常見(jiàn)的管道防腐材料及比較,學(xué)問(wèn)很大。|陜西楊凌磐基新材料科技有限公司

一、防腐蝕材料的基本要求

1．材料性能

(1)良好的電絕緣性：防腐層相對(duì)兩面之間一定面積的電阻不應(yīng)小于10000Ω?m2；耐擊穿電壓強(qiáng)度不得低于電火花檢測(cè)儀檢測(cè)的電壓標(biāo)準(zhǔn)。

(2)抗陰極剝離性：防腐層應(yīng)具有一定的抗陰極剝離能力保證防腐層與基體能夠有效地粘和在一起。

(3)足夠的機(jī)械強(qiáng)度：有一定的抗沖擊強(qiáng)度，以防止由于搬運(yùn)和土壤壓力而造成損傷；有良好的抗彎曲性，以確保管道施工時(shí)受彎曲而不致?lián)p壞；有較好的耐磨性，以防止由于土壤摩擦而損傷；與管道有良好的粘結(jié)性。

(4)有良好的穩(wěn)定性：耐大氣老化性能好；化學(xué)穩(wěn)定性好；耐水性好，吸水率??；有足夠的耐熱性；耐低溫性能好，確保其在堆放、拉運(yùn)和施工時(shí)不龜裂、不脫落。

(5)簡(jiǎn)便的修補(bǔ)性：防腐層破損后應(yīng)易于修補(bǔ)，節(jié)省施工時(shí)間。

(6)抗微生物性能好。

PTN防腐材料

2．防腐層材料選擇因素

(1)粘結(jié)力、抗老化性能、化學(xué)穩(wěn)定性能是否優(yōu)良；

(2)施工工藝的先進(jìn)性；

(3)管道的地理位置和地勢(shì)情況；

(4)管道通過(guò)地區(qū)的土壤或回填土類型；

(5)管道運(yùn)行的溫度和施工過(guò)程中的環(huán)境溫度；

(6)裝卸要求和儲(chǔ)存條件；

(7)防腐蝕層的費(fèi)用，包括材料、涂敷、修補(bǔ)以及防護(hù)損壞等費(fèi)用。

二、常見(jiàn)管道外防腐層

埋地管道外壁防腐層的種類較多。50年代以前，國(guó)外地下長(zhǎng)輸管道主要采用石油瀝青和煤焦油瀝青作外防腐蝕材料，在防腐預(yù)制廠或現(xiàn)場(chǎng)涂敷施工。60年代，研制出了一些性能很好的塑料防腐材料，例如粘膠帶，熱塑涂層，粉末融結(jié)涂層等。70年代以來(lái)，由于管道施工遇到一些嚴(yán)酷的自然環(huán)境，對(duì)防腐層性能提出了更嚴(yán)格的要求，因此，在管道防腐材料的研究中，都大力發(fā)展復(fù)合材料或復(fù)合結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)防腐層要具有良好的介電性能、物理性能，穩(wěn)定的化學(xué)性能和較寬的溫度適應(yīng)性能，以達(dá)到防腐、絕緣、保溫、增加強(qiáng)度等多種功能，陸續(xù)發(fā)展形成了聚烯烴、環(huán)氧粉末、環(huán)氧樹(shù)脂等防腐材料系列。

1．常用外防腐層材料

1)石油瀝青

石油瀝青作為最早的管道防腐材料，由于具有來(lái)源豐富、成本低、安全可靠、施工適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在我國(guó)長(zhǎng)輸管道中幾乎全部采用石油瀝青纏繞玻璃布作防腐材料。石油瀝青防腐層應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)成熟、設(shè)備定型，但和煤焦油瓷漆、塑料等材料相比，它的主要缺點(diǎn)是吸水率大，耐老化性能差，不耐細(xì)菌腐蝕等。

2)煤焦油瓷漆

煤焦油瓷漆具有吸水率低、電絕緣性能好、抗細(xì)菌腐蝕等特點(diǎn)，是國(guó)外管道防腐的主要材料之一，在我國(guó)只是小范圍內(nèi)試用過(guò)。由于煤焦油瓷漆在使用中受到限制的主要原因是熱敷過(guò)程中毒性較大，操作時(shí)須采取適當(dāng)?shù)膭诒４胧?，因此限制了煤焦油瓷漆的推廣應(yīng)用。

