三層PE管道防腐技術

南京南化建設有限公司

『摘要』：隨著經濟的進步國家的發展，新技術、新工藝、新材料也逐漸被開發和投入使用，三層PE管道防腐技術將是未來被廣泛應用的新防腐工藝技術，在施工中應大力推廣和技術的提高。

『關鍵詞』性能要求、施工程序、質量控制

聚乙烯三層結構防護層又稱三層PE，它的全稱為熔結環氧/擠塑聚乙烯結構防護層，結構由以下三層組成：底層為熔結環氧；中間層為膠粘劑；面層為擠塑聚乙烯。在三層結構中，環氧底漆的主要作用是：形成連續的涂膜，與鋼管表面直接粘結，具有很好的耐化學腐蝕性和抗陰極剝離性能。中間層通常為共聚物粘結劑，其主要成分是聚烯烴，目前廣泛采用的是乙烯基共聚物膠粘劑。共聚物膠粘劑的極性部分官能團與環氧底漆的環氧基團可以反應生成氫鍵或化學鍵，使中間層與底層形成良好的粘結。聚乙烯面層的主要作用是起機械保護與防腐作用，與傳統的二層結構聚乙烯防腐層具有同樣的作用。三層結構聚乙烯防腐層綜合了環氧涂層和擠壓聚乙烯兩種防腐層的優良性質，將環氧涂層的界面特性和耐化學特性，與擠壓聚乙烯防腐層的機械保護特性等優點結合起來，從而顯著改善了各自的性能。因此作為埋地管線的外防護層是非常優越的。據有關資料介紹，三層PE可使埋地管道的壽命達到50年

原材料要求

防腐層原材料應包裝完好，并考慮儲存期防潮。并存放在陰涼、干燥處，嚴謹受潮；防止日光直射，并隔絕火源，遠離熱源。包裝上至少包括的信息是：生產廠家、原材料型號、批號、生產日期、有效期、搬運、存放等要求。包裝破損或標識不全的產品業主有權拒收。對每種牌（型）號的環氧粉末、膠粘劑和聚乙烯專用料，在使用前均應由通過國家計量認證的檢驗機構按國標版標準和招標文件中技術規格書規定的相應性能項目進行檢驗，性能達不到招標文件中技術規格書要求的不能使用。

性能要求

1、環氧粉末

環氧粉末及其涂層的性能指標應符合表2和表3的規定。并對每一生產批次（不超過20t）環氧粉末按表2和表3的規定進行質量復檢。

表2 環氧粉末的性能指標

序號項 目性 能 指 標試驗方法

1粒徑分布（%）150μm篩上粉末≤3.0

250μm篩上粉末≤0.2GB/T6554

2揮發份（%）≤0.6GB/T6554

3密度（g/cm3）1.3-1.5GB/T4472

4膠化時間（200℃）（s）≥12且符合廠家給定值的±20%GB/T6554

5固化時間（200℃）（min）≤3GB/T23257附錄A

6熱特性（△H）（J/g）

Tg2（℃）≥45

≥95GB/T23257附錄B

表3 環氧涂層的性能指標

序號項 目性 能 指 標試驗方法

1附著力（級）≤2GB/T23257附錄C

2陰極剝離（65℃，48h） （mm）≤8GB/T23257附錄D

3陰極剝離（65℃，30d） （mm） ≤15GB/T23257附錄D

4抗彎曲（-20℃，2.5°）無裂紋GB/T23257附錄E

注：實驗室噴涂試件的涂層厚度應為300-400μm。

2 聚乙烯專用料性能

聚乙烯專用料的性能指標應符合表5的規定。并對每一生產批次（不超過500t）聚乙烯專用料進行質量復檢。聚乙烯專用料的性能指標至少應符合表5中第1、2、3、4、5項的規定，對其它性能指標有懷疑時亦可進行復驗。

表5 聚乙烯專用料的性能指標

序號項目性能指標試驗方法

1密度（g/cm3）0.940～0.960GB/T4472

2熔體流動速率（190℃，2.16kg）（g/10min）≥0.15GB/T3682

3碳黑含量（%）≥2.0GB/T13021

4含水率（%）≤0.1HG/T2751-1996

5氧化誘導期（min）（220℃）≥30附錄F

6耐熱老化（100℃，2400h 或100℃，4800h）（%）a≤351）GB/T3682

a 耐熱老化指標為試驗前與試驗后的熔體流動速率偏差；

常溫型，試驗條件：100℃，2400h；高溫型試驗條件：100℃，4800h。

三層PE工藝流程

1、對鋼管進行清理，在防腐層途敷前，先清除鋼管表面的油脂和污垢等附著物。

2、鋼管外表面噴砂除銹，為了保證相應的除銹等級和生產的能力，應使用大型噴砂機械和噴砂設備，管道表面清潔度應達到Sa2.5級的要求，噴砂后達不到要求的應重新進行噴砂除銹或單獨堆放。

