管道防腐补口补伤讲义讲解.docx
《管道防腐补口补伤讲义讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管道防腐补口补伤讲义讲解.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
管道防腐补口补伤讲义讲解
油气管道防腐补口、补伤讲义
沈阳三全工程监理咨询有限公司
二〇二二年四月
1、防腐补口的意义
我国每年因腐蚀造成的经济损失高达2800亿元，比每年风灾，水灾、地震、火灾等自然灾害的总和还要多。
腐蚀还会造成各种事故和重大灾害。
我国石油化工、公共事业等行业中管道因腐蚀穿孔达2万次／年，其主要发生在钢管的接口处和管道自身的磕碰伤。
管道的补口、补伤对于管道保护有着重要意义。
1.1输油、气钢管腐蚀原理及影响因素
1.1.1内壁腐蚀
埋地输油、气管道内含有油、气、水等介质，其内壁腐蚀是介质中的水在内壁生成一层亲水膜并形成原电池所发生的电化学腐蚀，或者是其他有害物质（硫化氢、硫化物、二氧化碳等）直接与金属作用引起的化学腐蚀。
特别是在管道弯头，低洼积水处、气液交界面，电化学腐蚀异常强烈，管壁大面积腐蚀减薄或形成一系列腐蚀深坑及沟槽。
1.1.2外壁腐蚀
电化学腐蚀是金属和外部介质发生电化学作用而引起破坏，其特点是腐蚀过程伴随电流产生。
这是埋地输油管道腐蚀的重要机理。
对于外壁来说，电化学腐蚀是其主要原因:
（1）土壤腐蚀。
因为土壤是多相物质的复杂混合物，颗粒间充满空气、水和各种盐类，使土壤具有电解质特性。
因此，埋地管道裸露的金属在土壤中构成了腐蚀电池，它可分为:
①微观腐蚀电池：
因钢管表面状态的影响所形成的腐蚀电池。
如制管缺陷、夹杂等，当这些部位与土壤接触时，由于电极电位差而构成腐蚀电池。
②宏观腐蚀电池：
因土壤介质差异引起的腐蚀电池。
如：
土壤的含盐量、含氧量、透气性等，它们的浓度对管材/土壤的电极电位值影响很大。
（2）杂散电流腐蚀。
这是散流于大地中电流对管道所产生的腐蚀，又名干扰腐蚀。
是一种外界因素引起的电化学腐蚀，由外部电流极性和大小来决定，其腐蚀比一般土壤腐蚀激烈得多。
对于绝缘不良的管道，杂散电流可能在绝缘破损的某一点流入管道，然后沿管道流动，在另一绝缘破损点流出，返回杂散电流源，从而引起腐蚀。
这些杂散电流源主要由于电气化铁道、电解工厂直流电源、阴极保护设施、交直流高压输电系统接地极所产生。
（3）细菌腐蚀（微生物腐蚀）。
细菌在特定的条件下参与金属的腐蚀过程。
埋藏在土壤中的钢铁管道表面，由于腐蚀，在阴极上有氢产生，如果附在金属表面不成为气体逸出，则它的存在就会造成阴极极化而减缓腐蚀进程，甚至停止进行腐蚀。
如果有硫酸盐还原菌活动，恰好利用金属表面的氢把SO42-还原，促进了阴极反应，使腐蚀速度加快。
特别的，有一些细菌是依靠管道防腐涂层的石油沥青作为养料，将沥青“吃掉”，从而造成防腐层被破坏而丧失防腐功能。
（4）大气腐蚀（微生物腐蚀）。
管道表面金属置于大气环境中时，其表面通常会形成一层极薄的不易看见的湿气膜（水膜），当这层水膜达到20－30个分子厚度时，它就变成电化学腐蚀所需要的电解液膜，大气环境下形成的水膜往往含有水溶性的盐类及溶入的腐蚀性气体（如二氧化碳），导致管道表面发生电化学腐蚀。
影响埋地输油管道腐蚀速度的因素是多方面的，主要决定于土壤的性质。
而表征土壤性质指标的各种参数均会对管道金属的腐蚀产生影响，如土壤PH值、氧化还原电位、土壤电阻率、含盐种类和数量、含水率、孔隙度，有机质含量、温度、细菌、杂散电流等。
而其中PH值、土壤电阻率、含盐种类和数量是主要因素，分析埋地输油管道腐蚀剩余寿命必须以此为依据。
1.2输油、输气钢管防腐技术
1.2.1输油、输气钢管防腐要求
埋地输油、输气钢管防腐形式通常有管道内防腐、管道外防腐、管道阴极保护、地上管道防腐。
对埋地管道外防腐蚀涂层的要求：
