石油化工裝置埋地管道的防腐蝕

(中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003)

石油化工裝置內(nèi)的埋地管道主要有循環(huán)水管道(包含循環(huán)給水管道、循環(huán)回水管道)、消防水管道、生活水管道、工藝廢液管道、生產(chǎn)污水管道和雨水管道等。考慮到經(jīng)濟性和現(xiàn)場施工的方便性，這些埋地管道材質(zhì)大多選用碳鋼材料。埋地管道的腐蝕情況不能直接觀察到, 發(fā)生破壞和失效引起泄漏等情況時不容易及時發(fā)現(xiàn)且不便維修,所以,埋地管道的防腐蝕一直是管道工程中的重要環(huán)節(jié)[1]。埋地管道的腐蝕分為內(nèi)部腐蝕和外部腐蝕。管道內(nèi)部腐蝕主要是由管道內(nèi)部介質(zhì)引起的腐蝕，一般通過合適的選材和內(nèi)部防腐蝕涂層來解決;管道外部的腐蝕主要是土壤等環(huán)境腐蝕，大多采用增加外防腐層來解決。采用防腐層使鋼管與土壤等腐蝕環(huán)境隔絕是埋地管道防腐蝕的基本方法[2]。

1 鋼管防腐蝕等級

埋地管道在土壤中的腐蝕主要包含電化學(xué)腐蝕、雜散電流腐蝕和微生物腐蝕。影響土壤對鋼管腐蝕程度的因素較為復(fù)雜，主要有以下幾個因素：土壤的性質(zhì)、濕度、透氣性、鹽含量、pH值以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，土壤對鋼材表面腐蝕程度分類如下[3]：

(1)土壤腐蝕性程度及防腐蝕等級的分級見表1；

(2)當(dāng)表1中土壤腐蝕指標(biāo)的任何一項超過規(guī)定值時，防腐蝕等級應(yīng)提高一級；

(3)埋地管道穿越鐵路、道路或溝渠的穿越處及改變埋設(shè)深度時的彎管處，防腐蝕等級應(yīng)為特加強級。

表1 土壤腐蝕性程度及防腐蝕等級

為抑制土壤腐蝕，在管道外壁包覆防腐層是最常用的方法。通常情況下，外防腐層材料應(yīng)滿足以下要求：

(1)防腐層材料與鋼管表面應(yīng)有良好的粘接力；

(2)良好的化學(xué)穩(wěn)定性，包括良好的防潮、防水性能和在酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)作用下不失效；

(3)絕緣性能好，絕緣電阻高；

(4)良好的綜合力學(xué)性能，包括機械強度高、耐磨性好、抗沖擊性好和耐彎曲性優(yōu)良等；

(5)優(yōu)良的耐老化性能和耐候性；

(6)便于施工以及良好的經(jīng)濟性。

2 埋地管道常用的外防腐層

目前石油化工裝置埋地管道常用的外防腐層材料主要有以下幾種：環(huán)氧煤瀝青、聚烯烴膠粘帶和擠壓聚乙烯等。

2.1 環(huán)氧煤瀝青

環(huán)氧煤瀝青防腐蝕涂料是以環(huán)氧樹脂和煤瀝青為基料，再加上填料、顏料和稀釋劑等合成的雙組分防腐蝕涂料[4]，使用前應(yīng)按涂料供應(yīng)商要求的配比進行混合并攪拌均勻。石油化工裝置埋地管道環(huán)氧煤瀝青防腐層結(jié)構(gòu)及厚度見表2[5]。

表2 防腐層結(jié)構(gòu)及厚度

注：環(huán)氧煤瀝青涂料的底漆和面漆可為“底面合一”型涂料。

環(huán)氧煤瀝青涂料綜合了煤焦瀝青和環(huán)氧樹脂的特點，具有施工簡便、價格低廉、附著力強、涂層致密、絕緣性能好、耐腐蝕性能好、機械強度高及耐磨性能好等優(yōu)點，在石油化工裝置埋地管道中大量使用。但環(huán)氧煤瀝青涂層抗沖擊性能較差，因此在裝卸、運輸及施工中應(yīng)注意保護，以免損壞防腐層。另外,環(huán)氧煤瀝青固化、實干時間較長，造成施工周期長，不適用于緊急情況下埋地管道的防腐蝕。

2.2 聚烯烴膠粘帶

常用的聚烯烴膠粘帶防腐層有聚乙烯膠粘帶防腐層和聚丙烯膠粘帶防腐層兩種。聚乙烯膠粘帶防腐層一般由底漆、內(nèi)帶和外保護帶組成;聚丙烯膠粘帶防腐層一般由底漆和厚膠型聚丙烯膠粘帶組成。石油化工裝置埋地管道聚烯烴膠粘帶防腐層的等級和厚度見表3[6]。