3)環(huán)氧煤瀝青

由環(huán)氧樹(shù)脂、煤瀝青、固化劑及防銹顏料所組成的環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，有強(qiáng)度高、絕緣好、耐水、耐熱、耐腐蝕介質(zhì)、抗菌等性能，適用于水下管道及金屬構(gòu)筑物防腐。同時(shí)還具有施工簡(jiǎn)單(冷涂工藝)、操作安全、施工機(jī)具少等優(yōu)點(diǎn)，因而較石油瀝青、煤焦油瓷漆更優(yōu)越。不過(guò)環(huán)氧煤瀝青防腐層屬于薄型涂層，總厚度小于1mm，而且對(duì)鋼管表面處理、環(huán)境溫度、濕度等條件要求很嚴(yán)，稍有疏忽就會(huì)產(chǎn)生針孔，影響防腐效果。因此，現(xiàn)場(chǎng)施工中質(zhì)量較難控制。

4)膠粘帶

在制成的塑料帶基材上，涂上壓敏型粘合劑(厚0.1mm左右)即成壓敏型膠粘帶。它是在摻有各種防老化劑的聚乙烯帶材上，涂特殊膠粘劑而制成的一種常溫下有壓敏粘結(jié)性能，溫度升高后能固化而與金屬有很好的粘結(jié)力的防腐材料。它可在管道表面形成一個(gè)完整的密封防腐層。壓敏型膠粘帶防腐作用主要由塑料基帶承擔(dān)，粘合劑只作為纏繞時(shí)的粘合媒介。聚乙烯膠粘帶具有較好的防腐絕緣性能，施工方便，無(wú)污染，價(jià)格較低，防腐質(zhì)量可靠，不過(guò)由于國(guó)內(nèi)膠帶生產(chǎn)工藝、帶材厚度、膠層厚度及配方等方面落后于國(guó)外先進(jìn)水平，因此其質(zhì)量遠(yuǎn)落后于國(guó)外產(chǎn)品，使推廣應(yīng)用受到影響。

5)聚乙烯包覆層

將聚乙烯塑料熱擠塑在表面經(jīng)過(guò)處理的管道表面，形成緊密粘結(jié)在管壁上的連續(xù)的硬質(zhì)塑料外殼，俗稱“夾克”。由于其具有防腐性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、原材料費(fèi)用低、適用溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)各油田都試用過(guò)。對(duì)于小口徑管道有成功的經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)于大口徑的管徑容易出現(xiàn) “夾克開(kāi)裂”的問(wèn)題，也使聚乙烯包覆層的應(yīng)用受到限制。解決問(wèn)題的方法一般是采用聚乙烯熱收縮套(帶、片) 補(bǔ)口。

6)環(huán)氧粉末涂層

環(huán)氧粉末涂層是將嚴(yán)格清理過(guò)的管子預(yù)熱至一定溫度，再把環(huán)氧粉末噴在管子上，利用管壁熱量將粉末融化、冷卻后形成均勻、連續(xù)、堅(jiān)固的防腐薄膜。熱固性環(huán)氧粉末涂層由于它的優(yōu)異性能，特別適用于嚴(yán)酷苛刻環(huán)境，如高鹽、高堿的土壤，高含鹽分的海水和酷熱的沙漠地帶。環(huán)氧粉末涂層噴涂方法由60年代靜電噴涂研究成功到現(xiàn)在，已形成了完整的噴涂工藝，正向著高度自動(dòng)化方向發(fā)展，近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)輸管線已有部分使用環(huán)氧粉末涂層進(jìn)行防腐。

7) 三層防腐涂層

由環(huán)氧樹(shù)脂和擠壓聚乙烯涂層相結(jié)合形成的三層聚烯烴管子涂層是一種新型的防腐方法，它綜合了環(huán)氧樹(shù)脂和擠壓聚乙烯兩種涂層的優(yōu)良性質(zhì)，顯著改善了傳統(tǒng)的兩層防腐涂層的性質(zhì)，特別是提高了抗陰極剝離能力和粘著力。所謂三層是指涂層分成三次形成，第一層環(huán)氧樹(shù)脂底漆，有熔結(jié)環(huán)氧粉末、無(wú)溶劑環(huán)氧液、含溶劑環(huán)氧液三個(gè)品種，主要根據(jù)涂敷設(shè)備、管子直徑、運(yùn)行溫度、所用表涂層及管子涂敷速度等因素選擇，底漆厚度為50μm。第二層中間層由共聚物或三聚物組成，主要成分是聚烯烴，中間層起粘結(jié)作用，厚度通常為250～400μm。第三層是聚烯烴表涂層，主要起機(jī)械保護(hù)作用，由擠壓聚烯烴，如低密度、中密度聚乙烯或改性聚乙烯組成，涂層厚度視管子直徑或管道運(yùn)行條件而定，一般為1.5～3mm。另外，在某些環(huán)境下，為防紫外線照射，還可在表涂層上附加一層30～40μm厚的聚丙烯。

