摘　要：簡要介紹了國內(nèi)外油氣輸送鋼質(zhì)管道防腐技術(shù)現(xiàn)狀，以及我國鋼質(zhì)管道防腐涂層的種類、性能、適用范圍和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：鋼質(zhì)管道 防腐涂層 現(xiàn)狀技術(shù) 發(fā)展趨勢

腐蝕是材料和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的一種消損破壞，自然環(huán)境會造成材料的腐蝕。近年發(fā)生的一系列自然災(zāi)害和安全事故，都實實在在地證明了腐蝕和腐蝕隱患是這些事故的主要原因，腐蝕引起了世界各國的高度重視，已成為世界性命題。我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約六千多億元，加強(qiáng)防腐蝕控制，確保我國數(shù)十萬億元在役設(shè)備、裝置、基礎(chǔ)設(shè)施工程和新建項目的長期安全運(yùn)行，是防腐蝕行業(yè)義不容辭的責(zé)任，也是防腐蝕行業(yè)發(fā)展的極佳機(jī)會。

近年來國內(nèi)外在管道防腐層材料和技術(shù)應(yīng)用方面都取得了快速發(fā)展，防腐蝕新材料、新工藝和新設(shè)備不斷出現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用。防腐層技術(shù)是新建鋼質(zhì)管道和在役管道安全運(yùn)行的保障技術(shù)，防腐層的生產(chǎn)制造質(zhì)量決定著鋼質(zhì)管道的使用壽命，了解國內(nèi)外解鋼質(zhì)管道防腐層技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，抓住鋼質(zhì)管道建設(shè)快速增長的發(fā)展機(jī)遇，進(jìn)一步提高防腐蝕技術(shù)應(yīng)用水平是非常必要的。

1 管道外防腐涂層技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

我國鋼質(zhì)管道外防腐層材料和制造應(yīng)用技術(shù)主要經(jīng)歷了石油瀝青、煤焦油瀝青、煤焦油瓷漆、膠帶、夾克、液體環(huán)氧涂料、擠壓聚乙烯（2PE）、熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)、三層聚乙烯(3PE)等發(fā)展過程。目前，我國管道防腐層材料生產(chǎn)制造基本實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，并不斷有新品出現(xiàn)，近年來新建的埋地油氣輸送管道的外防腐層結(jié)構(gòu)根據(jù)輸送介質(zhì)溫度和施工條件的不同，主要采用熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)、（3PP）、(DPS)和三層聚乙烯(3PE)防腐技術(shù)，并使用陰極保護(hù)技術(shù)。

1.1 三層聚乙烯（3PE）防腐技術(shù)

3PE的底層為熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐蝕層，中間層為聚乙烯共聚物熱熔膠粘劑，面層為聚乙烯專用料保護(hù)層。上述三種材料構(gòu)成的鋼管防腐蝕結(jié)構(gòu)層稱為3PE防腐，壓力管道元件行業(yè)稱之為“聚烯烴防腐蝕（3PE）管道”。

3PE防腐蝕結(jié)構(gòu)綜合利用了三種不同材料各自的優(yōu)質(zhì)特性，底層環(huán)氧粉末涂層利用其與金屬表面形成化學(xué)鍵且有很強(qiáng)的附著力和突出的抗陰極剝離性能作為防腐蝕層；中間層膠粘劑通過改變聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)使聚乙烯共聚物產(chǎn)生極性，其活性基團(tuán)能和環(huán)氧樹脂形成化學(xué)鍵結(jié)合，并能和鋼基材形成極性的分子間力結(jié)合，其聚烯烴主體能和聚乙烯層形成均相熔融結(jié)合，因此，形成極高的粘接強(qiáng)度，具有良好的物理機(jī)械性能、電絕緣性能、抗蠕變性能，將內(nèi)層環(huán)氧粉末與外層聚乙烯專用料保護(hù)層粘接在一起，使三層連成為一個整體；面層聚乙烯專用料，利用其良好的耐候性、抗機(jī)械損傷性作為防腐蝕保護(hù)層。這種三層防腐蝕結(jié)構(gòu)（3PE）綜合了材料的優(yōu)質(zhì)特性，彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，從而大大提高了防腐蝕層的使用壽命。

