管道防腐 覆盖层

.钢质管道壁腐蚀与防腐层管道壁腐蚀与介质的化学性质、温度、压力、流速有关，介质中所含的酸、碱、盐和其它化学物质与管道壁发生化学和电化学反应，直接腐蚀管道。

化工厂、炼油厂、油田污水中所含的油和溶剂会使涂层溶胀、溶解，使其降低防腐性能。

介质的流速和固体颗粒的磨损会加速涂层的破坏，介质温度升高会增加介质的腐蚀性，而且使涂层变软，降低机械强度，失去粘结力，降低电性能，加速涂层老化。

所以要根据介质的上述性质、状态，设计选择涂层的材料、涂层结构和涂层厚度。

为了更合理更经济的选择涂层，输水管道应分为输送常温普通水和输送油田、炼厂的含油、含化学添加剂、含酸碱盐而且带有一定温度的工业污水两类，对后者的防腐层需要提高等级并有某些特殊要求。

1.1 常温普通水管道防腐层1.1.1腐蚀环境本节钢质输水管道输送的是饮用水、江河水、海水、湖水和生活污水，温度为常温，流速处于层流速状态。

1.1.2腐蚀等级根据上述输送介质的化学性质和物理状态，腐蚀等级可分为弱腐蚀、中等腐蚀和强腐蚀三个等级，见表4-1 。

表 4-1腐蚀环境和防腐层等级腐蚀环境输送介质防腐层等级弱腐蚀环境江河水，湖水、地表水、饮用水普通级中等腐蚀环境海水、盐碱地区湖水、生活污水、回收中水加强级强腐蚀环境工业污水、盐湖卤水、盐碱水、酸性水质特加强级1.1.3防腐层要求管道防腐层有两个功能，一是防腐，二是减阻。

管道防腐层的要求与外防腐层基本相同，见本书第三章 3.1.3节，包括：电性能、机械性能、稳定性、抗微生物破坏性能、施工工艺性能、经济指标和低碳、节能环保要求。

因管有流动的液体，液体中含固体颗粒，管衬层要抵抗固体颗粒的磨蚀，要有一定的耐磨性能，其测试方法包括国标GB/T 1768-1979 《漆膜耐磨性测定法 . 》和国际标准 ASTM D969-93《路标漆渗色程度的实验室试验方法》。

衬层要有减阻作用，随着表面粗糙度的降低，摩擦系数也相应地减小，摩擦系数降低的比率随着雷诺数的增加及管径的减小而增加。

管道外壁防腐蚀层20世纪70年代以来，由于油气长输管道向极地、海洋、冻土、沼泽、沙漠等严酷环境延伸，对防腐层性能提出了更严格的要求，因此在管道防腐材料研究中，各国都着眼于发展复合材料或复合结构。

强调防腐层具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应性能等，满足防腐、绝缘、保温、增加强度等多种功能要求。

（1）常用外壁防腐蚀层a．各种外壁防腐蚀层的性能和使用条件：各国根据本国的资源情况，管道工作环境和技术水平等，逐步形成了各种防腐材料系列，其技术性能和使用条件如表所示。

外防腐层的技术性能和使用条件简表b．常用外壁防腐蚀层1）石油沥青防腐蚀层：石油沥青用作管道防腐材料已有很长历史。

由于这种材料具有来源丰富、成本低、安全可靠、施工适应性强等优点，在我国应用时间长、使用经验丰富、设备定型，不过和其他材料相比，已比较落后。

其主要缺点是吸水率大，耐老化性能差，不耐细菌腐蚀等。

2）煤焦油瓷漆防腐蚀层：煤焦油瓷漆（煤沥青）具有吸水率低、电绝缘性能好。

抗细菌腐蚀等优点，即使在新型塑料防腐蚀层迅猛发展的近30年，美国油、气管道使用煤焦油瓷漆仍占约半数。

目前我国只在小范围内使用，有待进一步推广。

主要原因是热敷过程毒性较大，操作时须采取劳动保护措施。

3）环氧煤沥青防腐蚀层：由环氧树脂、煤沥青、固化剂及防锈颜料所组成的环氧煤沥青所组成的环氧煤沥青涂料，具有强度高、绝缘好、耐水、耐热、耐腐蚀介质、抗菌等性能，适用于水下管道及金属结构防腐。

