一、防腐蝕材料的基本要求

1．材料性能

(1)良好的電絕緣性：防腐層相對兩面之間一定面積的電阻不應小于10000Ω?m2；耐擊穿電壓強度不得低于電火花檢測儀檢測的電壓標準。

(2)抗陰極剝離性：防腐層應具有一定的抗陰極剝離能力保證防腐層與基體能夠有效地粘和在一起。

(3)足夠的機械強度：有一定的抗沖擊強度，以防止由于搬運和土壤壓力而造成損傷；有良好的抗彎曲性，以確保管道施工時受彎曲而不致?lián)p壞；有較好的耐磨性，以防止由于土壤摩擦而損傷；與管道有良好的粘結(jié)性。

(4)有良好的穩(wěn)定性：耐大氣老化性能好；化學穩(wěn)定性好；耐水性好，吸水率小；有足夠的耐熱性；耐低溫性能好，確保其在堆放、拉運和施工時不龜裂、不脫落。

(5)簡便的修補性：防腐層破損后應易于修補，節(jié)省施工時間。

(6)抗微生物性能好。

2．防腐層材料選擇因素

(1)粘結(jié)力、抗老化性能、化學穩(wěn)定性能是否優(yōu)良；

(2)施工工藝的先進性；

(3)管道的地理位置和地勢情況；

(4)管道通過地區(qū)的土壤或回填土類型；

(5)管道運行的溫度和施工過程中的環(huán)境溫度；

(6)裝卸要求和儲存條件；

(7)防腐蝕層的費用，包括材料、涂敷、修補以及防護損壞等費用。

二、常見管道外防腐層

埋地管道外壁防腐層的種類較多。50年代以前，國外地下長輸管道主要采用石油瀝青和煤焦油瀝青作外防腐蝕材料，在防腐預制廠或現(xiàn)場涂敷施工。60年代，研制出了一些性能很好的塑料防腐材料，例如粘膠帶，熱塑涂層，粉末融結(jié)涂層等。70年代以來，由于管道施工遇到一些嚴酷的自然環(huán)境，對防腐層性能提出了更嚴格的要求，因此，在管道防腐材料的研究中，都大力發(fā)展復合材料或復合結(jié)構(gòu)，強調(diào)防腐層要具有良好的介電性能、物理性能，穩(wěn)定的化學性能和較寬的溫度適應性能，以達到防腐、絕緣、保溫、增加強度等多種功能，陸續(xù)發(fā)展形成了聚烯烴、環(huán)氧粉末、環(huán)氧樹脂等防腐材料系列。

1．常用外防腐層材料

1)石油瀝青

石油瀝青作為最早的管道防腐材料，由于具有來源豐富、成本低、安全可靠、施工適應性強等特點，在我國長輸管道中幾乎全部采用石油瀝青纏繞玻璃布作防腐材料。石油瀝青防腐層應用時間長、經(jīng)驗豐富、技術成熟、設備定型，但和煤焦油瓷漆、塑料等材料相比，它的主要缺點是吸水率大，耐老化性能差，不耐細菌腐蝕等。

2)煤焦油瓷漆

煤焦油瓷漆具有吸水率低、電絕緣性能好、抗細菌腐蝕等特點，是國外管道防腐的主要材料之一，在我國只是小范圍內(nèi)試用過。由于煤焦油瓷漆在使用中受到限制的主要原因是熱敷過程中毒性較大，操作時須采取適當?shù)膭诒４胧虼讼拗屏嗣航褂痛善岬耐茝V應用。

3)環(huán)氧煤瀝青

由環(huán)氧樹脂、煤瀝青、固化劑及防銹顏料所組成的環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，有強度高、絕緣好、耐水、耐熱、耐腐蝕介質(zhì)、抗菌等性能，適用于水下管道及金屬構(gòu)筑物防腐。同時還具有施工簡單(冷涂工藝)、操作安全、施工機具少等優(yōu)點，因而較石油瀝青、煤焦油瓷漆更優(yōu)越。不過環(huán)氧煤瀝青防腐層屬于薄型涂層，總厚度小于1mm，而且對鋼管表面處理、環(huán)境溫度、濕度等條件要求很嚴，稍有疏忽就會產(chǎn)生針孔，影響防腐效果。因此，現(xiàn)場施工中質(zhì)量較難控制。

