01保溫管道防腐技術(shù)的概況
管道與土壤或水長期接觸，會產(chǎn)生化學(xué)腐蝕和大量熱量的散失，對管網(wǎng)的安全運行、管輸故障及使用壽命帶來極大威脅。其很大程度上取決于材料和防腐保溫方法，管道必須采取適當(dāng)防腐保溫控制技術(shù)，確保管網(wǎng)安全運行，降低能耗，延長使用壽命。對集輸管道防腐保溫后，傳熱熱阻增大，熱損失減少，有利于安全集輸。
02防腐保溫結(jié)構(gòu)及材料選擇
2.1防腐保溫層結(jié)構(gòu)
輸送介質(zhì)溫度不超過 100℃的埋地鋼質(zhì)管道泡沫塑料防腐保溫層應(yīng)由防腐層 - 保溫層 - 防護層 - 端面防水帽組成。防腐層可選用聚乙烯膠粘帶、TO樹脂、液體環(huán)氧類涂料、聚乙烯防腐層或熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層，其結(jié)構(gòu)及厚度由設(shè)計根據(jù)現(xiàn)場實際選定；保溫層應(yīng)選用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，保溫層厚度應(yīng)在滿足輸送工藝要求前提下結(jié)合經(jīng)濟厚度計算確定，其厚度不應(yīng)小于 25mm；防護層厚度應(yīng)根據(jù)管徑及施工工藝確定，其厚度應(yīng)大于等于 1.4mm；防腐保溫管端面應(yīng)采用輻射交聯(lián)型熱縮防水帽進行防水密封。當(dāng)溫度大于100℃時,通常在鋼管及聚氨脂泡沫塑料之間加一層硅制品(如微孔硅酸鈣),但這也僅適用于短距離及站場內(nèi)部管道。
2.2保溫管道防腐層
管道防腐層是保證管道外壁不被腐蝕的最后屏障，直接影響管線使用壽命。近年來我國防腐涂層技術(shù)發(fā)展迅速，干線管道涂層主要采用的有熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯復(fù)合涂層（三層 PE）。
熔結(jié)環(huán)氧粉末為一次成膜涂層，由固態(tài)環(huán)氧樹脂、固化劑及多種助劑經(jīng)混煉、粉碎加工而成，屬熱固性材料，采用靜電噴涂工藝將環(huán)氧粉末噴涂、熔融粘結(jié)到鋼管表面并固化成型。環(huán)氧粉末用作管道防蝕涂層，具有對鋼鐵粘結(jié)力強、膜完整性好、耐陰極剝離、耐土壤應(yīng)力和耐磨損、涂覆操作簡單、無污染、抗沖擊性和抗彎曲性能好等特點。
擠壓聚乙烯防腐層三層結(jié)構(gòu)底層通常為環(huán)氧粉末涂層，中間層為膠粘劑層，外層為聚乙烯層，由于其兼有熔結(jié)環(huán)氧粉末優(yōu)異的防腐性能以及聚乙烯優(yōu)良的機械性能、絕緣性能及強抗?jié)B透性，近年來在我國新建大口徑管道工程中大量應(yīng)用，如西氣東輸、蘭鄭長、長呼輸油管道、庫鄯線、陜京線等重點工程，也形成了較完整的技術(shù)體系。
2.3保溫管道防腐保溫層
管道所用的保溫材料最初為石棉灰、硅藻土、蛭石,后發(fā)展到礦渣棉、玻璃棉、珍珠巖等,這些材料的保溫效果、吸水性及施工條件等都不夠理想。七十年代初,石油管道開始采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫，并在各類繁多的保溫材料中逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料因其導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、可工廠預(yù)制、現(xiàn)場施工方便，廣泛應(yīng)用于埋地長輸管道的保溫。當(dāng)輸送高溫介質(zhì)管道時，經(jīng)綜合經(jīng)濟比較后可采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，即在鋼管與聚氨酯泡沫之間加夾微孔硅酸鈣等耐溫材料。泡沫塑料是一種發(fā)泡體保溫材料，由多異氰酸酯、組合聚醚加催化劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑等原料組成，其中發(fā)泡劑是聚氨酯泡沫中最重要的一種助劑，應(yīng)為無氟發(fā)泡劑。
2.4保溫管道防腐防護層
管道的實際保溫效果能否達(dá)到預(yù)定指標(biāo),取決于保溫層的防水性,而保溫材料的多孔性使其吸水性較強,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料雖然具有閉孔結(jié)構(gòu),但如果長時間處在一定水壓下,同樣要吸水。因此,對這類保溫材料要外包防護層。國內(nèi)管道采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫時使用的外防腐層主要有兩種:即石油瀝青玻璃布防護層和聚乙烯夾克防護層。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層外加石油瀝青玻璃布防護層的施工工藝為噴涂泡沫成型或模具成型后外纏石油瀝青玻璃布,生產(chǎn)效率低,施工工藝落后,現(xiàn)在已較少使用。硬質(zhì)聚氨酯塑料保溫層外加聚乙烯防護層的施工工藝有“管中管”成型和“一步法”成型兩種,隨著兩種施工工藝日趨成熟,生產(chǎn)效率高,應(yīng)用較為普遍。地上敷設(shè)管道多采用鍍鋅鐵皮、鋁箔玻璃鋼等。埋地管道則多為高、低密度聚乙烯包覆層,俗稱夾克。近來也有將高、低密度聚乙烯綜合起來使用做防護層的,俗稱中密度聚乙烯。該種材料既有近似于高密度聚乙烯的強度,同時又具有低密度聚乙烯的韌性,將二者綜合后的材料大大延長了材料的耐環(huán)境應(yīng)力開裂時間。埋地保溫管道的外防水層也有的使用TO樹脂玻璃鋼、環(huán)氧樹脂玻璃鋼或改性石油瀝青玻璃布等。
