长输管线环氧粉末防腐技术

马键

摘要：长输管线的防腐一般采用环氧粉末防腐技术，其中熔结环氧粉末防腐施工则采用自动化生产线取代手工作业，适用于大口径、长距离管道建设防腐处理。长输管线防腐技术主要采用双层熔结环氧粉末防腐技术。

关键词：长输管线、环氧粉末、防腐

中图分类号：P755.3文献标识码：A 文章编号：

一、绪论

熔结环氧粉末防腐施工采用自动化生产线取代手工作业，适用于对口径较大、距离较长的管道建设工程中管线的防腐处理。本文将对其概念及优点进行论述。

一、双层熔结环氧粉末防腐技术概念

熔结环氧粉末通常分为两种，即单层和双层，针对单层熔结环氧粉末防腐层存在的耐机械撞击能力较弱、防水性较差的问题，美国防腐公司研究了大量防腐层的材料、结构及施工工艺，提出了改性环氧粉末材料的技术思路，建立了双层熔结环氧粉末防腐体系，其概念是指采用标准单层熔结环氧粉末作为底涂层，采用改性的熔结环氧粉末作为外防护层。这样一来，使防腐层的机械性能得以显著提升，大大增强了防腐层的高温抗渗透性、耐高温性能和抗冲击力，此外，还保留了单层熔结环氧粉末防腐层与阴极保护的相容性能，避免了阴极保护屏蔽的产生。双层熔结环氧粉末防腐体系整体防腐层的厚度在525~1000um之间，最高使用温度达115℃，可适用于各种管径的钢管、弯头、异型件及补口等防腐要求。

双层熔结环氧粉末防腐体系采用的涂覆工艺和标准熔结环氧粉末喷涂工艺基本相同，仅在喷粉室和喷枪的布置上有所变化，不需增加复杂的设备。喷粉室喷枪的布置形式有双喷粉室和整体喷粉室两种，它们都用于双层熔结环氧粉末防腐体系的涂覆。经试验室检测和现场应用试验证明，应用于长输管道的双层熔结环氧粉末防腐体系综合性能比单层环氧粉末防腐层更加优良，具有很高的性价比，而且，还具有有效使用寿命更长，维护费用较低，多防腐层类型等特点，能够根据不同需要针对性地选择其类型，不同管道建设都能够采用，尤其是需要在穿越和山区进行施工，能够抵抗化学腐蚀性强的土壤的腐蚀，对温度及适用管径适应范围大，对各种异型件都能适用，在现场施工时，有比较成熟的补口施工、补伤等工艺，质量控制比较容易，耐划伤性能优越，抗冲击性能甚至能与三层PE防腐结构不相上下等，该体系具有较强的粘结性能和较好的抗水渗透性，已大量应用于长输管线工程中。

二、双层熔结环氧粉末的优点

1、生产工艺自动化程度高

生产时，采用一次性完成涂覆，是环氧粉末防腐涂料的每个粉末颗粒都能够熔融结合，使所有组成成分能够均匀结合，保证涂覆过程中和涂料成膜后的涂层具有连续稳定的均匀性。而且，其涂装过程不会产生三废污染。

2、与钢材优良的粘结性能

在施工时，熔结环氧粉末防腐涂料能够熔融结合涂装，并且充分熔化流动，使其均匀覆盖钢管表面，和基体之间不存在空隙，达到完全结合。一般防腐涂层剪切粘结强度都在10MPa以下，而环氧粉末剪切粘结强度能够达到80MPa以上。除此之外，剪切粘结时能够产生化学反应，主要是环氧粉末树脂受热固化交联而成为连续的热固性聚合物，和钢管表面发生化学反应达到某种化学结合的效果。

3、具有较强的耐阴极剥离性能

作为衡量防腐涂层能否与阴极保护协调工作的关键指标之一，阴极剥离一般采取施加阴极保护电流，一段时间后，涂层能够剥离的面积(以半径计)来进行衡量。其他涂层剥离半径一般大于10mm，而环氧粉末涂层的小于8mm。由于熔结环氧防腐涂层具有这种热固性交联分子结构特点和与钢管之间的某种程度的化学键结合特质，使它作为防腐涂层体系具有绝佳的性能。

4、具有较强的抗冲击能力

环氧粉末涂层质地较为坚硬，能够与金属材料牢固粘结，抗冲击力高达10J，一般涂层几乎达不到这种要求。这就使熔结环氧防腐涂层能够达到钢管在不同作业环境条件下，堆放、运输、排管时对挤压、撞击、磨擦、弯曲等机械性能的要求。

5、具有较好的耐温性能

环氧粉末涂层是现阶段使用的各种防腐涂层中，耐温性能最好的一种，其耐操作性温度高达40～110℃。而且，熔结环氧防腐涂层技术包含的补口方法，具有简便可行、性能优良，和能够与管体防腐相容的优良性能。