4)膠粘帶

在制成的塑料帶基材上，涂上壓敏型粘合劑(厚0.1mm左右)即成壓敏型膠粘帶。它是在摻有各種防老化劑的聚乙烯帶材上，涂特殊膠粘劑而制成的一種常溫下有壓敏粘結(jié)性能，溫度升高后能固化而與金屬有很好的粘結(jié)力的防腐材料。它可在管道表面形成一個完整的密封防腐層。壓敏型膠粘帶防腐作用主要由塑料基帶承擔，粘合劑只作為纏繞時的粘合媒介。聚乙烯膠粘帶具有較好的防腐絕緣性能，施工方便，無污染，價格較低，防腐質(zhì)量可靠，不過由于國內(nèi)膠帶生產(chǎn)工藝、帶材厚度、膠層厚度及配方等方面落后于國外先進水平，因此其質(zhì)量遠落后于國外產(chǎn)品，使推廣應用受到影響。

5)聚乙烯包覆層

將聚乙烯塑料熱擠塑在表面經(jīng)過處理的管道表面，形成緊密粘結(jié)在管壁上的連續(xù)的硬質(zhì)塑料外殼，俗稱“夾克”。由于其具有防腐性能好、機械強度高、原材料費用低、適用溫度范圍廣等優(yōu)點，在國內(nèi)各油田都試用過。對于小口徑管道有成功的經(jīng)驗，但對于大口徑的管徑容易出現(xiàn) “夾克開裂”的問題，也使聚乙烯包覆層的應用受到限制。解決問題的方法一般是采用聚乙烯熱收縮套(帶、片) 補口。

6)環(huán)氧粉末涂層

環(huán)氧粉末涂層是將嚴格清理過的管子預熱至一定溫度，再把環(huán)氧粉末噴在管子上，利用管壁熱量將粉末融化、冷卻后形成均勻、連續(xù)、堅固的防腐薄膜。熱固性環(huán)氧粉末涂層由于它的優(yōu)異性能，特別適用于嚴酷苛刻環(huán)境，如高鹽、高堿的土壤，高含鹽分的海水和酷熱的沙漠地帶。環(huán)氧粉末涂層噴涂方法由60年代靜電噴涂研究成功到現(xiàn)在，已形成了完整的噴涂工藝，正向著高度自動化方向發(fā)展，近幾年來，國內(nèi)的長輸管線已有部分使用環(huán)氧粉末涂層進行防腐。

7) 三層防腐涂層

由環(huán)氧樹脂和擠壓聚乙烯涂層相結(jié)合形成的三層聚烯烴管子涂層是一種新型的防腐方法，它綜合了環(huán)氧樹脂和擠壓聚乙烯兩種涂層的優(yōu)良性質(zhì)，顯著改善了傳統(tǒng)的兩層防腐涂層的性質(zhì)，特別是提高了抗陰極剝離能力和粘著力。所謂三層是指涂層分成三次形成，第一層環(huán)氧樹脂底漆，有熔結(jié)環(huán)氧粉末、無溶劑環(huán)氧液、含溶劑環(huán)氧液三個品種，主要根據(jù)涂敷設備、管子直徑、運行溫度、所用表涂層及管子涂敷速度等因素選擇，底漆厚度為50μm。第二層中間層由共聚物或三聚物組成，主要成分是聚烯烴，中間層起粘結(jié)作用，厚度通常為250～400μm。第三層是聚烯烴表涂層，主要起機械保護作用，由擠壓聚烯烴，如低密度、中密度聚乙烯或改性聚乙烯組成，涂層厚度視管子直徑或管道運行條件而定，一般為1.5～3mm。另外，在某些環(huán)境下，為防紫外線照射，還可在表涂層上附加一層30～40μm厚的聚丙烯。

