新型防腐材料在燃?xì)夤芫W(wǎng)安全耐久性技術(shù)中的研究與應(yīng)用

戴承東，常峰，強(qiáng)建明

（渭南市天然氣有限公司，陜西 渭南 714000）

近年來，隨著城市的不斷發(fā)展，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)也取得了長足的發(fā)展。然而城市燃?xì)夤芫W(wǎng)在快速發(fā)展的同時，也存在許多安全隱患。燃?xì)夤芫W(wǎng)是城市發(fā)展的重要設(shè)施，管網(wǎng)的輸配系統(tǒng)，經(jīng)常出現(xiàn)安全威脅問題。燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全管理，是確保管網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在［1］。本文研究目的在于通過對新型防腐防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用［2］。對上述影響燃?xì)夤芫W(wǎng)安全性、耐久性的關(guān)鍵問題進(jìn)行有效解決，延長燃?xì)夤芫W(wǎng)及設(shè)施的使用年限，保證安全生產(chǎn)，預(yù)防和控制安全事故。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

1.1 管道焊口補(bǔ)口技術(shù)的研究現(xiàn)狀

為保證燃?xì)夤艿篮缚诓课坏目垢g性能，必須采取焊后內(nèi)補(bǔ)口或其他工藝措施，解決管道接頭的連接與防護(hù)問題［3］。目前管道焊口補(bǔ)口技術(shù)的主要工藝如下：

1）聚乙烯熱收縮套補(bǔ)口。材料為經(jīng)過輻射交聯(lián)的聚乙烯片材，內(nèi)敷熱熔型膠黏劑，施工時將其套在補(bǔ)口處，均勻加熱產(chǎn)生徑向收縮，內(nèi)層膠融化，使收縮套緊密地與管道防腐層和補(bǔ)口鋼管表面粘結(jié)在一起，達(dá)到密封防腐作用。該工藝施工受雨雪天氣、風(fēng)沙天氣影響大。

2）液態(tài)環(huán)氧補(bǔ)口。適用于管體防腐為環(huán)氧材料的補(bǔ)口，用液態(tài)環(huán)氧材料進(jìn)行現(xiàn)場刮涂。該工藝與同種材料防腐管體熔結(jié)好，黏結(jié)力強(qiáng)，涂裝過程簡單，修補(bǔ)方法容易，檢驗(yàn)結(jié)果可靠；但是對其他防腐材料的管體適用性較差，涂刷的厚度難以掌控，表面處理困難，固化時間長，受風(fēng)沙雨雪天氣影響較大。

3）黏彈體防腐材料補(bǔ)口。采用 “黏彈體防腐層+防腐冷纏帶”雙層結(jié)構(gòu)。該方法施工現(xiàn)場對表面處理要求低，可直接黏接于防腐層，能徹底密封補(bǔ)口位置，阻斷水分子侵入，施工質(zhì)量容易控制，受施工環(huán)境及施工人員影響較小，輕微機(jī)械損傷可自我修復(fù)。但是材料成本高。

1.2 定向鉆穿越管道防腐防護(hù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1）3PE防腐層+熱收縮套補(bǔ)口：現(xiàn)有的管道外防腐層主要由3PE為主，在管道焊縫補(bǔ)口處包覆輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套。在使用過程中，本方法存在較為明顯的問題，比如：在回拖過程中，外防腐層容易被劃傷等。

2）環(huán)氧玻璃鋼保護(hù)層：為了保證與管道外防腐層之間的黏結(jié)力，施工前需要對原防腐層進(jìn)行打磨處理，然后再進(jìn)行環(huán)氧玻璃鋼保護(hù)層施工。

3）光固化套保護(hù)層：光固化套保護(hù)層是在管道外防腐層外面再包覆一層光固化環(huán)氧材料，這種材料在太陽光或紫外線照射下會發(fā)生聚合、交聯(lián)反應(yīng)，從而固化成型。但是光固化套保護(hù)層施工時需動用特種光譜燈等大型施工設(shè)備，施工難度較高。

1.3 檢修井內(nèi)設(shè)施防腐的研究現(xiàn)狀

閥門通道內(nèi)表面容易受到電化學(xué)腐蝕和機(jī)械沖蝕的雙重作用，沖刷腐蝕及點(diǎn)蝕現(xiàn)象比較明顯。國內(nèi)閥門新建安裝時大多采用涂料作為防腐涂層，而由于閘井內(nèi)環(huán)境惡劣，原有防腐涂層壽命很短。并且涂料類的涂層對底材處理要求高，固化時間長，不適用于防腐層改造和維修。

對于閥門井的防腐，如果采取更換材質(zhì)，成本將增加很多。如果全線采用陰極保護(hù)，在磚混結(jié)構(gòu)的井中，由于電力線受到屏蔽，對井內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)不起保護(hù)作用，井中無水或時有時無情況下，陰保更不會起作用。目前有用熱收縮套進(jìn)行防腐，由于表面處理及異形外觀，給熱收縮套施工帶來困難，由于黏接不好，常出現(xiàn)橋連或空洞防腐效果不好。

2 新型燃?xì)夤芫W(wǎng)安全耐久性關(guān)鍵技術(shù)介紹

通過新材料、新產(chǎn)品及其應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，提出了新型燃?xì)夤芫W(wǎng)安全耐久性關(guān)鍵技術(shù)，解決了管道焊口部位的腐蝕，定向鉆穿越管道防腐防護(hù)，設(shè)備井、檢修井內(nèi)設(shè)施防腐等技術(shù)難題。降低燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)營公司的運(yùn)營維護(hù)成本，提高公共安全指數(shù)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。該技術(shù)研究路線如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目技術(shù)研究路線