3PE防腐是目前世界范圍內(nèi)廣泛采用的鋼質(zhì)管道涂層體系，是我國輸油、輸氣、輸水大型管道工程和市政工程的首選防腐蝕結(jié)構(gòu)，西氣東輸、西南成品油等重大工程全部使用了3PE防腐。國內(nèi)外鋼質(zhì)管道防腐層技術(shù)發(fā)展一直以無污染、無溶劑、省能源、低成本為原則，目前的3PE、FBE涂層基本上符合這一原則。隨著我國對環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，對于石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、煤焦油瓷漆等材料的使用限制將越來越多，建設(shè)部已明確不推薦使用上述材料。目前，國外的鋼質(zhì)管道外防腐層發(fā)展趨勢是改進(jìn)三層PE，發(fā)展雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末（DPS），國內(nèi)的管道外防腐層技術(shù)發(fā)展趨勢與國外基本相符合。

1.2 熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)防腐層技術(shù)

熔結(jié)環(huán)氧粉末是一種重要的熱固性重防腐涂料，熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)防腐層技術(shù)在我國大規(guī)模使用開始于上世紀(jì)90年代中期，我國已建成的琉璃河至石家莊、滄州到淄博的燃?xì)廨斔弯撡|(zhì)管線，采用的是FBE防腐技術(shù)。 FBE防腐層的特點(diǎn)是附著力強(qiáng)、使用溫度范圍寬、抗耐陰極剝離性能和機(jī)械性能好，管道防腐生產(chǎn)制造工藝簡單等。粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的環(huán)保型涂料。目前國外已有關(guān)于近紅外及紫外光固化粉末涂料的報道，其優(yōu)點(diǎn)是降低固化溫度、提高固化速度。我國在這些方面的相關(guān)報道較少，開發(fā)可低溫固定、高耐候性、裝飾性能強(qiáng)及可薄涂的粉末涂料將是今后的主要研究和發(fā)展方向。

1.3 液體環(huán)氧涂料防腐層技術(shù)

液體環(huán)氧涂料在我國油氣田和城市管網(wǎng)中大量使用，并用于不便于上涂敷作業(yè)線的管件、異型件、埋地閥門等的防腐蝕。應(yīng)用于彎頭及補(bǔ)口的防腐層技術(shù)，以使管道安裝后擁有一個性能一致的較為完整的防護(hù)體系。常使用的液體環(huán)氧涂料為環(huán)氧煤瀝青和環(huán)氧無溶劑防腐蝕涂料，環(huán)氧無溶劑防腐蝕涂料常用于補(bǔ)口、彎管及FBE防腐層的補(bǔ)傷。它們的主要特點(diǎn)是：施工方便，可刷涂、可噴涂，可現(xiàn)場涂裝、可工廠預(yù)制；涂層附著力好，耐陰極剝離性能好；成本較低。國內(nèi)現(xiàn)在較為看好的彎頭及補(bǔ)口防腐的新型材料是固體聚氨酯防腐涂料、聚脲防腐涂料。

2 管道內(nèi)防腐涂層技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

管道內(nèi)涂層技術(shù)在國外已被廣泛應(yīng)用，在我國新建天然氣長輸管道均采用了減阻內(nèi)涂層技術(shù)，如西氣東輸工程。減阻內(nèi)涂層技術(shù)是一項經(jīng)濟(jì)效益顯著的高新技術(shù)，其主要特點(diǎn)是：改善流動性提高輸送能力，防止管道施工期間的腐蝕，減輕鋼管內(nèi)壁腐蝕，減少清管次數(shù)，保證輸送介質(zhì)純度，延長管道使用壽命。國內(nèi)外文獻(xiàn)介紹的相關(guān)數(shù)據(jù)是：應(yīng)用減阻內(nèi)涂層技術(shù)，鋼管內(nèi)涂表面粗糙度可下降90%；摩擦系數(shù)可減少33%；液體輸送能力可提高22%；氣體輸送能力可提高24%；管徑可縮小8%，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)高。目前，內(nèi)涂層涂料和涂敷工藝技術(shù)已在國內(nèi)防腐行業(yè)廣泛應(yīng)用。