3、鋼管表面微塵處理，采用鋼絲刷及真空抽吸，清除拋丸除銹后鋼管表面的一些微小粉塵，以便于提高涂層的附著力。

4、鋼管無污染中頻感應電加熱，將管體加熱至200-230℃，滿足涂敷層溫度的需要。

5、環氧底漆噴涂，機械和人工噴涂均可，著粉率高，噴涂均勻，能夠符合設計要求的噴涂質量。

6、切口，根據要求，管體兩端要求100mm的預留段，因而涂敷前須按預留段寬度貼紙，涂敷后用人工切斷方式切開兩管段間的連續涂層并剝去預留段貼紙及涂層。

7、端頭打磨，切去鋼管兩端預留段的涂層后，還需將預留段打磨干凈，便于補口時與補口帶更好地結合。端口打磨由磨光機、內磨機、人工修復。

三層PE防腐質量和控制

1、鋼管驗收

業主提供的裸管在接收時應按標準規范進行驗收，其內容包括：管徑、壁厚、管號；廠家出廠合格證；有無缺陷。有疵點的鋼管應剔除或予以處理。

2、鋼管預熱

鋼管表面溫度至少高于露點溫度3℃。

為保證鋼管表面除銹質量和環氧底漆噴涂質量，鋼管在環氧底漆噴涂之前要進行表面預熱，其預熱溫度40-60℃。

每1小時檢查鋼管表面的溫度，最高不超過60℃。

3、鋼管表面噴砂除銹

表面噴砂除銹處理后的鋼管應逐根進行表面清潔度質量檢驗，質檢員應按下列要求檢查鋼管質量：

表面預處理后鋼管表面的清潔度應達到GB/T 8923中規定的 Sa2.5級的要求；

鋼管表面的灰塵度應不低于GB/T 18570.3標準規定的2級。

4、環氧底漆、膠粘劑及聚乙烯的涂敷

4.1、環氧底漆涂敷控制

環氧底漆采用管道加熱后進行涂刷，底漆涂刷應全部覆蓋管道表面。

隨時檢測環氧底漆涂刷質量，外觀應平整，色澤均勻，無氣泡、無開裂縮孔。

膠粘劑涂敷前應每小時目測一次環氧底漆涂刷的是否穩定。

4.2、膠粘劑涂敷控制

膠粘劑涂敷應在環氧底漆膠化過程中進行。

隨時檢查膠粘劑涂敷質量，外觀應無氣孔、無氣泡。

用紅外線測溫儀檢測鋼管表面溫度。

檢查涂層的搭接狀況，搭接長度10-15mm。

4.3、聚乙烯帶涂敷控制

聚乙烯帶必須在規定的時間限度內涂敷在膠粘劑層上，也必須滿足聚乙烯帶性能規定的時間和溫度。層與層之間的搭接寬度為50mm。

必須確保搭接部分的聚乙烯帶及焊縫兩側的聚乙烯帶完全輥壓密實，避免防腐層產生氣泡。

涂敷層外觀應平整光滑，色澤均勻，無暗泡、氣泡、麻點、皺褶和裂紋。

檢查聚乙烯表面是否壓實，密切注意焊道位置的處理情況，嚴防氣泡產生。

防腐層總厚度要符合設計要求和規范的規定，焊縫部位防腐層厚度不小于規定值的70%。

5、涂敷層冷卻控制

涂層外觀無水激點。

保持涂層內外冷卻平衡，嚴防裂痕。

冷卻后涂層溫度不大于60℃。

防腐質量檢驗

1、鋼管表面灰塵度檢查按GB/T18570.3規定的方法進行表面灰塵度評定，表面灰塵度不應低于2級。

2、必須對涂敷過程中的鋼管加熱溫度進行連續監測，鋼管的加熱溫度等工藝參數必須符合規定的參數。

3、防腐層外觀應逐根目測檢查。熱收縮帶層表面必須平滑， 無暗泡、無麻點、無皺折、無裂紋，色澤應均勻，防腐管端應無翹邊。

4、厚度檢驗：涂敷結束的熱收縮帶層厚度應達到標準及業主規定的厚度。

5、粘接力檢驗：粘接力檢測是一種破壞性的檢測，正常生產時通過抽測剝離強度來檢驗粘接力的質量。

6、拉伸強度和斷裂伸長度檢驗：按GB/T1040.2檢驗其拉伸強度和斷裂伸長率，結果應符合規范的規定。若不合格，可再截取一次樣品，若仍不合格，則該批防腐管為不合格品。

結束語

目前，三層PE防腐技術在國際上被認為是最先進的管道外防腐技術。三層PE已率先在石油天然氣系統得到應用，我國已建成的天然氣管道及輸油管道，工程西氣東輸管道均采用了三層PE外防腐涂層。它已成為今后管道外防腐層的發展方向。