摘要:化工厂中大部分给排水管道采用埋地铺设，管道长度总量少则几公里多则几十甚至上百公里，埋地管线的质量和寿命直接影响着整个工程。因此，做好化工厂埋地管道的防腐至关重要。并且随着国家安全环保要求的提高，为防止化工厂埋地管道腐蚀渗漏对环境的污染和引发的安全问题，这些都要求对埋地管道采取防腐措施。本文对几种在化工厂埋地管道中常用的外防腐技术从操作、工艺、质量、环保和造价等多方面进行技术经济分析。
关键词：化工 埋地管道 外防腐
一、引言
化工厂中大量应用埋地管道，而埋地管线的质量和寿命直接影响着整个工程，并且为防止化工厂埋地管道腐蚀渗漏对环境的污染和引发的安全问题，做好化工厂埋地管道的防腐就至关重要了。埋地管道的腐蚀主要是土壤腐蚀，包含电化学腐蚀、微生物侵蚀和化学腐蚀。因此，选择质量、环保和价格合适的防腐材料就十分必要了。本文对几种在化工厂埋地管道中常用的外防腐技术从操作、工艺、质量、环保和造价等多方面进行技术经济分析。
二、埋地管道的外腐蚀环境及防腐层要求
1 外腐蚀环境
埋地管道的外壁腐蚀主要是土壤腐蚀。土壤是一种复杂介质，含有水分和少量的酸、碱和其他盐类，所以土壤腐蚀大多是电化学腐蚀[1]。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学作用而产生的破坏，包括由于钢管表面状态不同而形成的微腐蚀电池和因土壤腐蚀介质差异引起的宏腐蚀电池。
杂散电流腐蚀是由于在电气化铁路、电解工厂、高压输配电系统接地体的土壤中含有杂散电流对绝缘不良的管道造成损坏。
微生物腐蚀，在土壤中大量繁衍着各种微生物，在特定条件下，一些微生物参与到金属管道的腐蚀过程[2]。微生物腐蚀分为以下几种：1、细菌将土壤中的某些有机物转化为盐类、酸类等腐蚀介质与金属作用发生腐蚀。2、微生物改善了去极化条件，加快腐蚀速率。3、细菌破坏了管道的防腐绝缘层中的有机物质而引起腐蚀。
化学腐蚀是指金属表面与非电介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。在某些工厂中的埋地管道可能与酸、碱等化学物质发生化学反应而对管道造成破坏。
2 外防腐层要求
管道外防腐层的最基本要求是施工方便、绝缘性好、机械强度高、使用寿命长、造价较低廉[3,4,5]。管道防腐层的选择可归纳为七项主要性能要求。1、电性能。为了控制电化学腐蚀速率，涂层应有较好的绝缘性能，以减少或阻断腐蚀电流。2、力学性能。防腐管道在贮存、堆放、吊装、运输、对口焊接、下沟回填等施工中，防腐层抵抗外力机械损伤的能力，其埋地后还应抵抗土壤应力作用不应脱层滑动。 3、稳定性。管道在地下受到土壤中水和水中酸、碱、盐的长期浸渍，会使防腐层黏结力降低。温度升高还会加速防腐层脆化、老化。因此要求防腐层耐化学介质、耐温性能、耐老化性能良好，并选择吸水率低的防腐层。4、抵抗生物的破坏性。防腐层要有一定的气味和毒性，防止生物破坏。5、施工工艺性。6、经济指标。7、低碳、环保。
三、外防腐层综合性能对比
根据SH/T 3022-2011《石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计规范》要求，石油化工厂埋地管道常用外防腐材料有聚乙烯胶黏带、石油沥青及环氧煤沥青。下面比较在实际工程中主要使用的聚乙烯胶黏带、环氧煤沥青以及改性的环氧煤沥青冷缠带外防腐材料的综合性能。
1、聚乙烯胶黏带性能分析
相比于石油沥青防腐层，聚乙烯胶黏带具有绝缘性能最好，化学性质稳定，耐酸、碱、盐等多种化学介质浸泡，不易被微生物分解，能抵抗植物根系的穿入，施工方便快捷等优点[6]。但在实际应用中发现许多缺陷：1、施工时环境要求苛刻，环境温度过高、过低和雨天、高湿度及风沙天气均不宜施工。2、底漆固体含量低于50%，涂层过薄，焊道架空，埋地后窜水，造成管道腐蚀。3、在缠绕后未挥发的溶剂蒸发将防腐层鼓成大泡，埋地后吸水，严重腐蚀管道。4、机械强度低，不抗机械损伤，可加外保护带，但提升造价。5、最重要的是阴极保护屏蔽作用，造成管道氢脆腐蚀穿孔。
