防腐层补口失效问题分析

防腐层补口失效问题分析

毛俊辉

中国石化管道储运有限公司徐州市221008

摘要：要想确保埋地管道的稳定运行，必须要进行必要的腐蚀控制，防腐层的作用就是在一定程度上减轻埋地管道的腐蚀。对于管道外防腐施工而言，补口是确保管道防腐完整性的关键措施，但是它也是防腐层中质量最为脆弱的部分。只有在最严谨的质量控制体系下，才能进行管道自身防腐操作，补口工作则是在现场完成的，补口质量不如整个管道的质量，这也将导致补口的失效。补口失效一般由两个因素造成，一是原材料不佳，二是施工质量不达标。文章立足于本厂近年来站外系统管道工程防腐补口补伤暴露的一些问题，简要分析了管道腐蚀原理、补口补伤问题，同时还总结出了控制管道防腐补口补伤施工质量的几个要点，希望能为以后的研究提供参考。

关键词：油田管道工程；防腐问题；施工控制

1管道腐蚀的机理及原因

1.1管道腐蚀的机理

金属腐蚀涉及很多复杂的变化，第一个要考虑的就是环境介质的成分，各种微生物和各种理化性质的差异；然后就是金属材料的化学成分、表明状况的差异；除此之外，材料的受力情况，以及直流电干扰等都将影响金属的腐蚀。当金属出现电化学反应时，一般都是低电位部分失去电子，这时电极就变成了阳极；相应的，高电位部分会得到电子，那么也就变成了阴极，电子的流动自然也就形成了电流。在有氧气和水的前提下，Fe（OH）2就会反应形成水合氧化铁，也就是我们经常见到的铁锈，这是一种极为松软的东西，它会附着在钢铁表面，但是不能对钢铁起到保护作用，钢铁依旧会持续它的电化学反应。

1.2管道腐蚀的原因

管道腐蚀一般有两大种类，也是根据出现的位置而定的，也就是内壁和外壁两处。经过研究发现，内壁腐蚀是因为内部的物质是油气水等化学物质，他们本身就有很强的腐蚀性，长时间在管道内部就很容易出现腐蚀。而出现外壁腐蚀，通常是因为管道的防腐层破损或补口补伤不达标，由此导致的外壁和水、土等接触，由此出现了外壁面的腐蚀。

2热收缩带补口失效形式

2.1密封失效

常见为热熔胶与主体管道PE防腐蚀层及管体粘结不良两类。如果出现密封失效，那么环境中的腐蚀介质就会接触管道补口，这个时候聚乙烯层就能起到绝缘电阻作用，阴极保护这时候将无法实现，因为其上的电流不能经过聚乙烯层，由此也会导致补口金属发生腐蚀。

2.2底漆失效

此种失效主要是因为涂抹的底漆漆膜面不正规，有部分漆料掉落了下来，这样一来也就起不到防腐作用了。

3热收缩带补口失效原因及应对措施

在对热收缩带几大失效形式研究之后，可以发现这些失效出现的原因有：安装技术不对口、施工工艺不能满足工艺要求、制定的规章不够具体等。

3.1“湿膜”安装技术

在底漆干燥的角度上来看，热收缩带补口作业有两大安装工艺：湿膜法与干膜法。前者的具体操作就是在底漆涂完之后，马上展开热收缩补口，而干膜法则是在涂刷完成，同时实干检测之后，在展开热收缩补口。

3.2施工工艺

值得注意的是，现在的热收缩带补口作业基本的都是手工实现的，这就意味着工程的质量不仅会受到人为因素的影响，还会被施工环境左右，不管是哪个细节出现问题，都将导致补口的质量出现问题。尤其是烘烤温度这一点，现在使用的基本都是手工烘烤，这种模式不但操作困难，而且经常会出现加热不均匀的状况，特别是管底部，经常不能被有效加热，由于操作上的限制，使得加热不到位的问题时常发生。

3.3底漆厚度

底漆在热收缩带补VI体系中发挥着关键性作用，这是确保补口被腐蚀的终极手段，参考GB／T23257—2009可以发现，上面对底漆的规定是湿膜厚度在一百二十微米以上，但是实践证明这个厚度是不能有效防腐的。有鉴于此，很多施工单位在工程作业时，有意的提升了底漆的厚度，大部分将其升至到三百微米，在某些重点工程中，甚至要求要在五百微米以上。

3.4质量检测

根据GB／T23257—2009的相关规定，将对热收缩带补口的三大部分进行排检，他们分别是外观、漏点及黏结力。除了外观以外，其与两点都需要进行定量检查。值得注意的是漏电检测只是完整性的体现，尚不能确定密封性，同时，黏结力检测是有一定损坏的。检测抽取的样本比较少，一般只占容量的百分之一，基本上很难展示管线整体的补口质量。很多情况都是漏点检测能过，但是黏结力检测过不了。