可用作管道內(nèi)減阻涂料的涂料品種很多，包括環(huán)氧樹脂涂料、環(huán)氧聚氨酯涂料、環(huán)氧酚醛涂料以及煤焦油環(huán)氧涂料等，但是由于各種涂料的性能有所不同，因此，應(yīng)針對管線的不同要求篩選最適合的內(nèi)減阻涂料類型。2.1 AW-01 天然氣管道減阻耐磨涂料AW-01涂料是新型的內(nèi)減阻耐磨涂料，是以新型改性樹脂為基料的雙組份常溫固化涂料，具有優(yōu)良的附著力、耐磨等物理機(jī)械性能和良好的化學(xué)性能。在“西氣東輸”工程中得到應(yīng)用，這是國產(chǎn)減阻涂料的首次工業(yè)化應(yīng)用，此外，中科院金屬研究所國家金屬腐蝕控制工程技術(shù)研究中心也研制開發(fā)出“SLF-21管道內(nèi)減阻涂料”。這些涂料在性能上已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平，通過努力，國內(nèi)外減阻涂料技術(shù)的差距正在逐步縮小。

2.2 富氣型管道內(nèi)減阻耐磨涂料

富氣型管道內(nèi)減阻耐磨涂料是一種新型涂料，具有優(yōu)良的施工性和儲存穩(wěn)定性，其涂層具有優(yōu)良的剪切強(qiáng)度、耐磨性和耐溶劑浸泡性?？捎糜谔烊粴飧粴廨斔凸艿拦こ?，能大幅度降低管道的輸送阻力，提高輸送效率。

2.3 高固體份涂料

隨著環(huán)保要求的日益增高，高固體份(HSC)涂料的制造技術(shù)不斷提高，國外已有固體份90%的涂料，高固體份涂料市場需求量越來越多。高固體份涂料是目前發(fā)展最快，應(yīng)用量最廣的涂料品種之一。近年來，聚有機(jī)硅氧烷、聚天門冬氨酸脂、氨基丙烯酸、氨基聚酯及無溶劑環(huán)氧涂料等高固體份涂料均已在重防腐領(lǐng)域得到應(yīng)用，高固體份涂料將是未來主要的防腐涂料品種。由于其施工性能及所需的施工條件與現(xiàn)有溶劑型涂料基本相同，在今后工業(yè)防腐領(lǐng)域應(yīng)用高固體份涂料會越來越廣泛。

3 結(jié)束語

防腐蝕行業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中一個不可或缺的新興產(chǎn)業(yè)，防腐涂層技術(shù)的應(yīng)用，對于鋼質(zhì)管道建設(shè)工程的安全運(yùn)行起到了很好的保障作用，在幾十年的實踐中，防腐涂層技術(shù)不斷的提高和發(fā)展，材料方面朝著環(huán)保、高性能、適合流水作業(yè)施工的方向發(fā)展，施工方面朝著自動化生產(chǎn)線發(fā)展，正是上述技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步使得管道的高效建設(shè)及投產(chǎn)得到支持。鋼質(zhì)管道防腐蝕技術(shù)有著非常廣泛的可持續(xù)發(fā)展前景。

涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）對大氣污染越來越受到關(guān)注。降低涂料行業(yè)VOC排放，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，尋找一條適合中國涂料產(chǎn)業(yè)的“低碳”經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線，是引領(lǐng)我國涂料產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施。工業(yè)防腐蝕作為涂料產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，應(yīng)積極推動節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)。因此，高性能、低能耗和低污染的新型涂料品種仍然是工業(yè)防腐蝕行業(yè)未來的主要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐誼平, 李建新, 黃子陽, 王琍. 長輸管線外防護(hù)涂層技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展探討[J]. 腐蝕與防護(hù), 2009, (12) : 860-864.

[2] 胡士信, 董旭, 竇宏強(qiáng). 西氣東輸干線管道減阻內(nèi)涂技術(shù)[J]. 材料保護(hù), 2001, 34(10) :1-4.

(本文作者：秘志芳 天津市豐源防腐鋼管有限公司，天津 301600)