1、鋼質(zhì)管道內(nèi)壁腐蝕與防腐層iHinaiiffliffliiffliffliHifflifl管道內(nèi)壁腐蝕與介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、溫度、壓力、流速有關(guān)，介質(zhì)中所含的酸、堿、鹽和 其它化學(xué)物質(zhì)與管道內(nèi)壁發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，直接腐蝕管道?；S、煉油廠、油田污水中所含的油和溶劑會使內(nèi)涂層溶脹、溶解，使其降低防腐性能。 介質(zhì)的流速和固體顆粒的磨損會加速涂層的破壞，介質(zhì)溫度升高會增加介質(zhì)的腐蝕性，而且使內(nèi)涂層變軟， 降低機械強度，失去粘結(jié)力，降低電性能，加速涂層老化。所以要根據(jù)介質(zhì)的上述性質(zhì)、狀態(tài)，設(shè)計 選擇涂層的材料、涂層結(jié)構(gòu)和涂層厚度。為了更合理更經(jīng)濟的選擇涂層，輸水管道應(yīng)分為輸送常溫普通水和輸送油田、煉廠

2、的含油、含化學(xué)添加劑、含酸堿鹽而且?guī)в幸欢囟鹊墓I(yè)污水兩類，對后者的防腐層需要提高等級并有某些特殊要求。1.1 常溫普通水管道內(nèi)防腐層1.1.1 內(nèi)腐蝕環(huán)境本節(jié)鋼質(zhì)輸水管道輸送的是飲用水、江河水、海水、湖水和生活污水，溫度為常溫，流 速處于層流速狀態(tài)。1.1.2 內(nèi)腐蝕等級根據(jù)上述輸送介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理狀態(tài)，內(nèi)腐蝕等級可分為弱腐蝕、中等腐蝕和強腐蝕三個等級，見表 4-1。表4-1腐蝕環(huán)境和防腐層等級腐蝕環(huán)境輸送介質(zhì)防腐層等級弱腐蝕環(huán)境江河水，湖水、地表水、飲用水普通級中等腐蝕環(huán)境海水、鹽堿地區(qū)湖水、生活污水、回收中水加強級強腐蝕環(huán)境工業(yè)污水、鹽湖鹵水、鹽堿水、酸性水質(zhì)特加強級1.1.3 內(nèi)

3、防腐層要求管道內(nèi)防腐層有兩個功能，一是防腐，二是減阻。管道內(nèi)防腐層的要求與外防腐層基本相同，見本書第三章 3.1.3節(jié)，包括：電性能、機械性能、穩(wěn)定性、抗微生物破壞性能、施 工工藝性能、經(jīng)濟指標(biāo)和低碳、節(jié)能環(huán)保要求。因管內(nèi)有流動的液體，液體中含固體顆粒， 管內(nèi)襯層要抵抗固體顆粒的磨蝕，要有一定的耐磨性能，其測試方法包括國標(biāo)GB/T1768-1979漆膜耐磨性測定法.和國際標(biāo)準(zhǔn) ASTM D969-93路標(biāo)漆滲色程度的實驗室試 驗方法。內(nèi)襯層要有減阻作用，隨著表面粗糙度的降低，摩擦系數(shù)也相應(yīng)地減小，摩擦系 數(shù)降低的比率隨著雷諾數(shù)的增加及管徑的減小而增加。管徑對減小摩擦系數(shù)的影響，隨著雷57諾數(shù)的

4、增高而有所減少。當(dāng)雷諾數(shù)在1010時，摩擦系數(shù)的變化最大。內(nèi)表面粗糙度為4.5 m的工業(yè)管道內(nèi)涂后可提高液態(tài)介質(zhì)輸送能力22%輸氣管道則是24%在相同輸量下液體壓降低將減少 33%或者可縮小管徑 8%管道內(nèi)涂襯將帶來減少輸送能耗、增加輸量、 縮小管徑等經(jīng)濟收益。1.1.4內(nèi)防腐層的種類與標(biāo)準(zhǔn)管道內(nèi)防腐層主要有環(huán)氧類、聚氨酯類、水泥砂漿和聚合物砂漿襯里。早在1957年，美國天然氣協(xié)會（AGA進行了一項稱為 NB14的天然氣管道內(nèi)表面涂層 研究，對38種不同類型的用于天然氣管道內(nèi)涂層的材料進行了對比和篩選，最后得出結(jié)論，環(huán)氧樹脂涂料最優(yōu)異。環(huán)氧樹脂涂料是以化學(xué)鍵與金屬結(jié)合，粘結(jié)力大，涂層堅硬，柔韌