具有良好的抗土壤、水、霉菌的腐蚀和施工性能，有良好的电绝缘性，阴极保护联合使用时防腐涂层应具有一定的耐阴极剥离强度的能力，有足够的机械强度，以确保涂层在搬运和土壤压力作用下无损伤。
1.2.2输油、输气钢管防腐技术简介
埋地钢管外防腐涂装技术有石油沥青防腐层，环氧煤沥青防腐涂层、煤焦油瓷漆防腐涂层、聚乙烯粘胶带、熔结环氧粉末防腐涂层、二层PE防腐涂层，三层PE防腐涂层、聚氨酯硬质泡沫塑料防腐保温复合结构。
后三种方法是通常使用的方法。
1.2.3补口热缩带简介
补口热缩带系列产品是为埋地及架空钢质管道焊口的防腐和保温管道的保温补口而设计的，也可用于管道法兰连接部位、锁箍部位的密封防腐。
它是由辐射交联聚烯烃基材和特种密封热熔胶复合而成，特种密封热熔胶与聚烯烃基材、钢管表面及固体环氧涂层可形成良好的粘接。
热收缩带在加热安装时，基材在径向收缩的同时，内部复合胶层熔化，紧紧地包覆在补口处，与基材一起在管道外形成了一个牢固的防腐体，具有优异的耐磨损、耐腐蚀、抗冲击及良好的抗紫外线和光老化性能。
此外除了补口热缩带主体，还配有胶条和固定片，且补口热缩带便于规模化生产，施工也方便很多。
2、防腐补口的施工工艺和方法
2.1沥青热浇涂补口
原料可以为石油沥青（也可以是煤焦油瓷漆）加缠玻璃布，薄涂多层结构，厚度等同于管道防腐层，施工方法为现场热浇涂，适用于相同材料的管道防腐层。
中洛线“管中管”施工时部分补口曾采用此方法，效果尚可，其优点是原材料广泛、价格低廉；缺点是现场热浇涂劳动条件差，质量难以保证，施工时对环境有污染等。
在国内应用较广泛，在国外已处于被淘汰之列。
2.2热烤沥青缠带补口
原料为浸涂过焦油瓷漆或石油沥青的玻璃纤维毡缠绕带，现场边加热边缠绕形成多层结构，厚度等同于管道防腐，适用于相同材料的管体防腐补口。
优点为原材料广泛，与管体为同种材料时熔结较好；缺点是操作步骤较复杂，人为因素影响大，如烘烤温度的掌握、烘烤的均匀性等，都对粘结力有决定性的影响。
在国外有一定数量的使用，国内尚未大量应用。
2.3聚乙烯胶粘带补口
结构为先涂刷与胶粘带配套的底漆，然后缠绕聚乙烯胶粘带作为防腐层，外保护层采用聚氯乙烯或聚乙烯外缠带，其厚度和层数根据防腐层等级确定。
其优点是施工速度快，不需加热，操作简单;缺点为粘结力较差，防水性能低，受施工环境影响较大，强度低。
该方法不仅可应用于聚乙烯胶粘带防腐的补口，还可用于聚乙烯包覆、融结环氧粉末、三层防腐层的补口。
国内外有一定规模的应用。
2.4环氧煤沥青补口
原料为环氧煤沥青漆加玻璃布，薄涂多层结构，现场冷涂。
适用于管体防腐为同种材料的管段。
优点是现场操作简便，不需加热;缺点为涂层固化时间长，不适合野外作业，环境温度10〔C以下就难以施工。
国内在厂区、市区的管道上应用较多，野外长输管道很少使用。
2.5环氧粉末补口
原料为环氧粉末，施工方法和管体预制厂内涂敷相同，即现场喷砂除锈（sa2.5级）、静电加热喷涂。
适用于管体防腐为环氧粉末的补口。
优点是与管体防腐是同种材料时熔结好，与钢管粘结力强;缺点为对现场机具要求高，难度大，费用高。
国内在河流定向钻穿越段和小规模管道中采用过，国外应用较多。
另有一种使用液态环氧涂料现场涂刷补口的方法，施工操作简单，但涂层的技术性能比热喷涂环氧粉末降低很多，只宜用在因地形等原因不能进行热喷涂补口的场合。
2.6聚乙烯电热熔套补口
原料为与管体防腐相同的聚乙烯片材电阻丝，施工方法是电热熔套用专用机具卡紧后，通上电流加热管体与补口材料搭接处的电阻丝，使搭接部分在熔融状态下粘合，达到密封防水、外防护层的作用。
适用于聚乙烯包覆和“管中管”防腐保温层的补口。
优点是与管体防腐是同种材料时熔融好，施工质量便于现场（充气）检验;缺点为现场施工需相应的机具，对操作人员经验有较高要求。
国内在聚乙烯包覆和“管中管”结构上均有一定规模的采用，国外在“管中管”结构应用上居多。