2．90年代防腐涂層技術的發(fā)展特點

國外防腐涂料發(fā)展的特點是涂料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在發(fā)生根本性改變，其改變方向以節(jié)省資源、無污染、經(jīng)濟、高效、有利生產(chǎn)為原則，在目前的防腐材料研究中，著眼于發(fā)展復合材料或復合結(jié)構(gòu)，強調(diào)涂層具有良好的導電性能和物理性能，穩(wěn)定的化學性能和較寬的溫度適應性能，既起到防腐絕緣作用，又能保溫和提高管道強度。

據(jù)防腐專家們的觀點，目前防腐涂層技術的發(fā)展應為：

(1)發(fā)展試驗技術和完善質(zhì)量控制體系，保證涂料及涂層在預制廠的出廠質(zhì)量；

(2)進一步提高現(xiàn)有管道涂料的粘結(jié)力、柔韌性、耐磨、耐濕氣和氧氣的滲透性；

(3)研制耐熱溫度達127℃的新型耐熱涂料；

(4)降低涂裝過程中能耗及進行管道表面處理的費用；

(5)使涂層具有更寬的適應范圍，強度更大；

(6)研究和開發(fā)高度自動化的噴涂工藝。

這樣，新型防腐材料100%固體含量聚氨酯防腐涂料就隨著新技術的發(fā)明應運而生了。

100%固體含量聚氨酯防腐涂料

一、100%固體含量聚氨酯防腐涂料的性能

100%固體含量聚氨酯涂料是由多異氰酸酯溶液和多元醇溶液通過化學反應在被防腐界面上形成聚氨酯涂層，該過程是迅速的、放熱的化學聚合反應過程。所謂100%固體含量是指涂料不用任何溶劑溶解、攜走或減少任何涂料樹脂，換句話說，就是樹脂正常情況下仍為液體狀態(tài)，涂敷后100%轉(zhuǎn)換成固體涂層。100%固體含量聚氨酯涂層技術廣泛應用于地下燃料儲罐、飲用水和工業(yè)污水系統(tǒng)、油氣工業(yè)系統(tǒng)、港口碼頭設施、電力工業(yè)設施、輪船軍艦等。

100%固體含量聚氨酯防腐涂料的性能突出（見表二），主要體現(xiàn)在以下方面：

1.附著力好

涂層對基體的附著力是評價涂層耐腐蝕性能的重要指標，附著力越強，抗腐蝕性越好，涂層越耐久。100%固體含量聚氨酯防腐涂層與鋼材、水泥、鑄鐵等多種材料有著極強的附著力。

2.耐磨

耐磨性高是100%固體含量聚氨酯防腐涂層有別于其它防腐涂層的特性之一，極強的耐磨性決定了它可以廣泛適用于亂石、蘆葦?shù)壤щy施工地帶。

3.抗彎曲

涂層彎曲性可評價涂層對涂敷后的鋼管加工彎曲出現(xiàn)斷裂或其它機械損壞的抵抗能力。抗彎曲性好也是100%固體含量聚氨酯防腐層有別于其它防腐涂層的重要特性。

4.抗陰極剝離

陰極剝離是衡量涂層耐剪切應力腐蝕的重要參數(shù)。油氣管道工業(yè)的時間經(jīng)驗證明，抗陰極剝離較好的涂層具有較好的耐腐蝕性能及耐用性能，對鋼基體具有良好防腐作用的涂層的其抗陰極剝離性能也較強。如果涂層能很好地粘附于鋼基體之上，它往往能耐剪切應力腐蝕破壞，涂層服務壽命將越長。

5.抗?jié)B

100%固體聚氨酯防腐涂層非常致密無針孔，因而它的抗?jié)B性很強，水汽滲透率指標為4.08mg/cm2.24h，優(yōu)于普通防腐涂料。

6.化學性質(zhì)穩(wěn)定

100%固體含量聚氨酯防腐涂層是高交聯(lián)度的聚合體，因此它的化學性質(zhì)非常穩(wěn)定。耐鹽霧實驗1000h無變化，10%NaOH、10%HCL、3.5%NaCL和柴油中浸泡30天沒有任何變化。

