huán)境作用下，尤其是冷熱交替幅度較大時(shí)，管線與外防腐層的冷脹熱縮程度不同，容易造成外防腐層開(kāi)裂。另外，管線外防腐層是由襯底、中間層和面漆三部分組成的，為了達(dá)到不同的效果，每一部分的材料也是不同的，襯底通常是聚乙烯或聚氯乙烯材料，該材料在生產(chǎn)噴涂固化過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)粘流態(tài)、高彈態(tài)和玻璃態(tài)三種狀態(tài)，涂層從高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，會(huì)有一部分分子鏈未來(lái)的及松弛就被凍結(jié)了，這種情況下涂層中就會(huì)存在較大的應(yīng)力，使涂層容易與基材分離脫落，或者在應(yīng)力的作用下開(kāi)裂，造成涂層破損[7]。

3. 防腐層修復(fù)技術(shù)

管線在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，外防腐層會(huì)發(fā)生破損、開(kāi)裂、剝離等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)表明管線外防腐層已經(jīng)逐漸老化，此時(shí)，要對(duì)防腐層進(jìn)行修復(fù)，否則隨著腐蝕層的失效，管線將逐漸被外部環(huán)境腐蝕，可能會(huì)發(fā)生泄漏甚至爆炸等危險(xiǎn)。管線外防腐層的修復(fù)根據(jù)實(shí)際情況可以分為局部修復(fù)和大修兩種。

3.1 局部修復(fù)

對(duì)于局部修復(fù)，首先要對(duì)涂層鼓包處進(jìn)行處理，將鼓包的涂層切開(kāi)，清理干凈，然后用砂紙或砂輪對(duì)內(nèi)部管線的銹進(jìn)行處理，最后選擇與管線原有涂層相匹配的材料進(jìn)行修復(fù)。選擇的材料即要與管線外防腐層原有材料具有良好的相容性，又要具有施工簡(jiǎn)便、固化快速的特點(diǎn)[8]。目前，用于管線外防腐層修復(fù)的材料主要有無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂涂料、冷纏、熱縮膠帶和粘彈體等。其中，無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂涂料主要用于管線外部涂層穿孔、局部開(kāi)裂的修復(fù)，對(duì)于有局部涂層脫落的管線，則要用冷纏、熱縮膠帶對(duì)脫落部分進(jìn)行纏繞，然后再用環(huán)氧樹(shù)脂涂料修復(fù)。粘彈體是一種防水防腐材料，具有較大的粘接性能和自修復(fù)特性，常用于接頭、閥門、法蘭處的修補(bǔ)[9]，該材料施工方便，對(duì)表面處理要求較低，但是這種材料必須在干燥的表面施工，否則會(huì)影響結(jié)合力，且機(jī)械強(qiáng)度較低。

3.2 大修

如果管線外防腐層大面積出現(xiàn)吸脹、脫落等現(xiàn)象，則需要大修。大修時(shí)，要對(duì)管線進(jìn)行全面的清理，利用化學(xué)方法和機(jī)械方法對(duì)管線進(jìn)行除銹，然后測(cè)試管線的完好程度，查看管線是否出現(xiàn)點(diǎn)蝕、穿孔等情況，如果出現(xiàn)了點(diǎn)蝕或穿孔，則應(yīng)該對(duì)管線進(jìn)行焊接或更換管線，如果沒(méi)有這樣的情況，則選擇合適的襯底、中間層和面漆對(duì)管線進(jìn)行涂裝[10]。在這一方面，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有較好的技術(shù)，還需要進(jìn)一步探索發(fā)展。

4. 結(jié)論及展望

本文首先通過(guò)總結(jié)文獻(xiàn)分析了管線外防腐層破損的原因，主要包括管線外防腐層本身的質(zhì)量問(wèn)題、發(fā)生化學(xué)及電化學(xué)腐蝕、發(fā)生應(yīng)力腐蝕等。進(jìn)而，綜述了目前國(guó)內(nèi)外管線外防腐層修復(fù)技術(shù)。并根據(jù)目前修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)和問(wèn)題，提出展望：（1）在修復(fù)材料方面，我們應(yīng)該發(fā)展可以簡(jiǎn)便可施工、快速固化的材料，這樣可以便于修補(bǔ)施工;（2）在修復(fù)技術(shù)方面，我們應(yīng)該進(jìn)一步探索如何能夠更好、更快的對(duì)需要大修的管線進(jìn)行修補(bǔ)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中石油煤層氣有限公司臨汾分公司）