2.1 管道焊口補(bǔ)口技術(shù)方案

鑒于傳統(tǒng)管道焊口補(bǔ)口方案的一系列不足，本文提出采用多層礦脂包覆技術(shù)來解決管道焊口補(bǔ)口的防腐施工問題。多層礦脂包覆技術(shù)是一種通過多層防腐防護(hù)材料包覆構(gòu)成的復(fù)層防蝕系統(tǒng)，具有表面處理簡單，施工環(huán)境要求低，施工方法簡單快捷，施工質(zhì)量容易保障，抗沖擊能力強(qiáng)，對環(huán)境無公害等優(yōu)勢，是一種安全、可靠的新型管道對接焊縫補(bǔ)口方法。

多層礦脂包覆系統(tǒng)包括礦脂底漆、礦脂油帶、絕緣保護(hù)帶、高密度聚乙烯護(hù)甲四個部分。該系統(tǒng)的組合，基于其油性礦脂憎水的防腐蝕機(jī)理，使得焊口表面形成幾個連續(xù)層次的油性防護(hù)層，水汽根本無法滲透，能夠有效阻止腐蝕的產(chǎn)生和蔓延，效果顯著。管道焊口多層礦脂包覆技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 管道焊口多層礦脂包覆技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 定向鉆穿越管道防腐防護(hù)技術(shù)

采用功能性高分子材料作為內(nèi)層防腐材料，水固化外護(hù)帶作為外層防護(hù)材料對定向鉆穿越管道防腐層進(jìn)行保護(hù)。功能高分子材料是一種無溶劑、多功能防護(hù)材料，由環(huán)氧基樹脂基體與高阻隔性無機(jī)材料復(fù)合，并采用納米材料增強(qiáng)性能而成，對水、各類離子、鹽霧及二氧化碳?xì)怏w等介質(zhì)有極好的阻隔封閉性能，適用于高腐蝕環(huán)境下的金屬腐蝕防護(hù)。水固化鎧裝外護(hù)帶是一種預(yù)浸水固化樹脂和玻璃纖維帶的復(fù)合材料，在施工現(xiàn)場在被保護(hù)管道的防腐層外側(cè)進(jìn)行纏繞，材料固化后在管道表面形成一個堅(jiān)固、持久的防腐防護(hù)外殼［4］，有效提高了定向鉆穿越管道的使用壽命。本文技術(shù)具有施工效率高，施工工藝簡便，防腐防護(hù)效果優(yōu)異的特點(diǎn)。

2.3 閥門井內(nèi)設(shè)施防腐修復(fù)技術(shù)

為了解決閥門井內(nèi)設(shè)施腐蝕問題，提出采用多層礦脂包覆技術(shù)來解決閥門井內(nèi)設(shè)施防腐修復(fù)的難題，具有以下優(yōu)勢：

1）防腐層具有優(yōu)異的柔韌性和可塑性，適應(yīng)工件表面形狀能力強(qiáng)，可以適應(yīng)任何不規(guī)則形狀的表面，與金屬表面貼合緊密，確保整體的防腐密封；

2）表面處理要求極低，僅需達(dá)到國標(biāo)中最低規(guī)定St2級即可。

3）本防腐體系可以重復(fù)使用，方便日常的維護(hù)檢查；

4）防腐效果好，防腐壽命長。惰性礦脂化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿鹽能力強(qiáng)，防腐保護(hù)更加的持久有效；

5）符合環(huán)保要求，對人體和環(huán)境無傷害。

系統(tǒng)由5個部分組成，分別為礦脂底漆、礦脂膠泥、礦脂油帶、絕緣保護(hù)帶和水固化外護(hù)。在本系統(tǒng)的組成中，基于其油性礦脂憎水的防腐蝕機(jī)理和礦脂系統(tǒng)柔性的特性，在閥門、法蘭等異形結(jié)構(gòu)上用礦脂膠泥填充成規(guī)則的表面，再用礦脂包覆系統(tǒng)形成均勻、致密的防腐層，能夠迅速阻止腐蝕的產(chǎn)生和蔓延，效果顯著。

3 結(jié)論

本文針對影響燃?xì)夤芫W(wǎng)安全性耐久性的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)開展了一系列的解決方案研究、工藝設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場工程實(shí)驗(yàn)。開發(fā)了 “管道焊口復(fù)層包覆防腐技術(shù)”，“定向鉆穿越管道防腐防護(hù)技術(shù)”，“閥門、法蘭多層礦脂包覆防腐修復(fù)技術(shù)”等技術(shù)方案，所研發(fā)的技術(shù)方案對于燃?xì)夤芫W(wǎng)壽命的延長及保證安全生產(chǎn)都有著重要意義。

本文提出的技術(shù)方案自2015年起先后在天津某市政管道建設(shè)工程，陜西某管道建設(shè)工程等項(xiàng)目中應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)中，管道防腐是一項(xiàng)不容忽視的重要技術(shù)措施。本文技術(shù)可以減緩周圍環(huán)境對管道的腐蝕，以起到延長管道使用壽命的效果，這也是保證管道長期、安全、平穩(wěn)運(yùn)行的措施之一。