下载文档原格式
埋地钢质管道三层PE 防腐层结构设计探讨一、引言复合结构聚乙烯防腐层大量用于长输埋地钢质管道的腐蚀与防护，据美国《Pipeline Di-gest 》的统计报告[1]，管道防腐聚乙烯层用量1992～1996年在美国与FBE ，煤焦油瓷漆等一样齐名。
我国长输管道采用复合结构聚乙烯防腐层起步较晚，其执行的技术标准一般沿引国外标准，并在实际应用中加以修改完善。
由于国外钢质管道的生产工艺以直缝管为主，防腐层的原材料与国内产品有些差异；因此，在标准引用和防腐层涂敷时，怎样适合我国国情就显得十分必要和重要。
二、研究内容1．防腐层厚度行业标准与加拿大标准的比较防腐层厚度行业标准见表1，加拿大标准见表2。
表1 企业标准防腐层厚度要求(SY ／T 4013—95)[2]二层三层 普通型2．结构设计 (1)设计思想我国大量钢管采用高频螺旋电弧焊技术，这造成焊缝处比钢管基体高出200～300μm ，因此，SY ／T 4013—95[2]规定，焊缝处的防腐层厚度推荐采用原钢管基体防腐层厚度的90％为其合格值。
而钢管采用高频直线电弧焊技术的西方国家，如加拿大CAN ／CSA —Z245．21，德国DIN 30670，意大利SOCOTHERM等标准并未对焊缝处作严格规定。
因此，怎样处理好防腐层厚度降低成本，又不至于影响埋地管道及其焊缝处的防腐性能，就是本研究工作的主要工作。
表2 加拿大标准防腐层厚度要求(CAN／CSA-Z245．21—98)[3]75～1150.05 2.200.05 2.50注：LD—低密度；LLD——线性低密度；MD——中密度；HD—高密度。
另外，最新的加拿大标准[3]对钢管防腐层的厚度进行了新的要求，其与国内对应的高密度(HD))聚乙烯层明显减薄，这就意味在不影响钢管防腐性能的前提下，降低了原材料成本。
同时，也有学者认为，三层PE的防腐性能主要取决于环氧底漆的厚度和致密程度[4]，依据是PE层的作用在腐蚀防护的同时，增强防腐层的表面抗冲击力，便于防腐管在运输和埋地时回填。
聚乙烯涂层技术性能描述
三层聚乙烯防腐涂层是目前长输及城市埋地管道最优秀的防腐涂层。
它底层采用熔结环氧粉末，中间
为共聚物粘合剂，外层为高密度聚乙烯。
利用环氧类涂层高的抗阴极剥离和高密度聚乙烯类涂层高的抗机械损伤能力，使用共聚物粘合剂在高温下将两者牢固地结合在一起，使涂层在具有高绝缘特性的同时，既保持了高的抗机械损伤能力，又具有较强的抗阴极剥离性能。
使用温度达-50〜80C，冲击强度15J/mm以上，抗剥离超过150N/cm，由于外层的高密度聚乙烯添加了各种稳性剂、抗氧剂和适量的碳黑，使涂层具有优良的户外特性，使用寿命超过30年，是长输埋地管道首选的防腐涂层，加上其优良的施工工艺，大大
减少了管线建设现场施工的难度。
由于涂层具有较高的绝缘性，阴极保护电流密度明显低于普通类涂层，使阴极保护站的数量大大减少，减少了管线投运后运行的费用。
1、涂层厚度为：
2、防腐涂层主要有以下特点：
2涂层表面平滑、无暗泡、无麻点、无皱折、无裂纹，色泽均匀;
2能通过25KV的高压电压检测；
2可抗冲击和机械损伤；
2有较强的电绝缘性能；
2有较强的耐化学腐蚀性能。
5、构成防腐涂层的相关材料的性能指标满足SY/T0413-2002中有关规定。
6、生产工艺：采用侧向缠绕式。
7、管端防锈：管端处理后，对裸露的100mm钢管表面涂刷防锈可焊性涂料。
8上述未涉及到的内容严格按SY/T0413- 2002标准执行。
钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准l范围本标准规定了钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层的最低技术要求。
适用于钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层的设计、施工和验收。
聚丙烯胶粘带防腐层的设计、施工和验收可参照执行.聚乙烯胶粘带防腐层管道的操作温度不超过70℃。
钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层的设计、施工及验收除应符合本标准规定外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定.2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 1037 塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法GB/T 1408.1固体绝缘材料电气强度试验方法工频下的试验GB/T 1410 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法GB/T 1723 涂料粘度测定方法GB/T 1725 涂料固体含量测定法GB/T 1728 漆膜、腻子膜干燥时问测定法GB/T 2792 压敏胶粘带180°剥离强度试验方法GB/T 6672 塑料薄膜和薄片厚度测定机械法GB 7692 涂装作业安全规程涂漆前处理工艺安全及其通风净化GB/T 8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T 13022 塑料薄膜拉伸性能试验方法GB/T 87 工业企业噪声控制设计规范GBZ l 工业企业设计卫生标准SY/T 0066 管道防腐层厚度无损测量方法（磁性法）SY/T 0315-2005 钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准SY 0401 输油输气管道线路工程施工及验收规范SY/T 0413-2002 埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准3防腐层结构和等级3。
