埋地式防腐钢管深层次研究
埋地式防腐钢管深层次研究
时间:2013.07.05 作者：于硕
（一）前言
管道是重要的城乡基础设施，是主要的物流渠道之一，在社会经济生活中承担着重要的物流任务。钢管具有强度高、易施工等优势，在很多地区的长距离、大口径供水、污水压力输送工程中，作为首选管材应用到实际工程中。管道往往处于不同的地理环境中，如通过江河、湿地、各种性质的土壤、腐蚀性大气环境中等，因此必须对钢管进行防腐蚀处理。
管道防腐蚀技术发展很快，尤其是在管道外壁的涂装和包覆、管道的腐蚀状况检测、管道的修复和管道的内部清理方面，研究和开发了许多新型材料、装备和技术，为管道安全提供了有利的保障。
（二）钢质管道腐蚀的分类和破坏形式
金属管道腐蚀的现象与机理比较复杂，常用的分类方法如下：
按腐蚀的环境分类，可分为化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀和土壤腐蚀等；按腐蚀过程的特点和机理分类，可分为化学腐蚀（包括气体腐蚀和非电解质溶液中的腐蚀）、电化学腐蚀、物理腐蚀等。
金属管道腐蚀的破坏形式，有均匀腐蚀和局部腐蚀两大类，均匀腐蚀是在整个金属管道表面均匀地发生腐蚀，均匀腐蚀一般危险性较小。局部腐蚀是整个金属管道局限于一定的区域腐蚀，而其他部位则几乎未被腐蚀，局部腐蚀包括小孔腐蚀、斑点腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、磨损腐蚀、氢脆、细菌腐蚀等。管道局部腐蚀的危害性很大，容易被人们所忽视。在我国因管道局部腐蚀使燃气、给水管道被破坏造成人员伤亡、财产损失的现象时有发生。
（三）常用防腐蚀涂料
防腐蚀涂料是底漆至面漆的配套系统，要求附着力良好，基体表面与底漆和面漆结合牢，层间结合力好，有一定的物理力学性能，化学性能要稳定，不被水、酸、碱、盐、空气等溶解、溶胀、分解，对水和氧渗透性小，不发生有害的化学反应。
1.环氧树脂防腐蚀涂料
环氧防腐蚀涂料是以环氧树脂为主要的成膜物质，环氧树脂具有极好的附着力、优异的耐腐蚀性能、良好的力学性能、高度的稳定性和良好的绝缘性等特性。
对环氧树脂进行改性，可获得高性能的防腐蚀涂料，如环氧酚醛防腐蚀涂料、环氧酚醛防腐蚀涂料系列、环氧呋喃改性防腐蚀涂料、环氧煤沥青防腐蚀涂料等。
2.氯磺化聚乙烯涂料
氯磺化聚乙烯涂料性能优异，使用寿命长达10年，具有如下特点：（1）附着力强，干燥快，施工方便，具有高度饱和结构；（2）防紫外线照射；（3）耐酸碱、耐溶剂、耐水性能好；（4）耐寒性、耐温性好；（5）抗臭氧、耐老化；（6）具有弹性，抗冲抗磨；（7）防盐雾、防霉菌。
3.聚氨酯防腐蚀涂料
聚氨酯涂料是聚氨基甲酸酯涂料的简称，是以聚氨基甲酸酯树脂为主要成膜物的涂料，具有良好的耐腐蚀性、耐油性、耐磨性和涂膜韧性，附着力强，*高耐热温度可达155℃。
4.富锌涂料
富锌涂料包括无机富锌涂料和有机富锌涂料，对钢铁具有电化学保护作用，防锈性能优良，耐海水、耐油、耐盐类、耐大气腐蚀，导电性好，不影响焊接施工。无机富锌涂料可长期在400℃以上高温环境中使用，有机富锌涂料可作重防腐涂料的底漆。
另外，还有环氧树脂导静电涂料、橡胶及其改性防腐蚀涂料、漆酚改性防腐蚀涂料、有机硅耐高温防腐蚀涂料、氟碳树脂涂料、塑料防腐蚀涂料、高氯化聚乙烯防腐蚀涂料等。防腐涂料的选择应根据地理环境、输送介质的要求等加以选用。
（四）管道防腐蚀设计
不同地区环境差别较大，对钢管的腐蚀性相差很大，*小腐蚀率为0.004mm/a，*大可达1mm/a或更大；有杂散电流或微生物时，几个月可使7mm厚的钢管穿孔。