同时具有施工简单（冷涂工艺）、操作安全、施工机具少等优点，目前已在国内油气管道推广应用。

不过这种防腐蚀层属于薄型涂层，总厚度小于1mm，对钢管表面处理、环境温度、湿度等要求很严，稍有疏忽就会产生针孔，因此施工中应特别注意。

4）塑料胶粘带防腐蚀层：在制成的塑料带基材上（一般为聚乙烯或聚氯乙烯，厚0.3mm左右），涂上压敏型粘合剂（厚0.1mm左右）即成压敏型胶粘带，是目前使用较为普遍的类型。

3PE特加强级防腐钢管: 管道三层PE防腐结构：第一层环氧粉末（FBE＞100um）；第二层胶粘剂（AD）170～250um；第三层聚乙烯（PE）2.5～3.7mm。

三种材料融为一体，并与钢管牢固结合形成优良的防腐层。

3PE防腐(三层聚乙烯)工艺是上世纪90年代后期从国外引进的先进防腐技术，它的全称为熔结环氧/挤塑聚乙烯结构防护层。

3PE防腐技术综合了环氧涂层与挤压聚乙烯两种防腐层的优良性能，将环氧涂层的界面特性和耐化学特性与挤压聚烯防腐层的机械保护特性等优点结合起来，从而显著改善了各自的性能。

其特点:机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐热、耐冷、可应用于150度介质中，在寒冷地带均适应。

因此，3PE防腐层是理想的埋地管线外防护层。

据权威部门检测，用3PE防腐技术的埋地管道寿命可长达50年。

2PE防腐(二层聚乙烯)管道二层PE防腐结构,第一层胶粘剂（AD）,第二层聚乙烯（PE）,二种材料融为一体,各层厚度同三层PE相同. 由此看出区别在于：3PE防腐多了一个环氧粉末层，而环氧粉末耐腐蚀性能好、力学性能好、抗阴极剥离强，虽然它有表面处理严格、耐候性差、吸水率偏高等优点，但它适用于埋地管道海底管道，包覆层厚度仅为0.3～0.5毫米，使用寿命可达40～50年。

3PE防腐钢管一防腐层对于埋地管道的寿命来说是至关重要的，同样材质的管道，有的埋在地下几十年不腐蚀，有的几年就发生泄露。

就是因为它们采用了不同的外防腐层。

聚乙烯三层结构防护层又称三层PE(3PE)，是近几年从国外引进的先进的防腐技术。

它的全称为熔结环氧/挤塑聚乙烯结构防护层，结构由以下三层组成：3PE防腐钢管二底层为熔结环氧(≥80μm);中间层为胶粘剂250μm);面层为挤塑聚乙烯(约2mm)。

防护层总厚度约1.8-3.7mm。

在三层结构中，熔结环氧粉末涂层的主要作用是：形成连续的涂膜，与钢管表面直接粘结，具有很好的耐化学腐蚀性和抗阴极剥离性能；与中间层胶粘剂的活性基团反应形成化学粘结，保证整体防腐层在较高温度下具有良好的粘结性。

架空管道1.架空管道腐蚀环境架设在地面和水面上空的管道称为架空管道，通常包括管廊敷设、管架敷设、管墩敷设、托吊架敷设等型式。

架空管道的外壁腐蚀主要是大气腐蚀，大气腐蚀是管道表面发生的气相、液相、固相间的化学和电化学反应，在干燥条件下是化学腐蚀，在潮湿有水的情况下是电化学腐蚀，当相对湿度达到和超过临界湿度时，管道表面结露，出现水膜，管道发生电化学腐蚀，腐蚀速度加快。

大气环境中有尘埃、腐蚀性气体（如CO2、H2S、SO2等），在沿海地区空气中还有微量的盐分，这些都将会降低管道表面的临界温度，促进水膜的形成，为电化学腐蚀创造条件。