7.抗沖擊

抗沖擊力表示涂層抵抗與另一物體直接碰撞損壞的能力。在抗沖擊力要求較高的情況下，通過需要經(jīng)過實驗測試求得管道涂層抗沖擊力指標，用于評估、預測涂層耐損壞性能。

8.耐溫差變化

100%固體含量聚氨酯防腐涂層經(jīng)過30個循環(huán)（-40～-70℃）的凍融實驗無變化。

9.抗紫外線輻射

100%固體含量聚氨酯防腐涂層表面涂敷Acrylathane脂肪族聚氨酯防腐涂料后，抗紫外線輻射能力大大提高，經(jīng)過500h的強紫外線光老化試驗，涂層不變色、無粉化，優(yōu)于目前廣泛采用的環(huán)氧粉末、液體環(huán)氧樹脂涂料及其它抗紫外線涂料。

二、100%固體含量聚氨酯防腐涂料的優(yōu)點

100%固體含量聚氨酯除具有普通防腐涂料的基本性能外，與其它工業(yè)防腐材料相比有以下顯著的優(yōu)點：

1.涂料固化速度快，施工便捷，噴涂效率高

在相同的環(huán)境溫度（常溫20℃）和施工條件下，干膜厚度為0.5mm的無溶劑環(huán)氧樹脂涂料防腐，采用單組分高壓無氣常溫噴涂工藝，需要分成8～10層施工，每層施工間隔8h（涂層實干時間為6～8h），完成整體涂層施工的時間為8×8=64h,而干膜厚度為0.5mm的100%固體含量聚氨酯防腐涂料防腐，采用雙組分高壓無氣熱噴涂工藝，只需按一層多道的噴涂方法進行施工即可得到規(guī)定的厚度，由于該涂料的表干時間為1min，實干時間在2～3min之間，每道涂層間隔按3min計算，噴涂8道即可達到要求的厚度，完成整體涂層施工的時間為8×3/60=0.4h。如果在低溫天氣施工或防腐厚度更大的情況下，施工工效還會更加明顯。

2.溫度適應性強

100%固體含量聚氨酯防腐涂料的溫度適應性極強，即使在-40℃的低溫條件下，也可以快速固化，完成施工任務，有效的解決了我國北方寒冷季節(jié)防腐涂料無法進行的現(xiàn)狀。

3.涂料不含有機揮發(fā)物，不含胺、煤焦油、異氰酸鹽單體等有害物質(zhì)，不含可燃物。施工過程中可以保證安全，對環(huán)境沒有任何污染，符合涂料工業(yè)安全、綠色環(huán)保的發(fā)展方向。

4.使用壽命長

國外使用100%固體含量聚氨酯防腐涂料的歷史記錄為30年，至今防腐層完好無損。

三、施工工藝

⒈表面處理

1）清除待敷管線上的油污、贓物；

2）噴砂除銹，除銹級別達到GB/T 8932中規(guī)定的Sa2.5級，表面錨紋深度40～70μm；

3）表面保持清潔干燥，并在4小時內(nèi)進行防腐涂層噴涂。

⒉涂敷工藝

1）100%固體含量聚氨酯防腐涂料采用高壓無氣熱噴涂設備進行施工，原料加熱到50℃：

2）涂料按說明書要求進行徹底混合、熟化；

3）將A、B兩種組分按1：1混合比、加熱高壓無氣噴涂設備進行噴涂施工；

4）基體溫度高于露點3℃以上方可實施噴涂作業(yè)；

5）第一道涂敷合格后方可進行第二道涂敷，不合格涂層可以用丙酮或其它不與產(chǎn)品發(fā)生反應的溶劑進行清除；

6）涂料保存應采取防凍措施。

⒊質(zhì)量檢測

包括除銹級別檢查、錨紋深度檢查、表面質(zhì)量檢查、防腐厚度檢查、現(xiàn)場附著力檢查和涂層表面連續(xù)完整性檢查。