管道防腐保温技术综述

管道防腐保温技术综述

王晴

江苏省汉华安装工程有限公司

摘要：现在管道防腐保温材料主要向着硬质及高性能发展着,防腐的设计主要是采用阴极保护及涂层防腐来进行双层保护,保温的设计则是在追求严密性的同时,倡导经济保温厚度,我国的管道防腐保温技术与国外相比,还存在着一定的差距。

关键词：管道防腐；保温技术

1管道保温防腐的技术简要

最初管道保温材料大多是由矿渣棉、硅藻土、石棉灰等组成，但是这些材料的吸水性能、保温效果都不是很理想，经过几十年的研究发展，石油管道设备开始采用新式保温材料，如硬质聚氨酯泡沫塑料，由于其具有保温效果好、密度低、施工工艺简单等，能够有效降低管道内介质的凝结提高输送效率，广泛应用于石油化工行业；由于埋地管线的实际保温效果主要取决于保温材料的防水性能，虽然新型硬质聚氨酯泡沫塑料吸水性较差，但是长时间被浸泡在一定水压的环境中也会吸水，使得保温层被腐蚀失去保温效果，需对其进行防腐保护，一般采用各种防腐材料对其防护。本文主要分析防腐措施产生的典型腐蚀现象及原因，对各防腐材料的性能及优缺点进行了比较。下面就对保温防腐措施出现的失效问题及施工预防措施作简要技术综述。

2硬质聚氨酯泡沫塑料保温措施

2.1硬质聚氨酯泡沫塑料保温防腐层结构管道的防腐保温对管道的安全经济运行起到至关重要的作用，硬质聚氨酯泡沫塑料保温防腐层俗称夹克保温管[1]，由防护层-保温层-防腐层组成，由于其具有优良的防腐保温功能，且各防护层厚度均有专门的规定要求，夹克保温管因其自身的特性，目前被广泛应用于石油化工管道设备当中。

2.2硬质聚氨酯泡沫塑料保温防腐层结构失效原因分析

1）第三方破坏

第三方破坏一般为人为破坏和机械破坏。人为破坏主要是由于管道埋置较浅，耕犁划伤以及发生管道裸露现象造成人为损伤，同时凿孔盗油一般也较常见。而机械破坏通常是在运输、装卸载过程中发生碰撞使得保温层破坏，同时在施工时用力过猛也会造成损伤。

2）施工质量差

由施工造成的失效主要包括三方面因素。工厂预制过程中质量管理把关不严，使得保温层在预制过程中形成穿孔或是留下缺陷，加之施工不当可能会造成保温层的损伤，给管道安全运行留下隐患。防腐保温层的补伤补口需按程序严格操作，如补口处表面存在杂质、氧化层去除不净等原因，会使得补口处的粘结不够密实，达不到预期的效果，造成防腐保温层脱落。在管沟回填时要特别仔细，避免石块等坚硬物质直接碰触防腐保温层，否则会对其造成破坏使其失效。

3）自然环境造成的破坏

长期在地下埋置的保温层会在防护层破坏的情况下，会在一定水压力的作用下吸收水分，从而造成分解，使其保温效果大打折扣。同时对于跨越悬空的管道设备，由于自然风化作用保温层的老化现象会更严重。国外管道保护措施一般实行的是强制电流法，而我国普遍采用牺牲阳极法，在土管交界处保护措施薄弱，易发生微电池腐蚀[2]。

2.3预防硬质聚氨酯泡沫塑料保温防腐层失效对策

1）严把硬质聚氨酯泡沫塑料质量关，使其的质量能够满足管道设备的工程实际需要，避免产品出现缺陷，从源头上切断失效来源。其次要保证管道表面的预制质量，在预制之前，要先清理干净钢管表面的油污、杂质等附着物，随后进行喷漆除锈保证管道与保温防腐层之间具有足够的粘结力，避免产生脱落和开裂事故。

2）控制好管线开挖和回填质量。管沟开挖要按图纸严格执行，开挖前要研究管线途径的地质条件等，对于特殊地段如石方段、高寒地区、水位较高地区应根据具体情况制定合理的施工计划，保证施工顺利进行，保证管线的挖方深度管道的埋置深度，同时回填土时要避免石块等坚硬物质接触防腐保温层，同时使得回填土的密实程度与周围环境排水等级相适应。

3）减少第三方破坏行为的发生，由于管道埋设毗邻居民的活动，可能会对保温层造成意外损伤，因此需对毗邻居民加强宣传教育，加强他们的保护防范意识，同时在施工时也要加强施工人员的教育，减少机械破坏的发生。在进行补口补伤操作时，应按相应的程序进行，不能为贪图方便而省略有关步骤，发现表面施工不合格者应及时返工，防止应补口带粘结应力小造成的开裂，使得保温层浸水造成管道腐蚀。

