3PE防腐發(fā)展簡(jiǎn)史

20世紀(jì)80年代初，德國(guó)曼內(nèi)斯曼公司推出了該公司研究所與巴斯夫化學(xué)工業(yè)公司共同研制的3層結(jié)構(gòu)聚烯烴涂層（MAPEC）和擠壓聚烯烴涂層的性能優(yōu)勢(shì)，克服了兩種涂層單獨(dú)使用時(shí)性能上的不足。它首先在歐洲廣泛應(yīng)用，深受用戶好評(píng)，是使用最多的管線涂層體系。在北美，有關(guān)學(xué)者指出，熔結(jié)環(huán)氧涂層在近期內(nèi)將繼續(xù)占有主導(dǎo)地位，但是會(huì)舉薦與改進(jìn)的擠壓聚烯烴涂層體系和多涂層體系（環(huán)氧粉末-擠壓聚烯烴體系）分享管線防腐市場(chǎng)。 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司于1994年夏決定引進(jìn)3PE涂敷作業(yè)和涂敷技術(shù)，用于即將開工的陜京輸氣管道和庫(kù)鄯輸油管道的外防腐涂層。同年12月，由中石油基建局、管道局、四川石油設(shè)計(jì)院、西北管到指揮部專家聯(lián)合組團(tuán)赴美國(guó)、意大利、土耳其等國(guó)考察3PE涂敷作業(yè)線。1995年5月，由遼河油建一公司負(fù)責(zé)招標(biāo)從加拿大根勞公司引進(jìn)了我國(guó)第一條3PE涂敷作業(yè)線。1996年初投入正常生產(chǎn)。1996年意大利索克薩姆公司與哈爾濱塑料六廠合資建設(shè)的朔州防腐廠竟改造于5月投入正常生產(chǎn)。西北管道指揮部與港商合資從荷蘭引進(jìn)的3PE涂敷作業(yè)線，于1996年在寶雞亞東防腐公司建成投產(chǎn)，至此，3PE防腐在中國(guó)得到關(guān)注和應(yīng)用。從澀寧蘭管道建設(shè)開始，通過(guò)招標(biāo)，加之3PE防腐材料全部國(guó)產(chǎn)化，3PE防腐的預(yù)制價(jià)格大幅下降，從此開始了國(guó)內(nèi)3PE防腐廣泛應(yīng)用的時(shí)代，迄今已有20000KM埋地鋼管外防腐采用3PE防腐涂層。 目前國(guó)內(nèi)已有數(shù)十條3PE涂敷作業(yè)線，具有加工Φ25-2800mm鋼管3PE涂層的能力，加工方式既有纏繞式，也有圓模包覆式。纏繞式分上纏繞和下纏繞；圓模包覆式中，負(fù)壓包覆已在一些作業(yè)線上使用，較好地解決了焊縫兩側(cè)的空洞問題。 隨著3PE涂層在國(guó)內(nèi)大規(guī)模的推廣使用，與之配套的補(bǔ)口材料也迅速發(fā)展。從采用3PE防腐初期的陜京管道、庫(kù)鄯管道進(jìn)口國(guó)外輻射教練聚乙烯熱縮帶，發(fā)展到西氣東輸工程和陜京二線工程以及國(guó)產(chǎn)輻射交聯(lián)三層結(jié)構(gòu)、輻射交聯(lián)熱縮套、熱縮帶為主，國(guó)外進(jìn)口為輔局面。知名國(guó)內(nèi)熱縮材料廠家生產(chǎn)的反應(yīng)型熱熔膠的3層結(jié)構(gòu)補(bǔ)口帶，除熱性能不如3PE外，其它性能已接近3PE。且以解決熱縮帶固定片滑移問題，一經(jīng)粘上，熱縮帶完全可以與熱縮套一樣周向均勻烘烤，不用擔(dān)心固定片下發(fā)生滑移，徹底解決了熱縮套發(fā)生的被割盜、內(nèi)層熱熔膠被污染的問題。

3PE防腐標(biāo)準(zhǔn)制定

3PE防腐螺旋鋼管，3PE防腐無(wú)縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用。有工程技術(shù)研究院在引進(jìn)3PE涂敷技術(shù)初期，于1995年4月參照DIN30670-1991和NFA49-710（1988年3月版）編制了中國(guó)第一個(gè)3PE涂敷施工驗(yàn)收規(guī)范Q/BT003-1995，用于陜京管道、庫(kù)鄯管道建設(shè)。同年升級(jí)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T4013-1995，經(jīng)過(guò)幾年工程建設(shè)的總結(jié)和實(shí)踐，2001年改版為SY/T0413-2002，并于2002年8月1號(hào)起實(shí)施。 標(biāo)準(zhǔn)制定之初，根據(jù)中國(guó)的實(shí)際情況，聚乙烯與高密度聚乙烯為主，維卡軟化點(diǎn)定為不小于110℃；外防腐層的厚度按以低、中密度聚乙烯為主的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN30670-1991來(lái)確定。極大地提高了3PE防腐層的抗沖擊強(qiáng)度，保證了陜京管道和庫(kù)鄯管道的施工質(zhì)量，SY/T0413-2002又將3PE防腐層的剝離強(qiáng)度、抗沖擊的指標(biāo)大幅提高，并明確規(guī)定了據(jù)一些專用料炭黑含量，保證了3PE防腐層的機(jī)械強(qiáng)度和耐候性能，并加大了補(bǔ)口剝離強(qiáng)度（即熱縮套、熱縮帶的對(duì)底漆鋼的剝離強(qiáng)度）抽測(cè)頻次，為保證管道外防腐涂層的質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)。