5、性好，抗?jié)B透性強，耐水、耐溶劑性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿鹽侵蝕，收縮率低、熱膨脹系 數(shù)小，可常溫施工，施工工藝簡便易行（詳見第 7章7.10節(jié)液體環(huán)氧涂料防腐層）。目前尚無用于管道內(nèi)防腐的液體環(huán)氧涂料國家標(biāo)準(zhǔn)，有中石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 0457-2010鋼質(zhì)管道液體環(huán)氧涂料內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但此標(biāo)準(zhǔn)是針對石油化工行業(yè)較嚴(yán)酷的腐蝕情況而制定的。在油田、煉廠、石油化工廠的污水中含有石油、石油制品、苯類和氯化烷燒，這些物質(zhì)會溶解、溶脹有機涂層。在污水中還含有在酸洗、堿洗工藝匯總產(chǎn)生的酸、堿、鹽 及各種化學(xué)添加劑。若生產(chǎn)車間和裝置出現(xiàn)生產(chǎn)事故，還會有高溫的油品和有機化工產(chǎn)品排入污水管網(wǎng)。因此提高了管

6、道內(nèi)涂層的防腐性能。若在輸送常溫普通水質(zhì)、生活污水、海水等情況下，選用此標(biāo)準(zhǔn)會過度提高涂料的成本，提高涂層的造價，不適當(dāng)?shù)卦黾庸こ掏顿Y， 不宜采用。美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 /美國自來水廠協(xié)會的 ANSI/AWWA C210-07鋼質(zhì)水管道液體 環(huán)氧內(nèi)外防腐層比較全面科學(xué)地制定了輸水管道液體環(huán)氧涂料的技術(shù)要求，經(jīng)濟實用，完全適合與我國的普通輸水管道。ANSI/AWWA C210-07部分內(nèi)容摘錄：a）本標(biāo)準(zhǔn)特別說明本標(biāo)準(zhǔn)對供水工業(yè)提供選擇和評定用在自來水供水工業(yè)系統(tǒng)的液體環(huán)氧涂料的指導(dǎo)原則，并對在自來 水供水工業(yè)鋼質(zhì)水管道使用的襯里和涂層設(shè)定最低要求。當(dāng)輸送水的含沙量或流速超過通常水平時，建議此標(biāo)準(zhǔn)的

7、使用者考慮增加內(nèi)襯層厚度，或用水渠代替。如果預(yù)計已經(jīng)涂敷的管子會在地面上存放相當(dāng)長時間，應(yīng)采取措施使涂層不受紫外線和大氣、環(huán)境及 其他條件的影響發(fā)生降解。b）涂料和襯里結(jié)構(gòu)一層雙組份化學(xué)固化的環(huán)氧底漆和一層多多層不同型號的雙組份、化學(xué)固化的環(huán)氧面漆。兩層或多層同型號的雙組份、化學(xué)固化的環(huán)氧涂料，在此情況下，第一層可認(rèn)為是底漆。單層、雙組份、無溶劑、化學(xué)固化的環(huán)氧涂料。c）液體環(huán)氧涂料本標(biāo)準(zhǔn)使用的涂料是呈液體狀態(tài)、化學(xué)固化的環(huán)氧涂料。固化劑可以是胺類、胺加成物、苯甲氨基醇、 聚胺類或其他環(huán)氧固化劑。環(huán)氧樹脂可以用煤焦油、酚醛樹脂或其他改性材料進行改性。用在底漆和面漆 的材料應(yīng)由同一生產(chǎn)廠生產(chǎn)。d

8、）涂層厚度外涂層和襯里的最小和最大干膜厚度 （簡稱DFT）由用戶規(guī)定。最小干膜厚度應(yīng) 為406科m 14 mils ）。 e）內(nèi)防腐層要求在固化后、埋地前，涂層體系應(yīng)是一個連續(xù)的涂膜，沒有針孔，沒有第 5,1節(jié)所描述的缺陷，并應(yīng)通 過第5,1.5條的電檢測。f）涂敷管內(nèi)防腐層檢驗在車間或現(xiàn)場涂敷的環(huán)氧涂層體系的檢測試驗要求試驗項目最低要求試驗方法電檢測（針孔）2500V見 5.1.5粘結(jié)性a. ASTM D 3359（A 法）b. ASTM D 45414A級800Psi （5.5MPa）見 5.1.6見 5.1.6干膜厚度16mils （406 叱 m）見 4.3.2.1 和 5.1.4g）