3防腐保温结构及材料选择

3.1防腐保温层结构

1）埋地钢制管道防腐保温层是由防腐层-保温层-防护层组成的复合结构。防腐层是指防腐涂料或具有防腐性能的热熔胶层；保温层是指泡沫塑料层；防护层是指聚乙烯塑料层。

2）防腐层材料及厚度由设计确定,但厚度不应小于80Lm。

3）保温层厚度应采用经济厚度计算确定,但不应小于25mm。

4）防护层厚度应根据管径及施工工艺确定,但不应小于112mm。

3.2常用油(气)管道敷设方式及保温结构

油气管道敷设方式通常采用架空、管沟及直埋敷设。根据敷设方式的不同,所采用的保温及外护层材料亦不同,现分述如下:

1）直埋敷设。当温度小于100e时,钢管经除锈后,进行钢管表面防腐,其防腐材料要求较高,目前广泛采用的涂料有氰凝、TO树脂及其它聚氨脂或树脂类涂料。保温材料采用较多的为聚氨脂硬质泡沫塑料,保温厚度一般为30~40mm。保护层多为三油四布(沥青玻璃布)、环氧树脂玻璃钢、TO树脂玻璃钢,长输干线管道采用高密度聚乙烯夹克外护层。

当温度大于100e时,通常在钢管及聚氨脂泡沫塑料之间加一层硅制品(如微孔硅酸钙),但这也仅适用于短距离及站场内部管道。

2）管沟敷设。该种敷设方式广泛用于站内管道或跨越管段。钢管除锈后,刷防锈涂料,保温材料常采用水泥珍珠岩、微孔硅酸钙、复合硅酸铝及岩棉或矿渣棉制品等。再经捆轧固定后加外护层。外护层常采用沥青油毡玻璃布结构、沥青玻璃布或环氧煤沥青玻璃布结构等。

3）架空敷设。该种敷设方式仅适用于站场管道。钢管除锈后刷防锈涂料。保温材料常采用容重较轻的岩棉制品、矿渣棉制品、复合硅酸盐材料及制品等。保温层经捆轧固定后进行外防护。防护层采用较多的为镀锌铁皮、铝合金板,近年来铝箔玻璃钢也被广泛应用。

当输送高粘度介质时(如原油、重油),根据工艺要求亦采用保温加伴热结构,即在保温层与钢管之间布置蒸汽或热水伴热管或采用电热带。

4防腐材料技术分析

4.1防腐技术发展概述

长距离输送管道因土壤条件不同会发生不同程度的腐蚀，通过对管外涂覆各种防腐剂可对管道进行有效的防腐保护。我国管道防腐技术也经历了由低端到高端的发展历程。由最初的石油沥青防腐材料过渡到夹克、环氧粉末等防腐材料，如今新型熔结环氧粉末以及三层聚乙烯等防腐材料已逐渐得到了广泛的应用。但其仍具有自身无法克服的缺陷，如自身机械强度不足等，通过对其进行改性处理，可得到一种由熔结环氧粉末和聚烯烃组成的称为“粗糙防腐层”的防腐剂。

4.2防腐层性能及技术评价

1）熔结环氧粉末防腐层

附着力极好，但由于涂层较薄抗机械冲击性能一般，吸水性较好。单层熔结环氧粉末对温服的升高比较敏感，其性能有不同程度的下降，双层熔结环氧粉末对温度的敏感性较低，在较高温度下仍能保持良好的性能。但是相对而言造价昂贵，推广普及率不高，需改进生产工艺降低成本[3]。

2）三层聚乙烯防腐层

相对较厚，能够抵抗较高的冲击性，具有较低的吸水性，同时对温度不敏感，在水中浸泡仍能够发挥良好的工作性能。但是缺点是一旦产生开裂，容易屏蔽电流，影响阴极保护的效果，同时防腐材料与补口材料不相融，难以补口。

3）我国防腐材料技术缺陷及展望

我国防腐材料发展时间较短，整体设计理念不是很完善，需加强同国际间的合作，逐渐缩短与其的差距，同时所选用的防腐材料品质较差，在材料生产工艺和研究方面需加快脚步，赶超世界水平，最后防腐层补口技术是防腐层发挥功能的关键，而我国当前该技术相对落后，需加快技术研发进程，达到世界同列先进水平。

结语：随着我国经济的不断发展,在很多领域中都需要防腐保温性能好的管道来保驾护航,像石油管道、燃气管道等,这些领域的发展,对管道防腐保温技术提出了更高的要求,我国管道防腐保温效果已经得到了很大的提高,但仍然需要进一步地研究与开发,使其达到世界先进水平。

参考文献：

[1]李世超.浅谈国内外埋地集输管道防腐保温技术现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息,2011(33).

[2]向志雄.油气长输管道防腐保温优化设计[J].石油和化工设备,2010(10).