3PE防腐可靠性研究

國(guó)內(nèi)目前輸送天然氣大批量應(yīng)用3PE防腐無(wú)縫鋼管，國(guó)標(biāo)3PE防腐螺旋鋼管，但對(duì)他的可靠性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：針對(duì)采用3PE涂層在國(guó)內(nèi)發(fā)生的爭(zhēng)論，中油工程技術(shù)研究院受北京華油天然氣有限公司委托，完成了《陜京輸氣管道外防腐3層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)聚乙烯涂層安全評(píng)價(jià)研究》。該項(xiàng)研究包括從國(guó)外文獻(xiàn)收集到北京華油天然氣有限公司2001-2003年進(jìn)行的管線外防腐層開挖檢查和不開挖檢查的結(jié)果分析，以及陜京管道未用完露天堆放在華北石油鋼管廠2年和6年的3PE防腐性能檢測(cè)，得出如下結(jié)論： （1） 目前國(guó)內(nèi)外防腐層應(yīng)用效果評(píng)價(jià)很好，對(duì)其使用中產(chǎn)生的缺陷報(bào)道的很少。報(bào)道的主要缺點(diǎn)有露點(diǎn)、剝離、陰極剝離、陰極保護(hù)屏蔽、剝離防腐層膜下腐蝕等，而且大部分有關(guān)缺陷的報(bào)道還停留在理論推測(cè)階段，如資料中提到陰極保護(hù)屏蔽的問題，到目前還沒有關(guān)于防腐層實(shí)際運(yùn)作中出現(xiàn)陰極保護(hù)屏蔽的實(shí)例報(bào)道。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐表明，隨著使用年限的增加，出現(xiàn)缺陷最少的涂層系統(tǒng)是FBE/擠壓聚乙烯3層結(jié)構(gòu)防腐系統(tǒng)。 （2） 通過(guò)對(duì)歐洲聚乙烯防腐層30年應(yīng)用史的回顧，雖然理論上剝離防腐層下會(huì)發(fā)生腐蝕或應(yīng)力腐蝕開裂，但目前還沒有發(fā)生剝離防腐層下出現(xiàn)膜下腐蝕或應(yīng)力開裂的案例。在德國(guó)曼內(nèi)斯曼研究所，曾經(jīng)進(jìn)行了長(zhǎng)期的腐蝕實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，以模擬防腐層應(yīng)用效果。腐蝕實(shí)驗(yàn)環(huán)境有土壤、水、試驗(yàn)主要檢查應(yīng)力腐蝕開裂問題，其實(shí)驗(yàn)防腐是把有缺陷的聚乙烯防腐層鋼管置于腐蝕條件和應(yīng)力條件下，腐蝕環(huán)境為含有NaHCO3的沙土環(huán)境，溫度70℃，管地電位-430~-460mV，鋼管表面以不同方式預(yù)處理，所有鋼管均帶壓循環(huán)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，防腐層缺陷周圍或多或少都有剝離，但剝離區(qū)為發(fā)現(xiàn)腐蝕。表面無(wú)氧氣化皮的鋼管為出現(xiàn)應(yīng)力開裂，有氧化皮的鋼管出現(xiàn)了開裂，裂紋最大深度0.2mm，可能是由應(yīng)力腐蝕造成。由此得出結(jié)論，徹底的表面處理是防止應(yīng)力開裂的有效手段。 （3） 陜京管道2003年開挖763m長(zhǎng)管段，3PE防腐層共有破損點(diǎn)四個(gè)。油破損點(diǎn)的缺陷形式可以看出，防腐層的破損均是由硬物劃傷所致。對(duì)3PE直管和冷彎管3個(gè)探坑檢查，共檢測(cè)17出剝離強(qiáng)度，其中5處剝離強(qiáng)度值低于70N/ cm，最小剝離強(qiáng)度120N/cm,最大剝離強(qiáng)度200 N/cm。產(chǎn)生原因?yàn)殛兙┕艿朗菄?guó)內(nèi)首次采用3PE涂敷技術(shù)，涂敷商的涂敷水平有限，對(duì)工藝工程的控制能立相對(duì)較差，可能導(dǎo)致個(gè)別管道的涂敷工藝設(shè)置不當(dāng)造成防腐層的粘接力差。防腐層剝離強(qiáng)度低只是個(gè)別部位，而且只要防腐層無(wú)破損，也不會(huì)造成管道腐蝕。 （4） 1999年和2003年對(duì)華北石油鋼管廠露天存放的陜京管道剩余防腐管進(jìn)行了抽測(cè)，其防腐的性能基本沒有下降，尤其是華龍公司采用齊魯聚乙烯生產(chǎn)的防腐管，存放6年后各項(xiàng)指標(biāo)仍符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)SY/T0413-2002規(guī)定，說(shuō)明3PE防腐層確實(shí)具有優(yōu)良的耐久和抗衰老性能。 綜合調(diào)研情況和陜京管道的檢測(cè)結(jié)果，3PE防腐層的主要缺陷是施工過(guò)程中的機(jī)械損傷。