在表3-11中表示出不同表面状态的空气临界湿度。

表3-11 不同表面状态的空气临界湿度架空管道主要用于工业企业，处于工厂的环境中，在设计、选材、施工和维护等方面应按GB 50046《工业建筑防腐蚀设计规范》执行。

在该规范中列举了生产部位的腐蚀性介质类别，这些生产部位的管道腐蚀等级均属强腐蚀。

参见《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046。

2. 架空管道外腐蚀等级架空管道的腐蚀等级可按GB/T 15957-1995《大气环境腐蚀性分类》标准，本标准主要根据碳钢在不同大气环境下暴露第一年的腐蚀速率，将腐蚀环境类型分为六大类。

腐蚀环境类型的技术指标应符合表3-12的要求。

表3-12 腐蚀环境类型的技术指标在特殊场合与额外腐蚀负荷作用下，应将腐蚀类型提高等级，如：a)有机械负荷的情况。

包括风砂大的地区，因风携带颗粒（砂子等）使钢结构发生磨蚀的情况和钢结构上用于人或车辆通行或有机械重负载并定期移动的表面。

b）经常有吸潮性物质沉积于钢结构表面的情况。

3. 架空管道外防腐层要求架空管道大都敷设在工厂厂区，应提高防腐层等级，防腐层的寿命与防腐层厚度的平方成正比，采用加厚的重防腐层会减缓管道的腐蚀速度。

重防腐所用的涂料均采用合成树脂为基料，加入有缓蚀作用的填料制成底漆，加入增强和隔离作用的填料制成中层漆，采用耐紫外线，耐大气老化作用的树脂作为面层漆，形成底、中、面三层复合结构。

管道防腐方法一、表面处理1.清洁：清除管道表面的污垢、油脂、氧化皮等杂质，提高涂层的附着力。

2.除锈：对管道表面进行除锈，使其表面光滑，无锈蚀和氧化皮等不良因素。

3.粗糙化：通过喷砂、打磨等方式增加管道表面的粗糙度，提高涂层的附着力。

二、涂层防腐1.涂料防腐：在管道表面涂覆一层防腐涂料，形成一层致密的保护膜，阻止腐蚀介质侵入。

2.衬里防腐：在管道内表面衬上一层耐腐蚀材料，如玻璃钢、塑料等，提高管道的耐腐蚀性能。

三、电化学保护1.外加电流法：通过外加电流的方式，使管道成为阴极，从而防止腐蚀。

2.牺牲阳极法：利用一种比管道金属更活泼的金属作为阳极，从而防止管道腐蚀。

四、防腐蚀覆盖层1.金属覆盖层：在管道表面覆盖一层耐腐蚀的金属材料，如镍、铬等，以提高管道的耐腐蚀性能。

2.非金属覆盖层：在管道表面覆盖一层非金属材料，如油漆、塑料等，防止腐蚀介质侵入。

五、阴极保护1.外加电流阴极保护：通过外加电流的方式，使管道成为阴极，从而防止腐蚀。

2.牺牲阳极阴极保护：利用一种比管道金属更活泼的金属作为阳极，从而防止管道腐蚀。

六、内部防腐1.涂料防腐：在管道内部涂覆一层防腐涂料，形成一层致密的保护膜，阻止腐蚀介质侵入。

2.衬里防腐：在管道内表面衬上一层耐腐蚀材料，如玻璃钢、塑料等，提高管道的耐腐蚀性能。

3.电化学保护：通过外加电流或牺牲阳极等方法，对管道内部进行电化学保护。

七、缓蚀剂防护1.使用缓蚀剂：在腐蚀介质中添加缓蚀剂，减缓腐蚀速率，提高管道的耐腐蚀性能。

2.定期添加缓蚀剂：根据需要定期添加缓蚀剂，以保持管道的耐腐蚀性能。

八、应力消除1.热处理：通过加热和冷却的方式消除管道中的应力，以减少应力对管道的影响。

2.振动消除：利用振动的方式消除管道中的应力，以减少应力对管道的影响。

3.其他方法：如超声波清洗、磁场处理等，也可以有效地消除管道中的应力。

九、管道保温1.保温材料：选择合适的保温材料，如聚氨酯、硅酸盐等，可以减少热损失和防止温度过低引起的冷凝现象。

燃气管道防腐层一、燃气管道防腐层的基本要求与规定(一)防腐层性能的基本要求根据目前的技术标准规定，新建管道都应有防腐层，防腐层又可根据其结构、厚度的不同也分为普通、加强和特加强三个级别。