2.7幅射交联聚乙烯热收缩套（片）补口
原料为经过幅射交联的聚乙烯片材，内敷热熔性胶粘剂。
施工时将其套（包覆）在补口处，均匀加热产生径向收缩，内层胶熔化，使收缩套（片）紧密地与管体防腐层和补口钢管表面粘接在一起，达到密封防腐作用。
优点是密封性强、粘结力好、施工较方便、适用性广、无环境污染等;缺点为施工受雨雪、风沙天气影响大，对操作工的责任感、熟练程度有较高要求。
该方法适应各种管体防腐材料的补口。
目前在国外应用最广泛，国内在“管中管”结构上应用较广。
2.8复合结构补口
主要应用于近年来国外兴起的三层复合结构（环氧粉末一胶粘剂一聚乙烯外包覆层）上。
施工时先将钢管表面除锈至Sa2.5级，加热后喷涂环氧粉末（或涂刷液态环氧涂料），在其胶化与固化过程中包覆幅射交联聚乙烯热收缩套（片）。
优点是与管体防腐结构相近时的防腐、防护密封性能可靠;缺点为对施工机具要求高，工艺较复杂、费用高。
国外在三层结构防腐层补口中的应用占有相当高的比例。
另外还有自粘接油毡、玻璃钢补口等方法，它们的适用范围较小，应用很少。
3、主要防腐补口施工工艺
管道主要采用复合结构补口，分干膜施工和湿膜施工两种，采用干膜施工的品牌有CANUSA，采用湿膜施工的品牌有西普、长圆和双流热收缩带。
3.1干膜施工和湿膜施工
干膜（Dryfilm）在涂状中是相对湿膜（Wetfilm）而言的。
底漆在未完全干燥前称为湿膜，完全干燥后贴附在被涂物质表面的油漆就成干膜。
干膜实际上是真正涂在被涂表面干燥固化的成膜,其他物质如溶剂和稀释剂则挥发在大气中了。
干膜施工在进行下道工序前底漆已成膜，易于检查其成膜完整性、厚度等，但是干膜安装是否会影响热缩带的粘接性能，目前业界尚未形成统一认识。
湿膜施工无法检查成膜厚度和缺陷，且在施工过程中容易导致底漆损伤和脱落。
2003年以后，几乎所有的管线补口国际规范都明确规定了环氧底漆必须采用干膜施工，同时对环氧底漆的检查提出要求。
3.2防腐补口流程
图1防腐补口流程图
3.3补口材料主要技术要求
表1热收缩带的厚度单位：
mm
适用管径
基材厚度
胶层
≤400
≥1.2
≥1.0
＞400
≥1.5
表2热收缩带基层的性能指标
序号
项目
性能指标
试验方法
1
拉伸强度（MPa）
≥17
GB／T1040.2
2
断裂伸长率（%）
≥400
GB／T1040.2
3
维卡软化点（℃）
≥90
GB／T1633
4
脆化温度（℃）
≤-65
GB／T5470
5
电气强度（MV／m）
≥25
GB／T1408.1
6
体积电阻率（Ω·m）
≥1×1013
GB／T1410
7
耐环境应力开裂（F50）h
≥1000
GB／T1842
8
耐化学介质腐蚀
（浸泡7d）%
10%HCl
≥85
10%NaOH
≥85
10%NaCl
≥85
9
耐热老化
（150℃，21d）
拉伸强度（MPa）
≥14
GB／T1040.2
断裂伸长率（%）
≥300
GB／T1040.2
10
热冲击（225℃，4d）
无裂纹、无流淌、无垂滴
表3热收缩带胶层的性能指标
序号
项目
性能指标
试验方法
1
胶软化点（环球法）℃
≥110
GB／T4507
2
搭接剪切强度（23℃）MPa
≥1.0
GB／T7124
3
搭接剪切强度（70℃±2℃）
MPa
≥0.05
GB／T7124
4
脆化温度℃
≤-15
5
剥离强度N／cm
收缩带／钢（23℃）
（70℃）
收缩带／环氧底漆钢（23℃）
（70℃）
收缩带／聚乙烯层（23℃）
（70℃）
内聚破坏
≥70
≥10
≥70
≥10
≥70
≥10
GB／T2792
拉伸速率为10mm／min。
表4热收缩带底漆的性能指标
序号
项目
性能指标
试验方法
1
剪切强度（MPa）
≥5.0
GB／T7124
2
阴极剥离（65℃，48h）
mm
≤10
拉伸速率为2mm／min。
表5热收缩带安装系统
升级会员 