4新型3LPE补口技术的应用

为了解决3LPE补口问题，研发人员设计了多种补口结构，以及使用了多个材料进行改良，这些技术在开挖过程中不断地被完善，为补口带来了新的解决方案。

4.1无溶剂液体环氧涂料补口技术

无溶剂液体环氧涂料补口，实质上就是借助刷涂或无气喷涂的方式，在补口处附上无溶剂液体环氧涂料，这样一来就有了一个牢固的防腐层。涂料和PE的交集一般在五十毫米左右，厚度不低于1.2mm，且不高于1.6mm。作业流程如下：第一步就是进行表面处理，这里的指标为粗糙度在Sa2．5以上；之后就是对补口区域进行密封，使用的材料为塑料膜，或者是胶带，这里需要注意的是，密封位置需要一定的空间，且密封要较好不能存在漏气；之后需要使用处理剂对表面进行清洁；然后在密封膜上开孔，孔口不能过大，之后加入气体处理剂；静置十分钟之后就可去除密封膜了；最后的环节就是涂装涂料。该项技术的核心就是对气体的处理，借助对PE层的极化来强化涂层与PE层的黏结力。

4.2无溶剂聚氨酯涂料补口技术

据了解，欧洲使用最多的就是无溶剂聚氨酯涂料补口技术，累积长度已经突破了一万公里。国内公司也在不久前引进了该技术，同时还针对性的进行了一些配套研究，现在已然有了一套完整的中石油标准。在施工流程上基本如下：第一步进行表面处理，粗糙度要超过Sa2．5，然后对PE表面进行极化处理；之后就是使用高压空气除尘；然后才是关键的自动喷涂。

4.3矿脂带+聚乙烯防护层

矿脂带防腐蚀系统工艺较为复杂，其中含有底漆、腻子、矿脂带及外防护层等，前三者都是憎水物质，能够有效地阻隔水汽的浸润，这是防止腐蚀的关键所在，与此同时，在矿脂内还会添加缓蚀材料，这也能够极大地减小腐蚀速度，该技术最大的优势就是没有过高的表明处理标准，甚至可以手工除锈，作业效率明显提升，一个补口的时间一般在半个小时左右，尤其适合那些现场修复作业。

4.4粘弹体+热烤压敏带防腐系统

将使用树脂材料，后者有着很强的冷流性，其不但有着固体特性，还兼具一些液体特性，不会出现固化的情况，它能够对空气和水实现良好的隔离，这样就有了很好的密封性，这也是防腐的关键；其在受到外力冲击之后，能够快速的痊愈。不过，相对的它的强度就比较差，在工程运用时，通常需要在最外面裹上一个防护层，参照工程实际，主流的补口结构有：粘弹体+热收缩带、粘弹体+聚丙烯冷缠带、粘弹体+热烤压敏带等。

5施工阶段的主要控制环节

5.1控制人的因素

防腐工人的任务就是进行管道防腐补口补伤，要成为一名合格的防腐工人，第一步就是要学会专业相关技能，并且可以灵活从事防腐作业，公司要针对性的制定培训计划，在实际操作之前要对防腐工技术交底，力求严格按照计划进行规范作业。质量监管人员不仅要有一定的管理经验，还要有相关专业的实践经验，在管道尚未隐蔽之前，仔细检查防腐补口补伤实际状况，防止出现补漏的状况。对工人的作业情况要及时跟进，防止主观因素的局限性导致的质量缺陷。

5.2从材料方面进行控制

防腐材料需要与防腐层、保温层等保持一致性，存放位置应该满足通风、干燥、远离火源、避免阳光直射、防止受潮等基本要求，相关温度、湿度也要严格控制。一般材料都会附上出厂质量证明文件，进厂之后建议再经过权威单位二次检测，合格之后再使用。

5.3用检测方法控制

在此文章将阐述一种埋地管道音频检漏方法，具体做法就是由测试桩向管道传出交流信号源，只有管道防腐绝缘层被破坏时，管道才会与大地短路；由此也会产生一个电流回路，漏电信号将会辐射至地表，尤其是破损点的正上方，这里感应最为强烈，这也是定位的依据所在。当前工程上均要求在油田站外系统管道回填之后，都需要进行音频检漏。一旦检测到漏点，就要在第一时间挖开解决，由此保证管线的补口补伤质量。

6结束语

从十数年前开始，国家在长距离输送管道工程中就开始使用3LPE防腐蚀层，同时补口材料选取的是热收缩带；不可否认，在以后相当长的一段时间内，热收缩带的地位依旧是不可动摇的，但是它的失效问题也是十分明显的。针对这些问题，近年来通过对多根管道的开挖验证，找出了补口失效的主要问题，即密封失效和底漆失效；要想确保热收缩补口带的质量，就必须要在工艺、质检、原材料等多方面着手进行改良。

参考文献：

[1]张其滨，张丽萍，刘金霞，等.管道3LPE防腐层补口技术研究和应用新进展[J].石油工程建设，2014，40（1）：45-49.

[2]孙海明，刘立群，张海雷.管道3LPE防腐蚀层补口失效原因及建议[J].腐蚀与防护，2016，37（1）：60-63.