表3 聚烯烴膠粘帶防腐層等級和厚度

聚烯烴膠粘帶防腐層施工方便,施工操作環(huán)境較好。該防腐層絕緣性能、耐沖擊性能好,吸水率低且價格適中,但其機械強度低、耐老化性能差。適用于工期較短情況下的局部防腐蝕、檢修防腐蝕以及管徑較小的管道防腐蝕。

2.3 擠壓聚乙烯防腐層

常用的擠壓聚乙烯防腐層有兩層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)兩種。兩層結(jié)構(gòu)由膠粘劑底層和聚乙烯外層組成，三層結(jié)構(gòu)一般由環(huán)氧粉末底層、膠粘劑中間層和聚乙烯外層組成。石油化工裝置埋地管道一般選用三層結(jié)構(gòu)，俗稱3PE結(jié)構(gòu)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防腐層等級和厚度見表4[7]。

表4 擠壓聚乙烯防腐層的厚度

注：環(huán)氧涂層不適用于兩層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層。

3PE結(jié)構(gòu)擠壓聚乙烯防腐層的防腐蝕效果優(yōu)良，其絕緣性能、綜合力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性等方面均非常優(yōu)良，缺點是必須在固定地點或工廠加工預(yù)制，且價格較高。

3 防腐層選擇和施工中的注意事項

3.1 正確選擇防腐層材料和防腐蝕等級

應(yīng)根據(jù)管道內(nèi)介質(zhì)的溫度、土壤腐蝕性程度、管道建設(shè)環(huán)境和管道設(shè)計壽命等選用合適的防腐層材料和防腐蝕等級。

3.2 嚴格控制原材料質(zhì)量

應(yīng)選用技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定、信譽好的產(chǎn)品，同時應(yīng)注意原材料的保管，避免原材料變質(zhì)、損壞或受到污染而影響防腐層性能。

3.3 注重施工細節(jié)管理

3.3.1 鋼管表面狀態(tài)

鋼管表面的除銹質(zhì)量直接影響防腐層與鋼管表面的粘接力。為減少人為因素影響，應(yīng)盡可能采用噴射或拋射除銹代替手工或動力工具除銹。鋼管表面除銹與防腐蝕處理之間的時間間隔不宜過長，以防止鋼管表面受潮或被污染。如果時間間隔過長應(yīng)重新進行表面處理。

3.3.2 氣候環(huán)境

防腐蝕施工時的環(huán)境溫度及濕度也會對防腐層質(zhì)量造成影響，因此在溫度過低、雨雪天氣或風(fēng)沙過大時，如果沒有防護措施，不應(yīng)進行現(xiàn)場防腐蝕施工。

3.3.3 施工工藝

應(yīng)嚴格按照規(guī)范和施工說明書的要求進行施工，避免偷工減料和野蠻施工。

3.3.4 儲存、吊裝、安放和回填

完成防腐層施工的鋼管在搬運、吊裝、儲存、下溝和回填過程中應(yīng)注意避免損壞防腐層。應(yīng)選擇適宜的吊裝運輸工具、運輸方式、保護措施及擺放方式等。長期存儲時，應(yīng)避免暴曬和雨淋，防止防腐層老化和性能衰變。下溝回填時應(yīng)采取保護措施，防止因管道撞擊溝壁和硬物造成其防腐層損傷。

3.3.5 補口質(zhì)量

由于現(xiàn)場條件限制，埋地管道現(xiàn)場安裝時焊縫的防腐層補口往往成為管道防腐蝕的薄弱點，從而影響管道整體的防腐蝕質(zhì)量。應(yīng)選用與主管防腐層材料相容的補口材料，補口處防腐蝕等級不應(yīng)低于主管防腐蝕等級；鋼管表面的處理質(zhì)量原則上應(yīng)與主管相同，并應(yīng)清除焊縫表面的焊渣、毛刺等尖銳部分，以免刺傷防腐層。

4 結(jié) 語

采用環(huán)氧煤瀝青、聚烯烴膠粘帶、擠壓聚乙烯防腐層防腐蝕是目前石油化工裝置埋地管道最常用的防腐蝕方式。應(yīng)根據(jù)土壤腐蝕程度、操作工況、設(shè)計壽命等選用合適的防腐蝕材料和防腐蝕等級；嚴格控制材料質(zhì)量、施工質(zhì)量，特別要注意施工過程細節(jié)的控制，從而保證埋地管道的防腐蝕質(zhì)量，提高管道系統(tǒng)使用壽命。