2．90年代防腐涂層技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

國(guó)外防腐涂料發(fā)展的特點(diǎn)是涂料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在發(fā)生根本性改變，其改變方向以節(jié)省資源、無(wú)污染、經(jīng)濟(jì)、高效、有利生產(chǎn)為原則，在目前的防腐材料研究中，著眼于發(fā)展復(fù)合材料或復(fù)合結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)涂層具有良好的導(dǎo)電性能和物理性能，穩(wěn)定的化學(xué)性能和較寬的溫度適應(yīng)性能，既起到防腐絕緣作用，又能保溫和提高管道強(qiáng)度。

據(jù)防腐專家們的觀點(diǎn)，目前防腐涂層技術(shù)的發(fā)展應(yīng)為：

(1)發(fā)展試驗(yàn)技術(shù)和完善質(zhì)量控制體系，保證涂料及涂層在預(yù)制廠的出廠質(zhì)量；

(2)進(jìn)一步提高現(xiàn)有管道涂料的粘結(jié)力、柔韌性、耐磨、耐濕氣和氧氣的滲透性；

(3)研制耐熱溫度達(dá)127℃的新型耐熱涂料；

(4)降低涂裝過(guò)程中能耗及進(jìn)行管道表面處理的費(fèi)用；

(5)使涂層具有更寬的適應(yīng)范圍，強(qiáng)度更大；

(6)研究和開(kāi)發(fā)高度自動(dòng)化的噴涂工藝。

這樣，新型防腐材料100%固體含量聚氨酯防腐涂料就隨著新技術(shù)的發(fā)明應(yīng)運(yùn)而生了。

100%固體含量聚氨酯防腐涂料

一、100%固體含量聚氨酯防腐涂料的性能

100%固體含量聚氨酯涂料是由多異氰酸酯溶液和多元醇溶液通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在被防腐界面上形成聚氨酯涂層，該過(guò)程是迅速的、放熱的化學(xué)聚合反應(yīng)過(guò)程。所謂100%固體含量是指涂料不用任何溶劑溶解、攜走或減少任何涂料樹(shù)脂，換句話說(shuō)，就是樹(shù)脂正常情況下仍為液體狀態(tài)，涂敷后100%轉(zhuǎn)換成固體涂層。100%固體含量聚氨酯涂層技術(shù)廣泛應(yīng)用于地下燃料儲(chǔ)罐、飲用水和工業(yè)污水系統(tǒng)、油氣工業(yè)系統(tǒng)、港口碼頭設(shè)施、電力工業(yè)設(shè)施、輪船軍艦等。

100%固體含量聚氨酯防腐涂料的性能突出（見(jiàn)表二），主要體現(xiàn)在以下方面：

1.附著力好

涂層對(duì)基體的附著力是評(píng)價(jià)涂層耐腐蝕性能的重要指標(biāo)，附著力越強(qiáng)，抗腐蝕性越好，涂層越耐久。100%固體含量聚氨酯防腐涂層與鋼材、水泥、鑄鐵等多種材料有著極強(qiáng)的附著力。

2.耐磨

耐磨性高是100%固體含量聚氨酯防腐涂層有別于其它防腐涂層的特性之一，極強(qiáng)的耐磨性決定了它可以廣泛適用于亂石、蘆葦?shù)壤щy施工地帶。

3.抗彎曲

涂層彎曲性可評(píng)價(jià)涂層對(duì)涂敷后的鋼管加工彎曲出現(xiàn)斷裂或其它機(jī)械損壞的抵抗能力。抗彎曲性好也是100%固體含量聚氨酯防腐層有別于其它防腐涂層的重要特性。

4.抗陰極剝離

陰極剝離是衡量涂層耐剪切應(yīng)力腐蝕的重要參數(shù)。油氣管道工業(yè)的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)證明，抗陰極剝離較好的涂層具有較好的耐腐蝕性能及耐用性能，對(duì)鋼基體具有良好防腐作用的涂層的其抗陰極剝離性能也較強(qiáng)。如果涂層能很好地粘附于鋼基體之上，它往往能耐剪切應(yīng)力腐蝕破壞，涂層服務(wù)壽命將越長(zhǎng)。

