隨著能源市場(chǎng)需求的激增，長(zhǎng)輸管線事業(yè)發(fā)展迅猛，全世界形成了許多洲際、國(guó)際性、全國(guó)性及地區(qū)性的大型供氣系統(tǒng)和輸油管網(wǎng)。在我國(guó)，原油主要通過長(zhǎng)輸管線從產(chǎn)地輸送到煉油廠和碼頭，我國(guó)擁有1.7萬公里的原油長(zhǎng)輸管線。然而，腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素。我國(guó)的地下油氣管線投產(chǎn)l～2年后即發(fā)生腐蝕穿孔的情況屢見不鮮，它不僅造成油氣泄漏損失、資金和人力浪費(fèi)，而且還可能引起火災(zāi)、環(huán)境污染等嚴(yán)重后果。因此，加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)輸管線防腐新技術(shù)的研究具有重大意義。
管道防腐涂層新發(fā)展
采用各類涂層將管道內(nèi)外表面與介質(zhì)隔離開來防止腐蝕的方法是目前最普遍的措施。當(dāng)前，世界各國(guó)均十分重視對(duì)腐蝕控制問題的研究，在管道防腐涂層領(lǐng)域也取得了許多成果，各種新材料、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。
聚合物改性瀝青瓷漆 2008年，國(guó)外將一種特殊選擇的瀝青用高性能工程聚合物進(jìn)行改性，開發(fā)出其性能可與3層PE相媲美的聚合物改性瀝青瓷漆。這種涂料的防腐層結(jié)構(gòu)為干膜厚度4mm，外纏繞玻璃纖維和聚脂纖維編織層。其應(yīng)用溫度范圍在-20～90℃之間。
改性瀝青瓷漆涂敷工藝與常規(guī)瓷漆涂敷工藝的主要區(qū)別在于:改性瀝青瓷漆粘度大，不適合于噴涂;改性瀝青瓷漆是采用特制的擠壓器連續(xù)向管了上擠壓涂料，它的干膜厚度為4mm。擠壓涂敷改性瀝青瓷漆并趁熱和呈液體狀時(shí)，馬上纏繞外包裹層。這種外包裹層為玻璃纖維和聚脂纖維編制層，設(shè)計(jì)專門用于提高其機(jī)械保護(hù)強(qiáng)度。
2008年10月，該涂敷工藝在南非惡劣的環(huán)境條件下進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)和測(cè)試。試驗(yàn)項(xiàng)目包括在2km管道上涂敷聚合物改性瀝青瓷漆、運(yùn)輸存放、鋪設(shè)、補(bǔ)口和陰極剝離等試驗(yàn)。涂敷后的管子堆放在南非夏季最酷熱的環(huán)境下，試驗(yàn)其對(duì)高溫的反應(yīng)，然后是急冷卻(即降雨期間)。試驗(yàn)得出的主要結(jié)論如下:(1)聚合物改性瀝青瓷漆涂層輕易不損壞。即便對(duì)受到損壞的涂層進(jìn)行修復(fù)，也是既快又方便。(2)關(guān)于陰極剝離和電流保護(hù)，初期結(jié)果表明聚合物改性瀝青瓷漆涂層具有極高的陰極剝離臨界值。(3)使用了各種補(bǔ)口涂敷，證明與其匹配性好，補(bǔ)口容易。
納米改性材料涂層 納米技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一門新興技術(shù)，它帶來了材料科學(xué)領(lǐng)域的重大革命。由于腐蝕防護(hù)所涉及的表面材料的性質(zhì)由微觀結(jié)構(gòu)所決定，納米技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用無疑將給腐蝕控制技術(shù)的發(fā)展帶來巨大的機(jī)遇。研究表明，利用納米技術(shù)對(duì)有機(jī)涂層防腐材料進(jìn)行改性，可有效提高其綜合性能，特別是增加材料的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、附著力，提高耐光性、耐老化性、耐候性等。例如TiO、SiO2、ZnO、Fe2O等納米粒子對(duì)紫外線有散射作用，加入這樣的納米材料可有效增強(qiáng)材料的抗紫外線能力，使耐老化性顯著提高。通過向材料中加入一些顆粒很小的納米粒子，能增加材料的密封性，達(dá)到更好的防水、防腐效果。對(duì)于無機(jī)涂層材料，如對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行納米化，也能達(dá)到明顯改善其塑性、韌性的作用。
當(dāng)前已有一些通過納米技術(shù)對(duì)防腐材料進(jìn)行改性的技術(shù)獲得了專利，在市場(chǎng)上也已有這樣的防腐材料出現(xiàn)。不過總的來看，這項(xiàng)技術(shù)還僅僅處于起步階段，具有極大的發(fā)展前景。
環(huán)氧/改性聚乙烯粉末防腐層 據(jù)報(bào)道，在美國(guó)還有一種新型的雙層粉末結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在FBE防腐層(0.30-0.64mm )上噴涂一層改性聚乙烯CMP和FBE屬化學(xué)和機(jī)械粘結(jié)，不會(huì)分離，比傳統(tǒng)的三層PE有所進(jìn)步，其性能與雙層FBE相似。2007年在美孚石油公司的管道工程中得以應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)還無使用先例。