1.钢管表层处理
管道在防腐处理之前，应对管道基体表面进行处理，清除基体表面的水份、油污、尘垢、污染物、铁锈和氧化皮等。表层处理的方法很多，一般常采用人工除锈、喷砂或化学除锈。人工除锈时，质量标准应达到St3级；喷砂或化学除锈时，质量标准应达到Sa2.5级，表面粗糙度30～50μm较合适。经处理后的表面应在4小时内涂上底漆。
2.管道外防腐设计
石油沥青防腐层是*古老的防腐层，在大多数干燥地带使用良好。随着技术的发展，环氧煤沥青、富锌涂料等已取代石油沥青成为钢质输水管道的防腐涂料，由于环氧煤沥青系列涂料防腐性能优异，价格较低，一直是钢质输水管道的首选防腐涂料。
环氧煤沥青防腐层一般适用输送介质温度不超过110℃，为适应不同腐蚀环境对防腐层的要求，分为普通级、加强级和特加强级3个等级。普通级的结构为一底漆三面漆，干膜厚度≥0.3mm；加强级的结构为底漆→面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆，干膜厚度≥0.4mm；特加强级的结构为底漆→面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆，干膜厚度≥0.6mm，面漆、玻璃布、面漆应连续涂缴。实际工程中应根据工程条件、输送介质等进行等级选择。
防腐层施工时环境温度应高于5℃，空气湿度低于80%。稀释剂配比5%，玻璃布压边20～25mm，布头搭接长度为100～150mm。防腐层电压检查：普通级2000V；加强级2500V；特加强级3000V。防腐层检查：每10km漏点≯5处，用低压音频信号检漏仪测定。
3.管道内防腐设计
钢管内防腐根据输送介质的不同需选择不同的防腐工艺，常用的防腐工艺有水泥砂浆内衬、防腐涂料及塑料衬里等工艺。
水泥砂浆内衬主要用于输送供水和饮用水的管道，衬里用水泥应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，标号为425号或525号。衬里施工前应检查管道的变形状况，竖向*大变形不得大于管径的2%，内壁不得有结露和积水。水泥砂浆重量配比在1：1～1：2范围，水泥砂浆坍落度宜取60～80mm，抗压强度不低于30Mpa。
输送非饮用水，尤其是输送污水的管道内防腐一般可采用环氧煤沥青防腐涂料3层做法，一道底漆两道面漆，也可采用无机富锌底漆配环氧树脂涂料两道，干膜厚度0.2～0.4mm。
4.管道阴极保护设计
阴极保护属于电化学保护，是利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀率的防腐蚀技术，通常采用两种方法，即牺牲阳极法阴极保护、外加电流法阴极保护。埋地钢质管道，通常采用牺牲阳极法阴极保护与防腐涂层联合保护，在防腐工程中得到广泛应用，效果良好。
阴极保护体系的设计，先要了解管道的长度、直径、壁厚、涂层种类，以及管道所处地理位置的土壤地质结构、土壤电阻，计算确定牺牲阳极种类、规格、数量和使用寿命。常用Al、Zn、Mn合金作牺牲阳极，阳极开路电位在1.5v以上，阳极一般在200～500米内埋设一组，阳极电缆可采用vv型橡胶钢芯电缆，填包料可采用50%CaSO4，50%膨润土，一般设计使用寿命可达15～30年。
（五）结束语
埋地钢质输水管道的防腐蚀设计是管道安全运行的保证，虽然目前防腐蚀产品很多，防腐技术日新月异，但针对各工程特点的防腐蚀涂料的选择是非常重要的，通过选择合适防腐涂料，合理的防腐结构层设计以及精细的防腐层施工，可以使管道延长使用寿命，保证安全生产，节省资金。