1防腐层结构分为：1由底漆、防腐胶粘带(内带）和保护胶粘带（外带）组成的复合结构；2由底漆和防腐胶粘带组成的防腐层结构.设计单位应根据环境条件、防腐要求和聚乙烯胶粘带产品特性进行选定。
钢质管道内外防腐技术要求1 除锈管道内外喷砂除锈达到GB/T 8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》Sa2 .5级或St3级（相当于美国标准SSPC—SP10近白级）。
表面返锈前（最多为除锈后8h）进行刷喷涂防腐作业，如做不到，应涂底漆。
2 管道内防腐2.1材料品种环氧陶瓷涂料。
适用于饮用水管道（白色、无毒型），耐磨，耐化学腐蚀。
技术性能符合生产厂家产品技术标准《环氧陶瓷涂料》要求。
2.2内防腐层结构2.3环境。
环氧陶瓷内防腐作业宜在5ºC以上，空气相对湿度80ºC以下的环境施工。
如在露天作业，遇雨、雪、雾、扬沙等恶劣气候环境，应停止施工。
2.4材料用量按防腐面积乘以下列基数计算各种材料用量a) 环氧陶瓷涂料。
按涂敷遍数估算耗漆量，厚度150μm约为0.35㎏/㎡。
b) 稀释剂。
只作为施工时洗涤涂敷工具之用，可少量配料。
2.5 技术指标2.6内防腐施工钢管两端要留出焊接段（20cm左右）。
总厚度不低于300μm。
宜喷涂施工。
涂后静置自然固化。
按用户要求的总厚度或者涂刷遍数施工。
前遍表干后再涂后遍。
2.7检验对内防腐层进行外观、厚度、漏点、粘结力四项检查，应达到用户要求。
可参照SY/T 0457-2000《钢制管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》的5.3.2～5.3.5条要求进行。
2.8 修补补口修补。
用砂轮机将检查出的表面缺陷（如：杂质、气泡等）清除掉，将缺陷点及周围约50㎜的内衬层打毛，然后涂环氧陶瓷涂料，使修补处表面平整、厚度相同、外观一致。
不合格管返工。
补口。
作业在施工现场进行，据不同管径可以使用手动工具除锈和手工涂刷施工，或使用机械喷涂施工，所使用的涂料和涂层结构应与管体相同。
3埋地管道外防腐3.1材料品种环氧煤沥青冷缠带。
由基带和定型胶两部分组成，应为同一公司产品。
基带为特加强级带。
标准宽度为125㎜、250㎜、和400㎜。
定型胶由分装的A、B等量组份组成。
组合厚度≥600μm。
Q/SY 北京华油天然气有限责任公司企业标准Q/SY JS0020—2003陕京二线管道工程埋地钢质管道三层结构聚乙烯防腐层施工及验收规范Specification of application and acceptance of three-layer polyethylene coating for buried steelpipeline for the second SHAN-JING pipeline project2003—08—30发布2003—08—30实施中国石油北京华油天然气有限责任公司发布目次前言 (Ⅱ)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 防腐层结构 (2)4 材料 (2)4.1 钢管 (2)4.2 防腐层材料 (3)4.3 防腐层材料适用性试验 (5)5 防腐层涂敷 (6)6 质量检验 (7)7 标志、堆放和运输 (8)8 补口补伤 (9)8.1 补口材料 (9)8.2 补口施工 (12)8.3 补口质量检验 (12)8.4 补伤 (13)9 下沟回填 (14)10 安全、卫生和环境保护 (14)11 竣工文件 (15)本标准用词和用语说明 (16)附件陕京二线管道工程埋地钢质管道三层结构聚乙烯防腐层施工及验收规范条文说明 (17)前言为保证陕京二线管道工程防腐层的质量，北京华油天然气有限责任公司委托中国石油集团工程技术研究院编制《陕京二线管道工程埋地钢质管道三层结构聚乙烯防腐层施工及验收规范》。
本标准在编制过程中，编写组成员以《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T0413-2002及西气东输企业标准Q/SY XQ8为基础，进行了比较广泛的调查研究，认真总结了多年来聚乙烯防腐层在设计、施工及验收方面的实践经验,认真听取管道建设各方对聚乙烯防腐层—特别是大口径管道聚乙烯防腐层在设计、施工及验收方面的意见和建议。
对SY/T0413及Q/SY XQ8中的条文，凡现在仍然适用的予以保留；凡数据不确切或规定不合理之处进行了修改；力求做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
三层结构的聚乙烯防腐层简介三层聚乙烯防腐又称3PE防腐，三层结构的底层为环氧类涂料，中间层为胶粘剂,外防护层为聚乙烯.详见如下介绍：
第一层（底层）:溶结环氧（FBE）厚度一般为60—100μm.以粉末形态进行喷涂并熔融成膜。
这种热固性粉末涂料无溶剂污染，固化迅速,具有极好的粘接性能.