9、實驗室涂敷試件檢驗在實驗室涂敷試件的檢測試驗要求試驗項目最低要求最高值試驗方法浸泡試驗（液下和氣相）（30d）a.脫離于水通過見 5.2.1.1b.1% （w）硫酸溶液通過一c. 1% （w）氫氧化鈉溶液通過陰極剝離一剝離半徑9.53mm見 5.2.1.2h）涂敷施工優(yōu)先使用無氣噴涂法或離心葉輪式涂敷機。用于管道內(nèi)防腐的液體環(huán)氧涂料品種很多，涂料中成份不同，價格不同，性質(zhì)也有差異,用途上各有側(cè)重，如環(huán)氧煤瀝青主要用于污水、海水、工業(yè)用水，環(huán)氧鈦白漆、環(huán)氧陶瓷用 于飲用水、江河水，環(huán)氧玻璃鱗片用于酸、堿、鹽水等強腐蝕性水質(zhì)。根據(jù)水質(zhì)的性質(zhì)，選 擇普通級、加強級和特加強級結(jié)構(gòu)，見表 4-2、表4-

10、3和表4-4 。表4-2普通級防腐層結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍力殺涂層種類涂層結(jié)構(gòu)遍數(shù)每遍厚度（Wm合計用量（kg/ m2）弱腐蝕環(huán)境 普通水 中水（40C 以 下）1溶劑型環(huán)氧 煤瀝青涂料環(huán)氧鐵紅底漆1400.15溶劑型環(huán)氧煤瀝青涂 料4800.8總厚度4002環(huán)氧陶瓷涂 料（黑色）環(huán)氧陶瓷涂料（黑）14000.8總厚度400弱腐蝕環(huán)境 飲用水 （40C 以下）1溶劑型環(huán)氧鈦白漆（尢毒型）環(huán)氧鐵紅底漆1400.15溶劑型環(huán)氧鈦白漆4800.8總厚度4002環(huán)氧陶瓷涂 料（白色、無 毒）環(huán)氧陶瓷涂料（白）14001.0總厚度400表4-3加強級防腐層結(jié)構(gòu)應(yīng)用條件力殺涂層種類涂層結(jié)構(gòu)遍數(shù)每遍厚度（科mD合計用

11、量（kg / m2）弱腐蝕水質(zhì)（40 80C）1溶劑型環(huán) 氧煤瀝青 涂料環(huán)氧鐵紅底漆1400.151.5溶劑型環(huán)氧煤瀝 青涂料680總厚度6002環(huán)氧玻璃 鱗片涂料環(huán)氧鐵紅底漆1400.15環(huán)氧玻璃鱗片涂 料（含環(huán)氧煤瀝青 玻璃鱗片涂料）41000. 8環(huán)氧清漆1600.15總厚度5003環(huán)氧陶瓷環(huán)氧陶瓷涂料16001.2總厚度600中等腐蝕條 件（40C以下）1厚漿型環(huán) 氧煤瀝青 涂料環(huán)氧鐵紅底漆1400.15厚漿型環(huán)氧煤瀝 青涂料480 1200. 8總厚度6002環(huán)氧玻璃 鱗片涂料環(huán)氧鐵紅底漆1400.15環(huán)氧玻璃鱗片涂 料（含環(huán)氧煤瀝青 玻璃鱗片涂料）41001.0環(huán)氧清漆1600.1

12、5總厚度5003環(huán)氧陶瓷環(huán)氧陶瓷涂料 （雙組份噴涂）16001.5總厚度600表4-4特強級防腐層結(jié)構(gòu)應(yīng)用條件力殺涂層種類涂層結(jié)構(gòu)遍數(shù)每遍厚度（科m）合計用量（kg / m2）強腐蝕環(huán)境 （40C 以 下）1無溶劑環(huán)氧陶 瓷涂料無溶劑環(huán)氧陶瓷涂料110002.5總厚度10002無溶劑環(huán)氧玻 璃鱗片涂料環(huán)氧鐵紅或環(huán)氧富 鋅底漆1400.15無溶劑環(huán)氧玻璃鱗 片涂料（含環(huán)氧煤瀝青 玻璃鱗片涂料）110002.2環(huán)氧清漆2600.15總1享度1000（2）熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層用高分子環(huán)氧樹脂制成固體粉末涂料，噴涂在加熱后的鋼管上，環(huán)氧粉末受熱后熔融， 并發(fā)生固化交聯(lián)反應(yīng)，形成防腐層。其技術(shù)要求詳見中國

13、石油天然氣集團公司編制的SY/T0442-2010鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（3）聚氨酯類涂料聚氨酯類涂料根據(jù)配方的化學(xué)組成分為聚月尿、聚氨酯（月尿）和聚氨酯涂料。其技術(shù)要求見中國石油行標(biāo) SY/T 4106-2005管道無溶劑聚氨酯涂料內(nèi)外防腐層技術(shù)規(guī)范。（4）水泥砂漿內(nèi)襯層鋼管、鑄管的水泥砂漿內(nèi)襯層與管內(nèi)壁緊密結(jié)合，耐沖擊性能很高，不易損壞，不僅給管內(nèi)壁提供了物理性屏障，使水與管內(nèi)壁隔離， 還給管表面提供防腐蝕的化學(xué)環(huán)境。水泥砂漿含氫氧化鈣，是強堿性，PH值在1213之間，在如此高 PH值環(huán)境下，鋼鐵表面形成氫氧化鐵保護膜，使表面鈍化，減緩和防止腐蝕的發(fā)生。當(dāng)輸送含ci-、so

