针对采用3PE涂层在国内发生的争论,中油工程技术研究院受北京华油天然气有限公司委托,完成了《陕京输气管道外防腐3层结构系统聚1烯涂层安全评价研究》。该项研究包括从国外文献收集到北京华油天然气有限公司年进行的管线外防腐层开挖检查和不开挖检查的结果分析,以及陕京管道未用完露天堆放在华北石油钢管厂2年和6年的3PE防腐性能检测,得出如下结论:(1) 目前国内外防腐层应用效果评价很好,对其使用中产生的缺陷报道的很少。
报道的主要缺点有露点、剥离、阴极剥离、阴极保护屏蔽、剥离防腐层膜下腐蚀等,而且大部分有关缺陷的报道还停留在理论推测阶段,如资料中提到阴极保护屏蔽的问题,到目前还没有关于防腐层实际运作中出现阴极保护屏蔽的实例报道。经过多年的实践表明,随着使用年限的增加,出现缺陷最少的涂层系统是FBE/挤压聚1烯3层结构防腐系统。(2) 通过对欧洲聚1烯防腐层30年应用史的回顾,虽然理论上剥离防腐层下会发生腐蚀或应力腐蚀开裂,但目前还没有发生剥离防腐层下出现膜下腐蚀或应力开裂的案例。
在德国曼内斯曼研究所,曾经进行了长期的腐蚀实验室实验,以模拟防腐层应用效果。腐蚀实验环境有土壤、水、试验主要检查应力腐蚀开裂问题,其实验防腐是把有缺陷的聚1烯防腐层钢管置于腐蚀条件和应力条件下,腐蚀环境为含有NaHCO3的沙土环境,温度70℃,管地电位-430~-460mV,钢管表面以不同方式预处理,所有钢管均带压循环。实验结束,防腐层缺陷周围或多或少都有剥离,但剥离区为发现腐蚀。表面无氧气化皮的钢管为出现应力开裂,有氧化皮的钢管出现了开裂,裂纹zui大深度0.2mm,可能是由应力腐蚀造成。
由此得出结论,彻底的表面处理是防止应力开裂的有效手段。(3) 陕京管道2003年开挖763m长管段,3PE防腐层共有破损点四个。由破损点的缺陷形式可以看出,防腐层的破损均是由硬物划伤所致。对3PE直管和冷弯管3个探坑检查,共检测17出剥离强度,其中5处剥离强度值低于70N/ cm,最小剥离强度120N/cm,zui大剥离强度200 N/cm。产生原因为陕京管道是国内首次采用3PE涂敷技术,涂敷商的涂敷水平有限,对工艺工程的控制能立相对较差,可能导致个别管道的涂敷工艺设置不当造成防腐层的粘接力差。
防腐层剥离强度低只是个别部位,而且只要防腐层无破损,也不会造成管道腐蚀年和2003年对华北石油钢管厂露天存放的陕京管道剩余防腐管进行了抽测,其防腐的性能基本没有下降,尤其是华盾公司采用齐鲁聚1烯生产的防腐管,存放6年后各项指标仍符合现行标准SY/T规定,说明3PE防腐层确实具有优良的耐久和抗衰老性能。综合调研情况和陕京管道的检测结果,3PE防腐层的主要缺陷是施工过程中的机械损伤。
防腐钢管是埋在地下的金属体,要想延长使用寿命,对钢铁导管和铅包铝电缆,一般都在外侧设防蚀层。作为钢管的防蚀覆层材料,使用了各种具有绝缘性的沥青、煤焦油漆、环氧沥青、聚1烯等,但由于使用环境的关系,经过一段时间后难免老化。在实际的管道工程和使用环境的管道上,尽管小心翼翼地施工,但防蚀层不可能保证绝对没有缺陷。若防腐钢管层存在缺陷,管道设置在阳极电位上,腐蚀电流则向缺陷部分集中,从理论上或实际经验上看它比裸体钢管更快的造成穿孔。3PE热缩材料,管道防腐密封性强,机械强度高,防水性强,质量稳定,施工方便,适用性好,不污染环境。PE吸水率低(低于0.01%),同时具备环氧强度高,PE吸水性低和热熔胶柔软性好等,有很高的防腐可靠性,缺点是:与其它补口材料成本相比,费用高。PF型、RPC型冷缠带施工简便易行,配套的三种定型胶,使PF型环氧煤沥青冷缠带可以在任何环境、任何季节、任何温度条件下施工。冷缠带和3PE热缩带的特点是:适用各种材料主体防腐层管道,而其他方式适用于相同或接近材料的主体防腐层管道。其次随着发展有些管道在防腐时同时也需要保温,石油是很复杂的混合物,易腐蚀管道,防腐是有必要的,但是成品油管线在防腐的情况下也需要做保温,在东北和冬季,热胀冷缩会冻裂管道,影响稳定供应。
防腐方法涂层防腐:用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上,使其与各种腐蚀性介质隔绝,是管道防腐最基本的方法之一。70年代以来,在极地、海洋等严酷环境中敷设管道,以及油品加热输送而使管道温度升高等,对涂层性能提出了更多的要求。因此,管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。外壁防腐涂层:管道外壁涂层材料种类和使用条件。内壁防腐涂层:为了防止管内腐蚀、降低摩擦阻力、提高输量而涂于管子内壁的薄膜。
常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂,涂层厚度为 0.038~0.2毫米。为保证涂层与管壁粘结牢固,必须对管内壁进行表面处理。70年代以来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料,以便管内、外壁的涂敷同时进行。防腐保温涂层:在中、小口径的热输原油或燃料油的管道上,为了减少管道向土壤散热,在管道外部加上保温和防腐的复合层。常用的保温材料是硬质聚氨脂泡沫塑料,适用温度为-185~95℃。这种材料质地松软,为提高其强度,在隔热层外面加敷一层高密度聚1烯层,形成复合材料结构,以防止地下水渗入保温层内。