3PE防腐尚待解的問題

1 熱煨彎管防腐 第一批采用3PE外防腐層的陜京管道和庫(kù)鄯管道，熱煨彎管的外防腐涂層分別采用進(jìn)口TEK-RAP冷纏帶和進(jìn)口3M公司液體環(huán)氧外纏中央制塑聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶保護(hù)兩種方式，以后的工程有采用熱縮套蝦米搭接、單層FBE外纏膠帶保護(hù)等多種形式的外防腐方式，但綜合性能都達(dá)不到3PE防腐水平，造價(jià)卻高了很多。熱煨彎管究竟用何種方式防腐，以成為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理者急需解決的問題，如過(guò)這個(gè)問題解決不徹底解決，熱煨彎管將成為3PE防腐涂層系統(tǒng)的瓶頸。目前彎管常用熱縮纏繞帶防腐，而且性能也得到大家的肯定，北京正在用熱縮纏繞帶全面替代原來(lái)的冷纏帶防腐方式。 2 環(huán)氧粉末質(zhì)量 自2001年起，因招標(biāo)引發(fā)的價(jià)格站導(dǎo)致環(huán)氧粉末售價(jià)偏離正常水平，其直接反映結(jié)果是：1.3PE涂敷聲場(chǎng)線上的上粉率下降到85%以下；2.單層FBE涂層的上分率下降，涂層露點(diǎn)多、易受損傷，次問題已出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)某重點(diǎn)工程上。對(duì)于3PE防腐，目前尚未發(fā)現(xiàn)問題，幾年后是否會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)力不足的問題，還很難預(yù)料，但犧牲質(zhì)量來(lái)?yè)Q取價(jià)格有事是不可取的。環(huán)氧粉末涂層是中間連接層，直接決定了3PE涂層和鋼管的粘結(jié)情況，如果粘結(jié)力有問題，那么防腐效果是大打折扣，甚至導(dǎo)致防腐措施失效，所以環(huán)氧粉末的質(zhì)量問題一定要注意。就是補(bǔ)口用熱縮帶、熱縮套在收縮前涂敷的環(huán)氧粉末底漆也需要加強(qiáng)，用戶在選擇時(shí)最好用配套廠家的，因?yàn)槟z層各個(gè)廠家配方有區(qū)別，在測(cè)試時(shí)也是和自己所選用環(huán)氧粉末的底漆來(lái)做的，如果冒然選用其他底漆，就有可能出現(xiàn)問題。 3 涂敷工藝的問題 國(guó)內(nèi)各防腐廠拋丸處理后只注意除銹效果和卯紋深度，對(duì)清潔后的鋼管粉塵僅滿足于吹掃，對(duì)鋼管表面殘存的微塵既不重視又不檢驗(yàn)，粉塵附著過(guò)多，將嚴(yán)重影響環(huán)氧粉末對(duì)鋼管的長(zhǎng)期附著力。引進(jìn)3PE涂敷技術(shù)初期，由于涂敷經(jīng)驗(yàn)不足，當(dāng)年陜京管道翹邊主要原后經(jīng)摸索，找出翹邊主要原因是內(nèi)接頭耗熱量大，導(dǎo)致管端溫度太低造成的。陜京二線發(fā)生的34根翹邊管中，有幾根就是因涂敷廠取消內(nèi)接頭，兩根管端頭相互錯(cuò)位，壓輥沒有實(shí)現(xiàn)周向全壓實(shí)所致；為便于端頭處理，管端包紙無(wú)可非議，但陜京二線出現(xiàn)的34根翹邊管中多數(shù)為包紙不當(dāng)造成的缺陷，有的是操作工的手汗造成管面局部污染所致。從全長(zhǎng)850KM的陜京二線看，3PE防腐管的涂敷質(zhì)量是很好的，但34根防腐管出現(xiàn)翹邊現(xiàn)象引起了業(yè)主的高度重視，兩次組織專家到現(xiàn)場(chǎng)逐根對(duì)翹邊防腐管進(jìn)行鑒別，花去了大量人力物力，對(duì)此各防腐廠必須引進(jìn)高度重視。還有就是補(bǔ)口用熱縮套、熱縮帶的施工工藝對(duì)質(zhì)量影響很大，還有施工人員水平也是很重要的一個(gè)因素