6、具有较好的耐环境能力

熔结环氧防腐涂层可达到管线运行时所处各种埋地、架空、水下等环境中对耐腐蚀、耐老化以及管线运行时所处各种环境中对耐物理应力、耐生物侵蚀、耐植物根系穿透的要求。

三、双层熔结环氧粉末防腐技术

1、双层环氧粉末防腐生产线的涂敷工艺

双层熔结环氧粉末外防腐生产线的涂敷工艺流程如下：

主要工序简要说明：

（1）前处理

对弯管要进行逐根目测，要对外观和尺寸偏差达不到钢管标准予以剔除；采用丙酮等有机溶剂对有油污的弯管表面进行清理；经海运来的弯头，经测定氯化盐含量超20mg/m2的，要用高压淡水进行冲洗。

（2）抛丸除锈

弯管在环型传输线上行走进入清理室进行表面抛丸除锈。

（3）除锈后检测处理

第一步要进行目测，修整或剔除有疵点的钢管。还要依照规定的检测频率采用锚纹测量仪对锚纹深度进行检测，最后，按照照片或等级比较样块对除锈等级进行检验。

（4）预热

使用中频线圈对弯管表面进行加热，直至达到涂料要求的温度。为对弯管表面温度准确控制，要采用测温仪对其连续测量。

（5）喷涂

喷涂过程中，弯管在环型传输线上行走进入喷涂室进行涂敷，按照内层外层依次喷涂，并且保证外层喷涂要在内层胶化完成前进行。

（6）水冷却

必须保证涂层充分固化后再进行水冷却。

（7）在线检测

待弯管表面温度低于100℃时，采取火花检漏仪针对全部涂层进行漏点检测，还要在漏点部位标记，待下线后依相关标准进行修补。

2、双层熔结环氧粉末防腐生产线的主要结构特点

弯管传输装置、抛丸除锈装置、喷涂装置及加热装置等构成了双层熔结环氧粉末防腐生产线。平面布置图见图1和图2。

生产线主要结构特点：

（1）传输线

使用圆环型弯管传输线，根据需要调节传动速度，在传动轮和内侧靠轮同时作用时，确保不同角度弯管都能够在传输线稳定运行。

（2）抛丸除锈装置

该装置使用了与直管生产线几乎相同的抛丸除锈方法，由于多个抛丸器在弯管圆周方向的均匀分布，对表面处理质量能够有效保证。

（3）加热装置

因为加热器随着弯管的行走径向随动，对不同弯曲角度弯管的防腐处理都能够适用。

（4）喷涂系统

该系统中，喷粉架随弯管的行走作径向摆动，对不同弯曲角度弯管的防腐处理均能适用。由于喷粉枪依弯管圆周方向的分布均匀，按照电机驱动依管体圆周方向做均匀摆动，从而对涂层的连续性以及厚度均匀性加以保证。而且，涂层厚度能够在300～1200 µm范围内根据不同需要加以调节。

3、生产线的技术关键、技术指标

（1）在实际生产中，生产线的技术关键主要由以下几点：第一，涂层厚度的均匀性要有效保证，由于弯管结构具有特殊性，导致施工不易对涂层厚度的均匀性进行保证，从而使涂敷双层粉末的难度增大。所以要提前采用工艺试验分别对内、外层涂层厚度进行调试，研究出合理的工艺参数后方能正式生产。第二，要使内、外涂层能够有机结合。内、外涂层的有机结合决定了涂层整体防腐性能的好坏。而且能够避免内、外层的剥离。所以必须准确把握内、外层的喷涂时间差，保证内外涂层能够有机结合。第三，控制好固化温度和时间，

涂层的各项性能指标很大程度上受固化温度和时间影响，在此，必须加以准确控制。

（2）生产线各项性能主要技术指标

适用弯管管径：Φ≤1 200 mm；

表面除锈质量；近白级(Sa2.5)；

加热温度：230～250℃；

涂层厚度；300～l 200μm(可根据需要加以调整)；

生产速度：250～350 mm／min

适用弯管角度：10o～90o。

四、结语

双层熔结环氧粉末防腐体系，以其优异的性能和较低的成本，受到长输管道工程界的高度重视，被作为超强防腐手段应用到长输管道工程的特殊地段，成为长输管道外防腐领域最先进的技术手段。随着成本的不断降低，该体系在国内外必将获得更加广泛的推广应用。

参考文献：

[1] 张瑛 等:《弯管双层环氧粉末在西气东输工程中的应用》,全国油气储运技术交流研讨会 ，2002

[2] 杨晓鸿：《天然气管道双层熔结环氧粉末防腐体系的应用》，《油气储运》，2005

[3] 靳海军：《熔结环氧粉末内外涂覆技术的应用》，《中国煤炭》， 2007

[4] 刘小利:《钢质热煨弯管的环氧粉末+聚丙烯胶带涂层防腐结构施工技术》，《石油工程建设》，2011

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。