鋼制管道3PE 防腐技術在施工中的應用探討

周 瑞，熊 偉，陳英杰

（南京巨龍鋼管有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

在實際應用過程中，鋼管通常受到環境、防腐效果、鋼管材料、施工工藝和實際應力條件等多種因素的影響，需不斷改善管道材料、焊接施工質量和防腐措施，并對金屬管道運行管理系統進行全面維護。在金屬管道的操作中，人為因素造成的損壞是主要因素，腐蝕是管道損壞的次要原因。原因是必須充分掌握應用于管道施工的3PE 防銹技術的安全性、適用性和經濟性。

目前，世界上許多國家的地下管道中使用的防腐涂料主要是石油瀝青、煤焦油搪瓷、擠出聚乙烯、PE 膠帶、熔融環氧樹脂（FBE）和復合涂料（包括3 層PE）。熔融環氧樹脂對鋼管的附著力最強，對各種環境腐蝕的抵抗力最強，并且在所有防銹涂料中對機械沖擊的抵抗力最強。由于涂層很薄（＜1 mm），尖銳物體的沖擊很小，因此在石材區域必須小心使用。為了克服上述缺點，已經開發了適用于特殊地質條件的3 層PE 結構，一種結合了環氧樹脂的負電極耐剝離性和聚乙烯的沖擊強度的復合結構。

1 3PE 防腐技術分析

3PE 防腐技術進入我國的時間可以追溯到1990 年代，它是一種先進的腐蝕防護技術，3PE 腐蝕防護技術可以同時結合環氧涂料和擠出聚乙烯等。兩個保護層的防腐蝕性能優勢在于環氧涂層不僅具有耐化學腐蝕性能和優異的界面性能，而且具有擠出聚乙烯防腐蝕涂層優異的機械保護性能，因此防腐蝕層具有出色的耐腐蝕性。可以看出，在埋管工藝中應用3PE 保護層效果非常好。根據檢查部門的調查，發現3PE 防腐涂料已應用于埋管保質期達到50 年。

目前我國主要使用的執行表標準為SY/T 0413—2002，3PE防腐技術是我國首先研究出來的，并掌握著核心技術。另外德國標準DIN 30670—1991，主要規定了使用的聚乙烯所需要的密度，而我國的現行標準規定的是中低密度的聚乙烯的使用，同時聚乙烯的密度也要保證在110 以上，3PE 防腐技術大幅度的提升了鋼管的防腐質量和使用性能，在各種高壓、高溫環境下同樣適用，耐腐蝕性較高。

2 施工技術要點

2.1 制定工藝規程

首先，在建造項目的第一個接縫之前，應創建接縫施工的APS（施工過程規范），并應根據施工過程規范進行過程資格測試（PQT）驗證，并且過程規范應由專業的分包團隊制定。接縫施工只能在項目技術人員審查后才能實施。規定的內容應結合熱縮套管（帶）的使用說明書和設計圖紙的有關要求，并參照相同型號、壁厚的鋼管進行工藝驗證，可用于后續維修工作。

2.2 嚴格檢查進場材料

熱縮套管的入口必須與其他建筑材料和組件的入口相同，并且必須進行相關檢查。現場物料接收器和測試人員應檢查熱縮套管，根據需要進行目視檢查，以確保產品的邊緣平整，無毛刺，與管道的外徑相匹配，熱縮套管的表面光滑且無氣泡，尤其是厚度符合設計和規格要求并檢查3 個不同的證書，無論是否完整，是否有工廠檢查報告，都可以在上級主管部門審核批準后使用，并根據需要提交材料進行審核。

2.3 嚴格的施工質量控制

焊接必須由擁有焊工證書的人員操作，在焊接證書許可的焊接范圍內以及證書的有效期內完成施工，等待焊縫自然冷卻后，根據設計和規格要求進行檢查。必須將其委托給合格的第三方。驗證焊縫后，要觀察焊縫周圍是否生銹。在驗證了焊渣等之后，進行匹配的環氧底漆的防腐工作，然后構造熱縮套管。

3 3PE 防腐結構的現場施工

3.1 3PE 防腐結構的原理及施工過程

3.1.1 3PE 防腐結構原理

3PE 增強防腐層的結構是底漆層、內部帶層（重疊為帶寬度的50～55 mm）和外部帶層（重疊為帶寬度的50～55 mm）。底層為熔融環氧粉末（100 mm），中間層為粘合劑（170～250 mm），防腐層的表層材料為2 mm 厚的聚乙烯，環氧底漆在其中的主要作用是將3 個防腐層連接在一起，防腐層使用的材料具有較強的使用性能，同時黏性較強，表層上的涂料與活化劑之間能夠發生化學反應，在高溫的烘烤下，兩者之間形成的化學鍵具有較強的穩定性，中間層的使用材料的主要成分為聚烯烴，聚烯烴的粘合性一般都很強，穩定性極高，不易發生氧化反應，因此防腐性較強。而底層的材料的主要成分為聚乙烯，與中間層能夠很好的銜接，對鋼管的防腐進一步的加強。