对防腐层性能的基本要求是：(1)与金属有良好的黏结性。

(2)电绝缘性能好，有足够的电气强度(击穿电压)和电阻率。

(3)有良好的防水性及化学稳定性，即防腐层长期浸入电解质溶液中，不发生化学分解而失效或产生导致腐蚀管道的物质。

(4)具有足够的机械强度及韧度，即防腐层不会因施工过程中的碰撞或敷诗后受到不均衡的土壤压力而损坏。

(5)具有耐热和抗低温脆性，即防腐层在管道运行温度范围内和施工过程中不因温度过高而软化，也不会因温度过低而脆裂。

(6)耐阴极剥离性能好，能抵抗阴极析出的氢对防腐层的破坏。

(7)抗微生物腐蚀。

(8)破坏后易修复。

(9)材料价廉，便于施工。

目前，我国埋地油气管道常用的防腐层材料主要有石油沥青、煤焦油瓷漆聚乙烯胶黏带、溶结环氧粉末、聚乙烯夹克、环氧煤沥青、改性沥青热缠带及液态环氧涂料等。

沥青防腐层所用玻璃布的宽度应根据钢管直径选取。

(二)防腐层的一般规定新建管道除经充分调查表明不需要防腐层外，一般均做外防腐层，且防腐层电阻率不应小于10*Ω·m²。

埋地管道的外防腐层一般分为普通、加强和特加强三个级别。

在确定防腐层种类和等级时，应根据土壤的腐蚀性和环境因素而定，同时应考虑阴极保护的因素。

场、站、库内埋地管道及穿越铁路、公路、江河、湖泊的管道，均采用加强级防腐。

埋地管道防腐层质量评价通常使用绝缘电阻指标。

防腐层的补口补伤材料应与主体防腐材料有良好的黏结性。

补口、补伤后应达到主体防腐层的各项性能指标。

对于采用内外防腐的管道，根据所采用防腐材料的要求，必须对被保护金属首先进行相应的表面处理。

钢管的质量应符合国家有关标准的要求。

(三)钢管防腐层补伤的要求补伤处的防腐保温层等级及质量应不低于成品防腐保温管的防腐保温等级及质量。

钢管防腐技术要求一、管道防腐钢管的防腐按图纸要求，采用环氧煤沥青漆外包玻璃丝布，外涂面漆防腐外壁施工工艺流程：管道除锈→涂底漆→第一遍面漆→第二遍面漆→缠玻璃丝布→面漆→面漆；内壁施工工艺流程：管道除锈→涂底漆→第一遍面漆→第二遍面漆→第三遍面漆1、管道除锈涂底漆前管子表面应清除油垢、灰渣、铁锈、氧化铁皮。