無機(jī)非金屬防腐層 與有機(jī)涂層相比，無機(jī)防腐技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。無機(jī)防腐材料不老化，耐腐蝕、耐磨損、耐溫性能優(yōu)異，使用壽命比有機(jī)材料大大提高。現(xiàn)在的無機(jī)非金屬防腐層主要有陶瓷涂層、搪瓷涂層和玻璃涂層。陶瓷涂層具有高化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕、耐氧化、耐高溫，目前已有蔓延高溫合成、熱噴涂、化學(xué)反應(yīng)法等較成熟的制備方法。搪瓷涂層具有極強(qiáng)的耐腐蝕性能，用它對(duì)鋼制管道進(jìn)行防腐將會(huì)使防腐水平得到極大提高。我國(guó)在該方面的研究才剛剛起步，只有西安搪瓷廠等少數(shù)企業(yè)引進(jìn)、開發(fā)了搪瓷管道生產(chǎn)技術(shù)。玻璃涂層致密性、耐蝕性、耐磨性優(yōu)異，涂層表面光滑，作為內(nèi)涂層可起到減阻作用。
我國(guó)的北京偉業(yè)科技發(fā)展有限公司最新開發(fā)出一種制備玻璃涂層的“熱噴玻璃(釉)防腐技術(shù)”，它通過一定的工藝技術(shù)，在金屬管道內(nèi)外壁上形成玻璃與金屬的復(fù)合無機(jī)防腐涂層，玻璃釉料可根據(jù)防腐性能的要求、金屬膨脹系數(shù)和工藝特點(diǎn)的不同進(jìn)行配置，能應(yīng)用于給排水、化工、石油、天然氣管道等諸多領(lǐng)域。其突出特點(diǎn)有：生產(chǎn)工藝先進(jìn)，永不老化，使用安全，耐腐蝕性能優(yōu)越，內(nèi)減阻及耐磨性、流動(dòng)性好，耐候性強(qiáng)(使用溫度范圍在-50～300℃)，無毒、無害、無污染，造價(jià)低廉，施工規(guī)范，用途廣泛等。
目前無機(jī)防腐涂層急需研究解決的問題主要有：陶瓷涂層的封孔處理方法、搪瓷涂層成本的降低、玻璃涂層結(jié)合性和韌性的提高、開發(fā)適宜的焊后內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)等。由于無機(jī)防腐技術(shù)巨大的發(fā)展前景，當(dāng)前世界各國(guó)均已將無機(jī)非金屬?gòu)?fù)合防腐管道作為重點(diǎn)攻關(guān)的課題，該技術(shù)有望取得更大的突破。
非金屬材料防腐應(yīng)用
由一些非金屬材料制成的管道具有很強(qiáng)的耐蝕性能，在管道防腐領(lǐng)域也發(fā)揮著很重要的作用。因非金屬管道不需施加陰極保護(hù)，可比鋼管節(jié)省投資及管理環(huán)節(jié)。目前非金屬材料在長(zhǎng)輸管道上的應(yīng)用主要集中在歐美國(guó)家，我國(guó)使用較少。
玻璃鋼管道與鋼質(zhì)管道相比，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：價(jià)格比鋼管便宜;安裝簡(jiǎn)單;使用壽命在30年以上，是鋼管的2～3倍，且其間無需維護(hù);流體阻力小;對(duì)輸送介質(zhì)無污染;保溫性能好。
電化學(xué)防護(hù) 根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)和陰極保護(hù)相關(guān)規(guī)范，對(duì)沿線的土壤情況進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：土壤的自然腐蝕性屬于強(qiáng)腐蝕～極強(qiáng)腐蝕范圍：管道沿線存在強(qiáng)烈的雜散電流的腐蝕條件，應(yīng)當(dāng)增加排流設(shè)施：測(cè)量數(shù)據(jù)顯示構(gòu)成微生物腐蝕的可能性很小;鋼管在采用較好的防腐層的基礎(chǔ)上必須增設(shè)陰極保護(hù)設(shè)施。
長(zhǎng)輸管線的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。用電火花檢漏儀檢查時(shí)，若有打火花現(xiàn)象，表明該處絕緣不佳，有漏電現(xiàn)象。如不處理日后將在此處發(fā)生電化學(xué)腐蝕，影響長(zhǎng)輸管線的使用壽命。
陰極保護(hù) 陰極保護(hù)技術(shù)就是通過向被保護(hù)的鋼質(zhì)管道通以足夠的直流電流，使管道表面產(chǎn)生陰極極化，減小或消除造成鋼質(zhì)管道土壤腐蝕的各種原電池的電極電位差，使腐蝕電流趨于零，進(jìn)而達(dá)到阻止管道腐蝕的目的。有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)這一目的，即犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的、相同的電位下。此方法廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型或處于低土壤電阻率環(huán)境下的金屬結(jié)構(gòu)，如城市管網(wǎng)、小型儲(chǔ)罐等，特別適用于天然氣管道。外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電源以及輔助陽(yáng)極，迫使電流從土壤中流向被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。該方法適合于長(zhǎng)距離、大口徑的天然氣管道，不受管道沿線地形限制。
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