聚乙烯主表面層具有與傳統的兩層結構聚乙烯防腐蝕層相同的作用，其作用是起到機械保護和腐蝕保護作用；出廠時預制了帶有聚乙烯防腐蝕層的3PE 特殊增強型耐腐蝕鋼管，以防止腐蝕形成阻隔層，然后將其運輸到施工現場進行焊接。管件采用熱縮接頭施工方法以防止現場腐蝕。管道配件的腐蝕防護等級和性能不低于修補件腐蝕防護層的要求。用輻射交聯的熱縮套管方法處理管片。

3.1.2 制作防腐層時要求

（1）鋼管在進行表面預處理的時候，需要先進行預熱，預熱溫度達到40～60 ℃時，再開始清理鋼管表面的一些雜質，包括焊渣等。

（2）完成鋼管表面的預處理工作之后，還需要在4 h 之內完成鋼管的敷涂處理，在此之前的4 h，需要將預處理過后的鋼管表面進行除塵操作，主要是為了防止表面鋼管時間過長出現二次污染，以及再次出現生銹的情況，因此，表面預處一定要做好。

（3）在進行金屬管敷涂的時候，需要進行加熱，為了避免在加熱過程中出現污染，選擇加熱源時應該選用無污染的熱源。

（4）敷涂材料選用環氧粉末，涂抹時混合膠黏劑均勻涂抹到鋼管表面。

（5）鋼管表面需要進行密封處理，將膠帶纏繞之后，確保連接縫緊密壓實。

（6）進行敷涂之后，還需要進行降溫操作，將原先較高的溫度，減低至合適的溫度，一般合適的溫度為60 ℃左右。

（7）金屬管在完成防腐層敷涂之后，需要將一開始存在的聚乙烯層去除，并保留一部分，在金屬鋼管的頂部位置，預留100～159 mm 的聚乙烯敷涂層，主要是為了方便進行金屬管頂端進行可焊涂料的涂抹。

（8）鋼管完成一系列操作之后，需要防腐檢測，檢測方法一般采用火花檢漏儀。

3.2 3PE 防腐管道現場施工中的注意事項

一般防腐管道需要經過地下，不僅要注意地上管道的防腐施工，也要注意地下管道的防腐施工，地下管道出現問題之后的修理難度比地上管道高，因此也需要采取適當的保護措施，提升施工的安全性和質量。

（1）管道在運輸和安裝、起吊這個過程中需要專人進行指導，并制定科學的施工計劃，采取一定的安全保證措施。

（2）防腐在鋪設、鋪設和對準管道的過程中避免碰撞、工具刮擦和擠壓管道。

（3）貼片的質量對于防腐蝕管的使用壽命非常重要。在對管道進行修補之前，必須對修補的表面進行預處理以滿足GB/T 8923 的要求。在貼片的重疊部分上拋光聚乙烯層。當表面變粗糙時，使用火焰加熱器預熱修補區域。調整預熱溫度并根據產品手冊的要求進行修補。

為了滿足后期維護和修補的需求，在設置防腐層的時候，需要設置一定的角度，防腐層的端面角度應該小于30°，并注意聚乙烯層的保護。首先，將熱熔膠施加到鋼帶的表面，然后對與管材相同材料的聚乙烯薄板進行擠壓焊接或熱熔修復。切管后，必須將波紋管的鋼帶擠壓焊接或用與管相同材料的聚乙烯板密封，以防腐蝕，并嚴格按照SY/T 0413—2002 執行。

（4）在霜凍、結露、風沙等氣候條件下，不能進行現場腐蝕防護施工。

（5）鋼管地基最初直接埋在土壤中。當回填土壤或溝渠、池塘和淤泥區時，應進行地基處理。面對更復雜的地基條件，管道施工會坍塌，管道地基會拱起。應采用鋼板打樁、地基處理、管道下降、回填以及同時進行其他地基的計劃來解決管道地基的坍塌和拱形問題。

4 結束語

在為軟土地基建造鋼管時，應將管道的實際情況與軟土的特定土壤和水質充分結合起來，對軟土基礎進行合理處理，并可以充分利用3PE 腐蝕防護技術處理軟土。它在土壤管道的建設中發揮著最大的作用。填埋管道的質量不僅受到經濟損失的影響，還受到環境保護的影響。由于每個項目的實際情況不同，埋地鋼管的腐蝕也受許多因素的影響，例如建立防腐涂層的綜合評價方法，加強鋼管的表面處理，改善現場接頭的質量，合理地選擇管道厚度，將固定式和活動式防腐線結合起來。

3PE 管道防腐技術是一種比較成熟的管道防腐技術，是我國在石油管道運輸中廣泛使用的一項技術。與其他接頭材料相比，它更昂貴，并未廣泛用于給水和排水管道。與此相比，初期投資成本較高，但3PE 防腐鋼管具有很高的密封性能，長期運行可以大大節省能源，節約成本，保護環境；3PE 防腐鋼管具有較強的耐腐蝕性。它在低溫條件下具有優異的耐腐蝕性和抗沖擊性，PE 吸濕性低（＜0.01），同時具有較高的環氧強度和良好的熱熔彈性、高防腐蝕性和可靠性。結合鋼管的綜合土壤、水等腐蝕性條件，現場軟土地基處理，3PE 腐蝕防護技術更適合于臨港工業區等特殊地質條件。