采用喷砂除锈其质量标准达到Sa2.5级。

2、管子表面除锈后涂底漆，之间时间间隔不超过8小时，涂底漆时，基面应干燥。

底漆涂刷均匀、饱满，不得有凝块、起泡现象，管两端150～250mm范围内不得涂刷。

3、底漆表干后涂刷面漆和包扎玻璃丝布，底漆和第一遍面漆涂刷的时间间隔不超过24小时。

4、环氧煤沥青涂料采用双组份，常温固化型的涂料；玻璃丝布采用干燥、脱蜡、无捻、封边、中碱、经纬密度为10*12根/cm～12*12根/cm的玻璃丝布。

面漆涂刷后立即包扎玻璃丝布，玻璃丝布的压边宽度为30～40mm，接头搭接长度不小于100mm，各层搭接接头相互错开。

玻璃丝布油浸透率达95%以上，不得出现大于50mm*50mm的空白，管端留出150～250mm阶梯形搭茬。

5、管道接口处施工要在焊接试压合格后进行，新旧防腐压边不小于50mm，接头搭接长度不得小于100mm，接茬处应粘接牢固、严密。

6、钢管外壁涂层机构：一底两面一布两面，干膜总厚度400µm。

7、钢管内壁涂层机构：一底三面，干膜总厚度300µm。

8、外防腐施工完毕后按设计要求或«给水排水管道工程施工及验收规范»中表4.3.11中相对应的要求进行质量检测。

9、二、管道防腐检测1、涂层检查与验收：①表面涂装施工时和施工后，应对涂装过的工件进行保护，防止飞扬尘土和其它杂物。

②涂装后的处理检查，应该是涂层颜色一致，色泽鲜明光亮，无皱皮，起泡，流挂，漏涂等缺陷。

③涂装漆膜厚度的测定，用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度，漆膜测厚仪一般测定3点厚度，取其平均值。

管道防护层材料管道防护层常用聚乙烯包覆层。

聚乙烯是一种热塑性塑料，可作管道防护层、防腐层，具有优良的化学稳定性、电绝缘性和良好的辐射性。

缺点是机械强度不高，硬度低，工作温度一般为60～80℃，软化点在110～120℃。

工业常用挤压塑化方法来进行管道防腐或用聚乙烯胶带缠绕防腐。

涂层主要技术指标见表512～表514。

表5-12 三层防腐层厚度钢管直径/mm环氧粉末涂层/m胶黏剂层/m聚乙烯层最小厚度/mm 普通型加强型1001001502550050060～8060～8060～8060～80170～250170～250170～250170～2501.82.02.22.52.52.72.93.2表5-13 聚乙烯涂层性能项目指标试验方法拉伸强度轴向/MPa径向/MPa偏差/ ％202015GB 1040断裂延伸率/％GB 1040压痕硬度(232)℃/mm(502)℃或(702)℃/mm0.20.2表5-14 三层结构的性能项目指标试验方法剥离强度(505)℃/Ncm-1(205)℃/Ncm-1 4560阴极剥离/mm(6.0mm漏点)10(65℃48h)Q/GB 0150.10抗冲击/102Ncm5Q/GB 0150.7柔韧性聚乙烯不开裂Q/GB 0150.6聚乙烯胶黏带在管道防腐工程上应用已有多年的历史。

在世界各地不同施工条件和应用条件下，至今已有30多万公里，各地用它防腐成为埋地管道外保护主要涂层之一。

聚乙烯胶黏带管道防护体系通常由一层底胶聚乙烯胶黏带管道外防护带构成。

底胶是溶剂配制的橡胶弹性体，内层防腐带和外层防护带都是由聚乙烯薄膜与丁基橡胶黏结剂构成。

几十年的现场应用实践说明，聚乙烯胶黏带完全符合埋地管道外防腐的技术要求，防腐规范要求如下。

①涂层与管子表面必须有足够的黏结力，有效阻止水分渗透。

底胶与内层防腐带黏结4h后，黏结力0．28～0．3 MPa，可立即入管沟或水洼。

多年使用仍保留很强的黏结力。

管道内覆盖层产生的效益很长时间以来，人们就熟悉到管道内掩盖层具有良好的经济性，它能够耐磨损、耐机械破坏并降低清洗、过滤、清管的成本及其它清管设备的费用，确保产品纯度，防止污染，极大地降低了维护费用，使管内壁不会造成沉淀物的聚积(如垢或石蜡)，能增加输量。

1967年美国国家标准局的腐蚀的方方面面报告估量，由于水管内壁锈蚀的堵塞所需的额外泵动力成本每年就达四千万美元。

1．增加自然气的输量由于内掩盖层表面的粗糙度削减了摩擦阻力，使自然气或液体更简单在管内流淌，从而提高了输送效率，增加了输量。

用于自然气管道内壁的这类减阻型涂膜较薄，干膜厚度为37～75m，通常在表面处理达Sa2．5级的表面上喷涂。

1953年，北美自然气管线首次采纳减阻内涂技术，管径500mm，使用了美国COPON讨论联合体开发出一种具有特别表面粗糙度，能有助于介质流淌，提高输量的涂料，这在实际应用中已得到证明，很多文献作了详细的阐述。

