海洋管道防腐技術與發展

該文以管道防腐為例，通過對防腐材料的發展、管道防腐技術的特點、常用的防腐層，以及防腐材料新技術的發展加以分析和介紹，簡要的減少了防腐材料技術的新發展。

由于海洋管線所工作的嚴重腐蝕條件，海洋管材經常發生因腐蝕所引起的相關管線的穿孔破壞方面的問題。據分析，當前幾種防腐技術主要如下。

1.電化學防腐

電化學腐蝕的特點是有電流產生電化學腐蝕中的電流也正是由于金屬在電解質溶液中形成了結構與原電池相似的“腐蝕電池”而產生的。通常在電化學腐蝕的金屬中，腐蝕電池極小，但數量極多。金屬接觸到電解質溶液，發生原電池效應，比較活潑的金屬原子失去電子而被氧化，腐蝕過程中有電流產生，叫電化學腐蝕或電化腐蝕。國外已成功地將水性硅酸鋅涂料用于長輸管道的防腐，其中著名的應用實例有澳大利亞Morgan-Wyalla油管長達250km，采用水性硅酸鋅為防銹涂料，效果很好。以色列、韓國采用環氧富鋅底漆代替熱噴鋅，用于地下管道防腐，亦取得良好效果。使用富鋅類涂料應特別注意的是鋅在常溫下相對鐵是陽極，但在一定溫度范圍內（76。7～ 104。4） ，鋅對鐵來說就變成了陰極，腐蝕發生時，鐵成為陽極首先被腐蝕掉。

2.涂料防腐

環氧煤瀝青層。隨著長距離江底或海底輸水管線的修建，水下鋼管防腐涂料發展很快。如： 環氧煤瀝青、環氧粉末、聚乙烯膠粘帶、黃綠夾克及氯化橡膠漆膜等。

環氧煤瀝青防腐涂料，是以厚膜、長效和適用于嚴酷腐蝕環境條件為主要特征的一種專用系列涂料產品。該防腐涂料在水下管道工程中具有良好而穩定的防腐性能，尤其是耐海水、江水的腐蝕，在國內外作為鋼結構的長效防腐涂料被廣泛應用于惡劣的腐蝕環境中，它在水下鋼質管道防腐工程中也得到了廣泛應用。

環氧煤瀝青涂料是由環氧樹脂、煤焦瀝青、顏料、溶劑、固化劑等組成， 為雙組分包裝， 一組分中有底漆和面漆， 另一組分為固化劑。它具有以下特點：

防銹性和耐化學介質腐蝕性良好。在污水工程中， 管道內輸送的介質為城市生活污水和工業廢水， 其化學成分非常復雜。在施工中， 管道內防腐采用一底五油， 涂層厚度不小于420um， 按理論計算的防腐層的保護年限為20年。

電絕緣性優良， 耐離散電流、耐熱、耐溫度劇變等。環氧樹脂本身是熱塑性高分子化合物， 加入固化劑后能在幾小時內交聯固化， 形成不熔的高分子涂層。在兩個工程中， 鋼管的外壁防腐均采用一底四布五油， 涂層厚度為600～ 900Lm， 玻璃布固化后形成類似玻璃鋼結構的致密涂層， 從而使鋼管表面與外界電解質有較好的絕緣性。

物理機械性能良好， 附著力好， 漆膜堅韌耐磨。成膜后分子結構中的苯環上羥基已被醚化，所以質量穩定， 涂膜剛柔結合， 耐磨性好。

環氧玻璃鱗片涂料。玻璃是一種優良的抗化學藥品和抗老化性的無機材料。玻璃鱗片是玻璃經1700 ℃高溫熔化再經獨特工藝吹制而成的極薄的玻璃碎片，厚度一般為2～5μm ，片晶長度為 100～300μm。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第528期2013年第47期-----轉載須注名來源玻璃鱗片的片徑縱橫越大，涂層的抗滲透性能越強。玻璃鱗片能把涂層分割成許多小空間，使涂層中的微裂紋、微氣泡相互分割，同時抑制了毛細管作用的滲透。玻璃鱗片的硬化收縮率只有其它材料的幾分之一到幾十分之一，這大大地提高了涂層的附著力和抗沖擊性能，抑制了涂層龜裂、剝落等缺陷。