第二层(中层)：聚烯烃共聚物。
它作为胶粘剂的作用连接底层与外防护层厚度为200—400μm。
防护层聚乙烯是非极性聚合物，它要直接粘结在钢管表面或环氧层上是很困难的,所以中间层粘接剂必须同时具有极性基因和非极性基因，以便实现聚乙烯与环氧之间的化学键合。
粘接剂是一种带有极性基因的乙烯共聚物、嵌段共聚物或三聚物（共聚物中有三个单体），通过共聚或嵌段反应,使末端环氧和羟基与未完全固化的环氧底漆发生化学反应,能获得很好的粘结。
同时,粘接剂的非极性链与聚乙烯的化学亲和作用，使其在软化点温度以上熔融粘结，与聚乙烯融为一体，显示出很强的粘接性。
所以，三层PE中的胶粘剂具有粘接性强、吸水率高、抗阴极剥离的优点，而且在施工过程中可以与防护层聚乙烯共同挤出,方便施工.
第三层（防护层):聚烯烃，如低密度聚乙烯、高/中密度聚乙烯，或改性聚丙烯（PP）。
一般厚度为1。
8-3.7mm,或视工程的特殊要求增加厚度.。
设备运维178 |2019年6月内腐蚀主要集中在管体的下部，尤其是发生在落差较大、压力较低的低处管线以及经常不活动的死油段，造成内腐蚀的因素有许多，大致可以分为以下几类：(1)现输送油品多含有水，在压力较低时或者经常不活动的死油段，这部分水就沉积下来，与管道中的杂质、金属形成原电池，造成对内壁的腐蚀。
(2)输送的油品除含水外，还含有硫化氢、二氧化硫等腐蚀性介质，如果管线内壁出现防腐层破损，腐蚀性介质就会与管道直接接触，从而造成内腐蚀。
3 管道的防腐蚀措施3.1 外腐蚀的防护目前输油站场内管线主要采用防腐涂层保护，合适的选择和使用防腐涂层能够对管道提供超过保护，与外界环境进行隔离。
公司成立初期的管道大多采用石油沥青防腐技术，随着三层聚乙烯(3PE)和双层熔结环氧粉末(双层FBE)两种防腐层逐渐成为主流，新建的长输管道防腐层材料大多采用熔结环氧粉末、三层聚乙烯。
随着防腐技术的发展，为了提高防腐层的抗化学能力和抗环境的破坏能力，使其具有极强的热稳定性，一些新材料、新技术和新工艺不断出现并得到了广泛应用。
现新建输油站场工艺管道地上部分外防腐层及焊缝补口采用环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆防腐；站场内埋地工艺管道外防腐层及焊缝补口采用加强级无溶剂液体环氧涂料防腐；站场内工艺管道出入地面管段地面上下各300mm 范围内，在原有外防腐层外面缠绕铝箔防腐胶带作耐候处理，胶带采用双层结构，下一道胶带与上一道胶带搭接不小于50%。
3.2 内腐蚀的防护内腐蚀的防护主要按照以下3种情况进行处理：(1)新建输油站场工艺管道。
根据输送油品含有腐蚀性物质，在设计时合理选择耐腐蚀材料，在进行管线和管件选择时，考虑腐蚀性，在出厂时要求厂家内涂防护层，将金属与腐蚀性介质隔离开来，实现防止金属腐蚀的目的。
现阶段，较为常见的内涂层包括乙烯粉层与环氧树脂粉层等。
(2)针对现役存在内腐蚀的管道。
可以加入缓蚀剂来减缓腐蚀，降低管道内的二氧化碳对金属的腐蚀速度，从而控制水合物生成，以保护金属管道。
Q/SY 北京华油天然气有限责任公司企业标准Q/SY JS0020—2003陕京二线管道工程埋地钢质管道三层结构聚乙烯防腐层施工及验收规范Specification of application and acceptance of three-layer polyethylene coating for buried steelpipeline for the second SHAN-JING pipeline project2003—08—30发布2003—08—30实施中国石油北京华油天然气有限责任公司发布目次前言 (Ⅱ)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 防腐层结构 (2)4 材料 (2)4.1 钢管 (2)4.2 防腐层材料 (3)4.3 防腐层材料适用性试验 (5)5 防腐层涂敷 (6)6 质量检验 (7)7 标志、堆放和运输 (8)8 补口补伤 (9)8.1 补口材料 (9)8.2 补口施工 (12)8.3 补口质量检验 (12)8.4 补伤 (13)9 下沟回填 (14)10 安全、卫生和环境保护 (14)11 竣工文件 (15)本标准用词和用语说明 (16)附件陕京二线管道工程埋地钢质管道三层结构聚乙烯防腐层施工及验收规范条文说明 (17)II前言为保证陕京二线管道工程防腐层的质量，北京华油天然气有限责任公司委托中国石油集团工程技术研究院编制《陕京二线管道工程埋地钢质管道三层结构聚乙烯防腐层施工及验收规范》。
本标准在编制过程中，编写组成员以《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T0413-2002及西气东输企业标准Q/SY XQ8为基础，进行了比较广泛的调查研究，认真总结了多年来聚乙烯防腐层在设计、施工及验收方面的实践经验,认真听取管道建设各方对聚乙烯防腐层—特别是大口径管道聚乙烯防腐层在设计、施工及验收方面的意见和建议。
对SY/T0413及Q/SY XQ8中的条文，凡现在仍然适用的予以保留；凡数据不确切或规定不合理之处进行了修改；力求做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准时间: 2003-10-15 10:00:11 | [<<][>>]1 总则1.1 为保证剂压聚乙烯防腐管道的质量，延长其使用寿命，提高经济效益，特制定本标准。
1.2 本标准适用于采用挤压法包覆聚乙烯二层结构和三层结构防腐层的埋地钢质管道设计、生产以及施工验收。
剂压聚乙烯防腐管道的最高使用温度为70 ℃。
1.3 引用标准GB 1040-90 塑料拉伸性能试验方法GB 1408-89 固体绝缘材料工频电气强度的试验方法GB 1410-89 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法GB 1633-79 热塑性塑料软化点（维卡）试验方法GB/T 1842-80 聚乙烯环境应力开裂试验方法GB 2792-81 压敏胶带180°剥离强度测定方法GB 3682-83 热塑性塑料溶体流动速率试验方法GB 4472-84 化工产品密度、相对密度测定通则GB/T 4507-84 石油沥青软化点测定法GB 5470-85 塑料冲击脆化温度试验方法GB 6554-86 电气绝缘涂敷粉末试验方法GB 7124-86 胶粘剂拉伸剪切强度测定方法（金属对金属）GB/T 8923-88 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB 2986-88 色漆和清漆漆膜的划格试验GB/T 11964-89 石油沥青蒸发损失测定法1.4 挤压聚乙烯防腐层埋地钢质管道的设计、生产及施工验收除应符合本标准的规定外，尚应符合国家或行业现行有关标准的规定。
2 防腐层结构2.1 挤压聚乙烯防腐层分二层结构和三层结构两种。
二层结构的底层为胶粘剂，外层为聚乙烯；三层结构的底层为环氧涂料，中间层为胶粘剂，面层为聚乙烯。
三层结构中的环氧涂料可以是液体环氧涂料，也可以是环氧粉末涂料。
2.2 防腐层的厚度应符合表1的规定。
焊缝部位的防腐层厚度不宜小于表1规定值的90%。
表1 防腐层厚度3 材料3.1 钢管3.1.1 钢管应符合国家现行有关标准的规定，并有出厂合格证。