5.抗?jié)B

100%固體聚氨酯防腐涂層非常致密無(wú)針孔，因而它的抗?jié)B性很強(qiáng)，水汽滲透率指標(biāo)為4.08mg/cm2.24h，優(yōu)于普通防腐涂料。

6.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定

100%固體含量聚氨酯防腐涂層是高交聯(lián)度的聚合體，因此它的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。耐鹽霧實(shí)驗(yàn)1000h無(wú)變化，10%NaOH、10%HCL、3.5%NaCL和柴油中浸泡30天沒(méi)有任何變化。

7.抗沖擊

抗沖擊力表示涂層抵抗與另一物體直接碰撞損壞的能力。在抗沖擊力要求較高的情況下，通過(guò)需要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試求得管道涂層抗沖擊力指標(biāo)，用于評(píng)估、預(yù)測(cè)涂層耐損壞性能。

8.耐溫差變化

100%固體含量聚氨酯防腐涂層經(jīng)過(guò)30個(gè)循環(huán)（-40～-70℃）的凍融實(shí)驗(yàn)無(wú)變化。

9.抗紫外線輻射

100%固體含量聚氨酯防腐涂層表面涂敷Acrylathane脂肪族聚氨酯防腐涂料后，抗紫外線輻射能力大大提高，經(jīng)過(guò)500h的強(qiáng)紫外線光老化試驗(yàn)，涂層不變色、無(wú)粉化，優(yōu)于目前廣泛采用的環(huán)氧粉末、液體環(huán)氧樹(shù)脂涂料及其它抗紫外線涂料。

二、100%固體含量聚氨酯防腐涂料的優(yōu)點(diǎn)

100%固體含量聚氨酯除具有普通防腐涂料的基本性能外，與其它工業(yè)防腐材料相比有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：

1.涂料固化速度快，施工便捷，噴涂效率高

在相同的環(huán)境溫度（常溫20℃）和施工條件下，干膜厚度為0.5mm的無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂涂料防腐，采用單組分高壓無(wú)氣常溫噴涂工藝，需要分成8～10層施工，每層施工間隔8h（涂層實(shí)干時(shí)間為6～8h），完成整體涂層施工的時(shí)間為8×8=64h,而干膜厚度為0.5mm的100%固體含量聚氨酯防腐涂料防腐，采用雙組分高壓無(wú)氣熱噴涂工藝，只需按一層多道的噴涂方法進(jìn)行施工即可得到規(guī)定的厚度，由于該涂料的表干時(shí)間為1min，實(shí)干時(shí)間在2～3min之間，每道涂層間隔按3min計(jì)算，噴涂8道即可達(dá)到要求的厚度，完成整體涂層施工的時(shí)間為8×3/60=0.4h。如果在低溫天氣施工或防腐厚度更大的情況下，施工工效還會(huì)更加明顯。

2.溫度適應(yīng)性強(qiáng)

100%固體含量聚氨酯防腐涂料的溫度適應(yīng)性極強(qiáng)，即使在-40℃的低溫條件下，也可以快速固化，完成施工任務(wù)，有效的解決了我國(guó)北方寒冷季節(jié)防腐涂料無(wú)法進(jìn)行的現(xiàn)狀。

3.涂料不含有機(jī)揮發(fā)物，不含胺、煤焦油、異氰酸鹽單體等有害物質(zhì)，不含可燃物。施工過(guò)程中可以保證安全，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染，符合涂料工業(yè)安全、綠色環(huán)保的發(fā)展方向。

4.使用壽命長(zhǎng)

國(guó)外使用100%固體含量聚氨酯防腐涂料的歷史記錄為30年，至今防腐層完好無(wú)損。

三、施工工藝

⒈表面處理

1）清除待敷管線上的油污、贓物；

2）噴砂除銹，除銹級(jí)別達(dá)到GB/T 8932中規(guī)定的Sa2.5級(jí)，表面錨紋深度40～70μm；

3）表面保持清潔干燥，并在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行防腐涂層噴涂。

⒉涂敷工藝

1）100%固體含量聚氨酯防腐涂料采用高壓無(wú)氣熱噴涂設(shè)備進(jìn)行施工，原料加熱到50℃：