管道防腐涂层的研究！
发布时间：2025-11-13 11:57:32
腐蚀是造成材料失效的主要原因，金属腐蚀是一个重大的经济问题，据相关数据统计，我国每年因金属腐蚀造成的损失约占国民经济总值的 5%，其中管道腐蚀占了不小的比例。随着我国经济的持续快速发展，能源需求量不断增大，管道建设量也越来越大，各个城市规划中将要建设的各种供气、供水、供热管道更是数不胜数，这使管道腐蚀的防护变的越来越重要，这直接关系到管道的防腐性能和运行寿命。所以，加强对管道防腐涂层的研究对整个管道的腐蚀控制具有重大意义。
管道防腐涂层研究现状
2.1、管道腐蚀产生的原因
腐蚀是指金属材料表面和环境介质发生化学和电化学作用，引起材料的退化与破坏。油管常见的腐蚀主要是原油中溶解的CO2、H2S、C1﹣、少量溶解氧和细菌等腐蚀性物质引起的，这些物质直接和金属作用，引起化学腐蚀。
化学腐蚀的危害性不大，而造成钢管表面出现凸穴，以至穿孔的主要原因来自电化学腐蚀。金属发生电化学反应时，电极电位较低的部位容易失去电子，成为阳极；电极电位较高的部位得到电子，成为阴极。在O2和H20存在的情况下，Fe(OH)2生成水合氧化铁，即产生腐蚀。
2.2、防腐涂层的作用及性能要求
1、防腐涂层的作用
防腐层的防腐蚀原理主要是防止环境中的 H2O、Cl-、SO2等腐蚀性介质渗透到金属表面，使得腐蚀介质与金属表面隔离，从而防止金属的腐蚀。管道防腐涂层的主要作用如下：
1）屏蔽作用。2）缓蚀性能。3）牺牲阳极保护作用。4）性能提升作用。
2、管道防腐蚀涂层性能要求
为了达到提升涂层的防腐性能，使涂层的防腐效果大化，结合管道防腐的实际情况，对防腐蚀涂层性能的要求如下：1）对腐蚀介质的良好稳定性。2）良好的抗渗性能，保证低吸水率。3）具有良好的机械强度。4）具有优良的电绝缘性。
2.3道防腐涂层发展与应用现状
1865年，埋地钢质管道刚投人使用时，没有解决管道防腐问题，管道泄漏频繁发生。出于防漏考虑，采用煤焦油沥青及改性的煤焦油瓷漆作为防腐层材料。这种材料在管道温度上升时发生氧化反应，挥发部分馏分，导致脆变和剥离，使阴极保护电流增大。
20世纪中期是各种防腐层材料竞争发展的时期。石蜡、石油沥青、胶带陆续被开发出来，其中胶带防腐层曾一度占据优势地位。但这种材料在腐蚀性土壤中经常发生剥离，对阴极保护电流产生屏蔽，导致应力腐蚀开裂。
20世纪60年代出现的双层聚乙烯结构防腐层，逐渐改变了煤焦油沥青的主导地位。但随着管道运行条件的不断变化，这种防腐层逐渐暴露出易损坏、剥离、屏蔽阴极保护电流等缺陷。
20世纪70年代投产的阿拉斯加管道，标志着熔结环氧粉末防腐层应用时代的开始。通过不断改进组分和施工程序，熔结环氧粉末成为20世纪80年代应用成功的防腐涂层，但是其机械强度不理想。
到了20世纪90年代后期，熔结环氧粉末(FBE)和三层聚乙烯(三层PE)两种防腐层逐渐成为主流，近几年双层环氧(双层FBE)也逐步开始规模应用。目前在国外，防腐涂层的选用有着两种明显不同的观点：北美地区一般偏向于FBE，欧洲则偏向于PE。美国的有关统计表明,当前的防腐层是FBE、PE和煤焦油三足鼎立的局面，其他早期的一些防腐层应用的数量与范围在逐步缩减。
三层PE和双层FBE技术介绍
3.1三层聚乙烯(三层PE)
20世纪80年代德国曼内斯曼公司发明了被称为“完美涂层”的三层聚乙烯。其制作工艺是首先在钢管表面喷涂一层环氧底漆，再将钢管按一定的旋转速度送入涂敷区，台挤出机按一定厚度和密度挤出胶粘剂薄膜并缠绕在钢管表面，在胶粘剂还处在熔化状态时，第二台挤出机挤出聚乙烯薄膜并缠绕在胶粘剂外而形成涂层。
三层PE防腐层的结构是：底层为FBE，约50～127?m，中间层为共聚物胶，约200?m，外层为聚乙烯，约3 mm。这一结构将FBE的高粘结性、抗氧性、耐化学腐蚀及耐阴极剥离性能和高密度聚乙烯的抗潮气、电绝缘及抗机械损伤的性能结合成一个完美的有机整体，具有与管道表面粘结力强、电绝缘性能好、耐冲击、寿命长等突出优点，而且阴极保护电流密度小，只有1～3?A／m2。
三层PE使用寿命预计达40年以上，但价格较昂贵，目前在欧洲应用较多，而美国应用较少。我国自1995年引进以来，主要钢管厂都建立了三层PE防腐生产线。陕京输气管道、库鄯管道共计约有2 000 km使用了三层PE，西气东输管道工程也使用了该防腐层。
3.2双层环氧(双层FBE)
双层环氧由美国OBRIEN公司发明，它将单层FBE的防腐性能与表层塑性FBE的抗机械损伤性能结合在一起，表现出粘结性能强、使用温度高、耐土壤应力、耐冲击能力和抗阴极剥离性能好的特点。
双层FBE由两种不同性能的环氧粉末在喷涂过程中一次喷涂成膜完成，底层环氧防腐层与单层FBE相同，用以提供防蚀功能，外层FBE为增塑性环氧粉末层，主要用于抗机械损伤。两层厚度一般为525～l 000?m，可适用于各种口径的管子，并适用于补口、弯头、异型构件的防腐需要。可根据不同使用环境、不同需要，选择不同的双层FBE结构类型。它的耐冲击性能和阴极保护电流密度与三层PE相当，是能用于阴极保护系统并完全兼容而无屏蔽的防腐系统，具有失效安全性，所以更加优越。
双层FBE的价格因其结构与厚度不同而不同，但一般比三层PE便宜，随着工艺技术的发展成熟其成本还在降低。
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