14、2-、co2-、HO離子濃度高，水質(zhì)偏酸性的情況下，水泥砂漿內(nèi)襯將 被腐蝕、碳化，失去對鋼鐵的保護作用。水泥砂漿被腐蝕、脹裂、破壞的原因詳見 3.6章鋼 筋混凝土管防護。近年來，國內(nèi)外采用水泥砂漿中加入高分子樹脂或在水泥砂漿表面再涂液 體環(huán)氧對水泥砂漿進行保護。采用水泥砂漿襯里，尤其是聚合物水泥砂漿襯里是防止水管線內(nèi)腐蝕的最常使用的方法， 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：國家標(biāo)準(zhǔn)球墨鑄鐵管水泥砂漿離心法襯層一般要求（GB/T 17457-98 ）,石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼質(zhì)管道水泥砂漿襯里技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T 0321-2000 ）。（5）聚合物砂漿襯里輸送鹽水、海水、酸堿污水不能采用水泥砂漿襯里，介質(zhì)中的S-、Cl -、

15、CC3-、HCO3等離子會浸蝕水泥砂漿，造成管道的腐蝕。在水泥砂漿中加入聚合物配制成聚合物砂漿，3增加了抗水性能，涂層密實、粘結(jié)力大、機械強度高，耐腐蝕。中國秦山核電站三期工程海 水管道采用聚合物砂漿襯里，增加了抗蝕能力，滿足電站安全運行40年的要求。上海金山石化總廠DN1800mre送海水管道，采用有機硅聚合物砂漿，運行 25年，完好如初，而用普 通水泥砂漿，僅10年就腐蝕剝落，鋼管穿孔漏水。在水泥砂漿中加入水溶性聚合物、 水乳化型聚合物、環(huán)氧樹脂、有機硅聚合物等都可配 制出聚合物水泥砂漿，在攪拌機中按比例充分混合， 攪拌均勻。得到較好塑性、致密的漿料， 噴涂施工。有機硅聚合物改性砂漿的結(jié)構(gòu)

16、成份和配比見表4-5 （據(jù)AWWA C 20麻準(zhǔn)）。表4-5有機硅聚合物改性砂漿成份配比材料名稱質(zhì)量比525 #硅酸鹽水泥100%D504聚合物2% 2.5% （按固體含量）水溶性有機硅0.5 （按3%容液）細砂粒（級配按 AWWA C 205150%-300% （砂灰比 1.5: 13: 1）水（生活用水）32% 50% （視實際坍落度）粉煤灰（優(yōu)質(zhì)超細級）20%- 57% （英國設(shè)計）用低分子環(huán)氧樹脂配制成樹脂砂漿、用噴涂機噴涂，制成粘結(jié)力大、機械強度高、光滑致密、防腐性能極強的聚合物砂漿襯里，可以在鋼管、鑄管內(nèi)作襯里，噴涂車可在現(xiàn)場施工。含油熱水管道內(nèi)防腐層中石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 04

17、57-2010鋼質(zhì)管道液體環(huán)氧涂料內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是針對 石油化工行業(yè)的使用要求編制的，對內(nèi)防腐層性能提出了較高要求。SY/T 0457-2010 部分內(nèi)容摘錄：a）適用范圍：用于輸送溫度不高于80c的原油、天然氣、水的鋼質(zhì)管道內(nèi)防腐層的設(shè)計、施工與驗收。輸送成品油的鋼制管道內(nèi)防腐層也可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。b）內(nèi)防腐層等級及厚度內(nèi)防腐層等級干膜厚度（科m）普通級200加強級300特加強級450c）液體環(huán)氧涂料性能指標(biāo)項目性能指標(biāo)試驗方法底漆面漆溶劑型無溶劑型溶劑型無溶劑型黏度（涂-4黏度計，25 1C） , s80一80一GB/T 1723細度，m& 100& 100& 100& 100GB/T 1724干燥時間 （25C 2C）h h4444GB/T 1728實干，h240 1680一80一GB/T 1725一98一98SY/T0457 附錄 A耐磨性(1000g/1000rCS17 輪),mg一一0 1200 120GB/T 1768注：對無溶劑環(huán)氧涂料，可米用底面合一型涂料。d）液體環(huán)氧防腐層性能指標(biāo)項目性能指標(biāo)試驗方法外觀表囿應(yīng)平整、光滑、無氣泡、無