環氧玻璃鱗片涂料的特點。由于玻璃鱗片的化學惰性，使它具有良好的配伍性，可與氯化橡膠、氯磺化聚乙烯、環氧樹脂、環氧煤瀝青、酚醛環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和乙烯酯等多種樹脂組成防腐涂料。環氧樹脂涂料本身具有良好的附著力、抗化學品性和電絕緣性等優良性能。加入玻璃鱗片進行優良組合后，具有極優良的抗介質滲透性、優良的耐磨損性、硬化時收縮率小，熱膨脹系數小、襯里下基體溫表粘結性好，耐溫驟變性好、施工方便，可采用噴、滾刷和抹等工藝，修補容易。

玻璃鱗片涂料的防腐機理。涂料作為防腐層最簡單的方法，就是使介質與基體隔絕，而涂料通常存在孔隙，而介質（水、酸、堿）等小分子的直徑一般比涂層的孔隙要小，加上這些與涂層接觸的介質都是直線地通過，而涂層又不可能涂得很厚（否則要產生裂紋），一般的涂料即使可以較好地耐其所接觸的介質腐蝕，但它抵擋不住介質向基體的擴散滲透。所以，普通的防腐涂料一般只能作為大氣防腐而不能起到襯里的作用，尤其在液相介質和溫度較高的場合。

高固體分環氧鋁粉漆。大部分環氧樹脂涂料都是以高相對分子質量環氧樹脂為成膜基料的，而高固體分改性環氧鋁粉漆采用的是以低相對分子質量碳氫樹脂改性的成膜物，不含瀝青致癌物，不用異氰酸酯固化，具有優異的表面潤濕性和滲透性，涂層附著力優異，漆膜堅韌耐磨，與陰極保護系統相容性好，可以在冬季低溫時固化。涂膜中加入鋁粉，增強了防水耐蝕性能。

3.熔結環氧粉末外涂層技術在海底管線中的應用

在海洋石油工程中，防止材料腐蝕是一項重要的課題，目前主要以涂層作為防護手段。 環氧粉末是一種由環氧樹脂、固化劑填料和顏料等組成的單組分、熱固性粉末涂料。熔結環氧粉末涂層具有熱固性交聯分子結構特點以及與鋼的某種程度的化學鍵結合特性，作為防腐層具有優良的性能，因此被越來越多地應用于長距離輸送油氣管道的防腐。

雙層環氧粉末外涂層的特點： 雙層環氧粉末外涂層是采用靜電噴涂技術，將環氧粉末噴射到預熱鋼管的表面，利用環氧粉末的熱固性交聯分子結構特點以及與鋼的某種程度的化學鍵結合特性，使環氧粉末熔結固化反應后形成堅硬而致密的立體結構防腐層。 靜電噴涂技術的基本原理是，環氧粉末由壓縮空氣輸送到噴槍前端，粉末在噴槍出口處通過高壓靜電而產生空氣電離層，此時粉末粒子帶有電荷，而鋼管外表面帶有相反的電荷，飛向鋼管表面的粉末粒子在靜電力和黏結力的作用下，吸附在鋼管表面，形成一層厚度均勻的涂層。 雙層環氧粉末外涂層兩種不同性能的涂層在噴涂過程中一次成膜熔結完成，其底涂層由普通環氧粉末熔結而成，主要起防腐作用；面涂層由改性環氧粉末熔結而成，主要起提高機械性能的作用因此，雙層環氧粉末外涂層既具有優越的防腐性能，又具有良好的抗沖擊和耐磨的機械性能；同時易于施工，經濟性也比較好。鋪設海底管線時，管線管的防腐層和混凝土層會受到較大剪切力的作用，如果配重層與防腐層的剪切強度不夠，則會出現配重層滑脫的現象。因此，需對防腐層進行增阻。不同類型的防腐層所采取的增阻措施是不同的。

雖然我國的海洋管材防腐技術還不是很成熟，但是正在被改進和完善。例如對于外防腐層而言，其質量的好壞將會對管線運營的使用壽命以及安全起著直接性的影響，這就要求我們要對高壓管線的檢測技術以及防腐技術進行不斷的提高和改進，以此來對安全等方面加以確保。相信在不遠的將來我們的管道建設方面也會取得比較輝煌的成就。

（作者單位：1.渤海裝備遼河重工有限公司；2） 盤錦高新技術產業開發區）