1、管道涂层保护目的及意义
管道外加层是当今金属及管道保护普遍应用一种技术,长输管线大部分都是阴保护和层综合使用,双重保护效果。加了层后,使用的外加电流需要量就少,也能节能降耗。覆盖层作用的基本原理就是当金属表面有覆盖层(如耐蚀的非金属材料),金属与腐蚀介质被覆盖层隔离,由于覆盖层电阻很大,减小了回路电流,使腐蚀速度降低。
覆盖层加阴保护双重保护是目前标本兼治、既经济又合理的办法。就是把管道和电解质(土壤介质)隔离开,使得腐蚀电流趋于零而达到不锈钢弯头管道目的,这样一旦隔离,土壤和输油管道无法接触,就无法完成电化学腐蚀过程。一旦涂层表面遭到损坏、破坏或开缝隙了,就会形成大阴(盖部分)、小阳(微孔或者破损部分)的腐蚀电池,这种电池的形成,对金属管道局部进行腐蚀,直至腐蚀成大面积。从理论上来讲层也能够保护腐蚀,但在实际当中,仅仅靠层是保护不住的,不的,这样的例子很多,有很多后都腐蚀。相反,对于暴露的埋地管道而言,单用阴保护可以起到防蚀作用,但若想达到△E=0通以很大的阴保护电流,因此耗电巨大而不经济,甚至不可行。但是对于带有涂层的埋地管线而言,由于覆盖层的使用,地减少了金属暴露的表面,使得阴保护的电流密度急剧地降低,大地扩大了保护范围,使阴保护变得经济和可行。
因此在陕北靖边地区长输管线的工程应用中一般不单独采用涂层对管道进行保护,也不单采独用阴保护进行保护,而是将二者联合起来保护,从而达到既又经济的保护效果。
2、管道涂层的种类
目前适用于长输管道的涂层主要有煤焦油瓷漆、PE二层结构、PE三层结构、熔结环氧粉末(FBE)、双层熔结环氧粉末(双层FBE)覆盖层等。
a.煤焦油瓷漆。具有绝缘性能好、吸水率低、和植物根茎穿透、国内材料充足及使用寿命长、等优点。主要缺点是机械强度较低,适宜温度范围窄,低温易变脆,生产施工过程中可能会逸出有毒气体,需要严格的烟雾处理措施。使用已有70历史,近年来因受环保的限制逐渐被其他覆盖层代替。我国己研制出达到标准的煤焦油瓷漆产品,分3种型号,以适应不同的温度需要。
b.PE两层结构。具有绝缘陛能好、吸水率低、机械、坚韧、盐和腐蚀、耐温度变化、国内材料充足等优点,价格较低。缺点是耐紫外线性能差,阳光下过久暴露易老化,与钢管表面结合力较差,抗阴剥离性能差。PE层的静电屏蔽作用不利于外加电流阴保护。采用聚乙烯有40历史,目前仍有的使用量,其中,在中小管径上的用量占多数,中等管径应用上仅次于熔结环氧粉末。国内1985年后广泛应用,到目前为止油田和各地中小管径采用此种覆盖层的管道己超过上万公里。
c.PE三层结构。PE三层结构层结合了聚乙烯包覆、熔结环氧粉末的优点。它利用环氧粉末与钢管表面牢固结合,利用聚乙烯耐机械损伤,两层之间的胶层使三者形成分子键结合的复合结构,实现性能、机械性能的良好结合,是目前我国大型不锈钢管件管道工程主要的涂层。PE三层结构层从1995年在库都线、陕京线应用以来,效果很好。PE一层结构层造价相对较高,是其缺点之一。
d.熔结环氧粉末(FBE)具有与钢管表面结合牢固、绝缘性能好、机械、耐温度变化、耐化学腐蚀等优点,可适用于各种恶劣自然环境。主要缺点是耐紫外线性能差;由于覆盖层较薄(0.35~0.50mm),耐划伤和磕碰性能较厚覆盖层要差。从20世纪60年代开始应用于管道,发展很快,是目前管道上采用量比较多的覆盖层。国内的大型新建长输管道也多采用此涂层。