2.5保溫管道防腐補口材料
根據(jù)統(tǒng)計,管道腐蝕的主要原因是由于地下水從管道補口處侵入保溫層后,由電化學(xué)腐蝕引起的。近年來,由于熱縮制品的發(fā)展,多采用聚乙烯熱收縮帶、聚乙烯熱熔套等。針對補口是保溫管道的關(guān)鍵環(huán)節(jié),設(shè)計中一般在管端采用輻射交聯(lián)熱收縮性防水帽,并在補口處鋼管外壁采用加強防腐措施,采用的材料有加強煤焦油瓷漆、加厚型S52—1型聚氨酯專用防水防腐漆、環(huán)氧類防水材料、輻射交聯(lián)熱收縮套(帶)等。
03國外保溫管道結(jié)構(gòu)及常用材料
根據(jù)對國外保溫管道檢索資料分析,國外保溫管道常用的材料主要有以下幾種類型:
（1）保溫管道的結(jié)構(gòu)為輸送鋼管—防腐—保溫層—外保護層。其保溫層的材料為閉孔型硬質(zhì)泡沫塑料,地上管道保溫層外的保護層一般采用鍍鋅鐵皮,地下管道保溫層外的保護層一般采用聚乙烯夾克。補口采用現(xiàn)場泡沫塑料澆注,然后用熱收縮套和鐵皮雙重保護。目前保溫管道的防護層采用纏繞法涂敷工藝,使涂敷質(zhì)量更佳,較其它涂敷工藝更經(jīng)濟。
（2）對管道采用導(dǎo)管傾倒巖石和砂石碎屑進行保護和保溫。即對預(yù)先開挖管溝,對管線覆蓋保溫砂層和保護性巖石碎屑的保溫保護方式。英國北海管道、挪威的國家石油公司對近海油井出油管道采取這種保溫保護方式證明,它是一種有效的經(jīng)濟的保溫方式。
（3）國外近年來用于保溫管道的材料,除以上所述外還有:
①纖維類保溫材料
主要為巖棉制品、礦渣棉制品、硅酸鹽纖維制品、玻璃棉制品等。這類材料造價低,施工方便,工期短,結(jié)構(gòu)簡單。
硅酸鹽纖維制品有硅酸鋁氈、保溫繩、陶瓷纖維紡織品。這類材料的特點是耐火、保溫,使用溫度高,化學(xué)穩(wěn)定性好,但價格較貴。
玻璃棉及制品材料密度小,導(dǎo)熱系數(shù)小,在日本使用廣泛。
②氣孔狀(亦稱空氣層型)(粉未類)保溫材料
這類保溫材料有珍珠巖、硅藻土、膨脹硅石、硅酸鈣制品、復(fù)合硅酸鹽制品(硅酸鎂、海泡石、硅酸鉛、稀土復(fù)合保溫材料等)。
目前在這類材料基礎(chǔ)上又發(fā)展出超輕量硅酸鈣及超微粒子二氧化硅。超輕量硅酸鈣密度、線收縮率、防水性能、添加增強材料等方面均優(yōu)于普通硅酸鈣制品。它的導(dǎo)熱系數(shù)僅是其它無機保溫材料的1/3～1/4。
③多泡型保溫材料
目前,國外發(fā)泡型保溫材料分為:
a)有機發(fā)泡材料如:酚醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料PVC、聚異氰脲酯泡沫塑料等。它們都具有導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率低、抗壓強度高、易于成型,方便施工等特點;
b)無機發(fā)泡塑料如:發(fā)泡珍珠巖、玻璃發(fā)泡體、發(fā)泡水泥、發(fā)泡粘土、發(fā)泡蛭石、水玻璃發(fā)泡體、發(fā)泡陶瓷以及磷酸鹽等。國外通過對無機發(fā)泡材料的開發(fā)和研究表明,有相當(dāng)部分無機保溫材料很理想,且價格低廉。這些無機發(fā)泡材料有取代泡沫夾克中聚氨酯泡沫塑料保溫材料的趨勢;
c)復(fù)合泡沫材料如:由樹脂粘合玻璃泡沫而形成的一種復(fù)合泡沫保溫材料。異氰酸脂與堿金屬硅酸鹽類反應(yīng),可制成有機無機復(fù)合泡沫塑料。該類材料的最大優(yōu)點是泡沫結(jié)構(gòu)非常堅固,抗壓強度大和耐高溫,其特點是密度大、導(dǎo)熱系數(shù)大、價格高。
從上所述可以看出,管道保溫材料從其類型上可分為多泡型、空氣層型和纖維型三大類。由于多泡型保溫材料具有導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率低、抗壓強度高及易于成型和便于施工等優(yōu)點,在國外的油氣管道保溫中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。
04結(jié)語
管道的防腐保溫技術(shù)，不但降低了管體腐蝕泄漏的事故發(fā)生率，延長了管道的服役壽命，而且是節(jié)能降耗的一種重要措施。為縮小我國管道防腐保溫技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的差距，我們應(yīng)重視前期現(xiàn)場調(diào)研和資料收集，吸收國外先進技術(shù)的同時總結(jié)國內(nèi)經(jīng)驗，進一步優(yōu)化防腐保溫的結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分考慮設(shè)計的可靠性（嚴(yán)密性）與經(jīng)濟性（保溫厚度、結(jié)構(gòu)形式）的統(tǒng)一，進一步推動我國管道防腐保溫技術(shù)的發(fā)展。