在当时使用了上述涂料，5年内进行定期跟踪检查，后因没有发觉任何问题，所以没有再连续检测。

目前减阻内涂技术已被大家所接受，尤其被自然气输送公司所采纳，事实上，从初期在北美消失，直至现在在欧洲及其它国家广泛应用，减阻内掩盖层也已成为管道的标准技术。

H．G．Fasold博士及H．N．Wahle于1993年发表的文章中提出了输送量提高14％～21%的数据。

并指出：这种内掩盖层自20世纪60年月末以来始终被北欧和北美的很多自然气公司所采纳，大部分用于较大管径的管线，获得了上述比例的增量，而投资量增加相对较小(少于2％)。

实际拉测表明，自然气管线上使用内掩盖层具有以下的经济效益。

(1)可提高输量4％～8％，很多国家应用实例表明均能维持这一比例，这实际上已有肯定裕度，一般认为能提高1％，采纳内掩盖层就已值得了。

(2)可在管道敷设前供应爱护，以保证没有腐蚀物影响表面粗糙度，污染介质。

(3)敷设后可便利快捷地清洁管道内部，水压试验后由于内表面光滑能快速干燥。

管道防腐第五章管道防腐第⼀节基础资料1、管道沿线的⼟壤腐蚀性输⽓管道西起涩北⼀号⽓⽥，东⾄格尔⽊市，全长约188.56Km。

管道经过地段为波状平原、盐湖平原、湖积冲积平原及冲积扇平原。

地下⽔位较浅，易溶盐含量较⾼，多属超氯盐渍⼟及卤⽔，部分地段属硫酸盐渍⼟，对钢铁及钢筋混凝⼟有强腐蚀。

各地段的⼟壤电阻率为：波状平原：2~20Ω.m盐湖平原：0.9~3Ω.m湖积冲积平原和冲积扇平原：0.9~18Ω.m各地段⼟壤的PH值为7.4，最⾼为8.5。

通过⼟壤和地层⽔的化学分析，对管道的腐蚀主要以盐浓差腐蚀、⽣物腐蚀、微电池腐蚀和植物根系穿透为主，都有很强的腐蚀破坏性。

全线属强腐蚀环境。

其中以盐湖地区对管道的腐蚀最强，属超强腐蚀区。

因此对管道防腐材料的筛选和防腐结构的设计显得极为重要。

2、输送天然⽓的⼯艺条件1)涩北⼀号⽓⽥天然⽓物性如下：CH4 97.72~99.9%C2H6 0.06~0.09%C3H8 0.01~0.07%N2 0.06~2.18%H2S <20mg/m3密度(标准状态):0.6897Kg/m3相对密度: 0.564爆炸上限: 14.667%爆炸下限: 4.887%⽔露点 : -15℃烃露点 : -80℃2)⼯艺条件：⼯作压⼒：起点4.5Mpa终点1.0Mpa设计压⼒：起点6.4Mpa⼯作温度：0~30℃设计温度：-15~60℃3、⼯艺站场的分布和电源状况管道全线⾃然交通条件差，基本上属⽆⼈居住区。

只在距涩北⾸站90Km处设中间清管站⼀座，格尔⽊末站⼀座。

沿线设线路截断阀室9座。

管线穿越青臧铁路⼀处，穿越铁路专⽤线⼀处；穿越215国道⼀处；穿越其它公路⼆处；穿越卤渠四处；穿越河系、沼泽、泊塘⼀处，宽约45Km。

⾸站末站具备可靠电源，中间站属⽆电源区。

4、管道概况本⼯程管材选⽤X65双⾯螺旋缝埋弧焊钢管，⼀、三级地区管线规格为?610×6.5，四级地区管线规格为?610×7.9 。