2、环氧煤沥青防腐层性能分析
环氧煤沥青防腐材料主要是由环氧树脂和煤沥青组成，它既有环氧树脂机械强度高、黏结力大、化学性质稳定、耐化学介质侵蚀等优点，又有煤沥青吸水率低、抗微生物、抗植物根刺等特性，是一种低成本、高效能的优良防腐材料。环氧煤沥青冷涂施工、施工工艺简便易行[7,8]。化工企业的埋地管道外防腐材料等级一般为特强加级，而根据SY/T 0447-1996《埋地钢制管道环氧煤沥青防腐层技术标准》要求的防腐层结构为涂刷多层涂料中间加缠玻璃纤维布。根据GB 50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》规定，特加强级防腐结构为六油二布，施工工序复杂、繁琐，为保证涂层质量，要求前道涂层实干后才能涂覆后道涂层，致使施工时间延长，尤其在冬季固化时间长，给施工管理带来诸多不便。玻璃纤维布含碱、含蜡。石蜡是环氧树脂的脱膜剂，降低涂层黏结力。含碱玻璃布吸水性高，降低埋地防腐层的电绝缘性。环氧煤沥青含15%的可挥发性溶剂，不符合日益严格的环保和安全要求。
针对环氧煤沥青玻璃布防腐层的不足，研制出环氧煤沥青冷缠带防腐技术。在新版SY/T 0447-2014《埋地钢制管道环氧煤沥青防腐层技术标准》和HG/T 20679-2014《化工设备、管道外防腐设计规范》中已取消含蜡、碱的玻璃布，改为丙纶无纺布，并推荐使用无溶剂型环氧煤沥青涂料。
氧煤沥青冷缠带防腐技术选用丙纶无纺布作为基带，其机械强度高、耐腐蚀性好，防腐层表面平整、黏结紧密、电性能和防腐性能优良。定型胶为无溶剂型，防腐层固化速度快，对施工环境要求低，增加工作效率。并且施工时不挥发，复合安全环保要求。一次缠绕即可达到SH/T 3022-2011《石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计规范》和GB 50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》中加强级和特加强级防腐层的要求。施工方便、快捷。
在造价方面，按照SH/T 3022-2011《石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计规范》中特加强级的要求，以上三种防腐材料的造价见表2-2。
表2-2 防腐层造价比较
注：造价不包括除锈费、管理费等，人工费按工人工资200元/日计算。环氧煤沥青18元/kg，玻璃布1.4元/kg。聚乙烯胶黏带造价不包括外保护带。
五、结论与展望
化工埋地管道的质量和寿命直接关系到整个工程质量和安全。针对埋地管道的复杂腐蚀环境，需要对埋地管道采用防腐蚀措施。通过对几种常用外防腐材料技术和经济性分析比较，发现环氧煤沥青冷缠带外防腐材料不仅在技术上克服了聚乙烯胶黏带、环氧煤沥青玻璃布的缺陷，在造价上也低于其它两种外防腐材料。
参考文献:
[1] 王博。管道腐蚀原理及防腐保护[J]，工程技术，2009，24：89。
[2] 张春生，申龙涉，郭慧军，等。埋地油气管道外腐蚀原因及防腐技术的研究进展[J]，当代化工，2011，40(2)：202-205。
[3] 高念振，空玲，董建峰，等。埋地钢质管道外防腐层的选择与应用[J]，技术开发，2006，19(1)：142。
[4] 乔道飞。埋地金属管道的外防腐技术评价[J]，全面腐蚀控制，2004，18(2)：11-16。
[5] 郑胶明，谢育铮。地下钢质管道外防腐的发展[J]，煤气与热力，2001，21(3)：235-237。
[6] 刘文岩，张宝青，杨志。埋地管道的腐蚀控制方法及技术现状[J]，民营科技，2010，8：19 -20。
论文作者:孟旭升
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/7
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