长输管道外防腐层的选择是否科学合理, 直接关系到管道建设投资和质量可靠性, 更决定着管道建成运行中的安全及使用寿命。

一.   防腐层应具备的性能

按照有关规范要求, 管道防腐层应具备的性能为: 有良好的绝缘性, 覆盖层电阻不小于1×10⁴ Ω·m²; 有良好的稳定性, 耐老化、耐水、耐温度变化; 有较好的阴极剥离强度; 有足够的机械强度; 与管道有良好的粘接性; 抗植物根茎穿透能力; 涂料来源广泛、质量可靠、价格低廉; 能机械化连续生产, 满足工程建设需要; 易于现场补口补伤。

二.   防腐层质量标准

为了有效的保证各种防腐覆盖层的质量和实际使用效果, 延长管道的使用寿命, 提高综合经济效益, 必须严格控制防腐覆盖层的质量标准。国内管道防腐行业标准的编制在通过多年努力后已具备了覆盖面较广、较易于使用操作等特点, 现将石油天然气现行的行业标准介绍如下。

1   石油沥青

《埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准》 (SYJ/T0420-97)是一项既包含设计内容又有生产及施工验收规定的综合性标准, 包括沥青补口补伤。该标准代替了《埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准》(SYSJ-84)和《埋地钢质管道石油沥青防腐层施工及验收规范》(SY4J020-88)。在原标准的基础上进行了修改、补充, 指标较先进, 检测方法科学, 实用性较强。

2   煤焦油瓷漆

《埋地钢质管道煤焦油瓷漆外覆盖层技术标准》 (SY/T0079-93)适用于煤焦油瓷漆外防腐层的设计、材料检验、施工和验收, 包括采用热烤缠带或煤焦油瓷漆材料补口补伤的施工及验收。该标准参考了英国、美国、日本等国家标准以及其他国际标准, 并结合试验数据和我国国情制定而成, 1993年开始在长输管道上应用, 目前已完成了1998年更新标准工作。

3   聚乙烯

《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》(SY/T4013-95)是一项设计、施工和验收的综合性标准, 包括辐射交联聚乙烯热收缩套补口补伤。该标准代替了《埋地钢质管道聚乙烯防腐层施工及验收规范》 (SYJ4013-87)。SYJ4013-87只是施工及验收规范, 并限于挤压聚乙烯防腐管, SY/T4013-95适用于聚乙烯包覆和三层结构挤压聚乙烯防腐管。

该标准等效采用了德国、加拿大、意大利等国标准, 较好地体现了聚乙烯防腐层的先进性和技术特点, 并在总体技术要求及性能指标上达到了国外同类标准的先进水平。

4   环权粉末

《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准》(SY/T0315-97)适用于环氧粉末一次喷涂成膜, 单层结构的钢质管道外防腐层的设计、生产及施工验收, 包括局部修补和环氧粉末现场热喷补口。该标准主要是以加拿大国家标准为版本, 参照中国石油天然气管道局企标《钢质管道熔结环氧粉末外覆盖层技术规定》(Q/GD0150-93), 结合我国具体国情而编制的, 具有国外同类标准水平。

5   环氧煤沥青

《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》 (SY/T0447-96)是将《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》(SYJ28-87)和《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层施工及验收规范》(SYJ4047-90)合并为一项综合性标准, 包括环氧煤沥青补口补伤。该标准可保证工程质量, 满足设计和施工要求, 总结了环氧煤沥青多年使用的经验和存在的问题, 参照了美国和日本标准的相关内容, 对涂料的质量标准进行了修改, 对施工验收要求作出了具体规定。

三.   管道防腐层的性能比较及选择

1   应用情况

表 1、表 2列出了近期国内外管道各类防腐层的应用状况。

表  1  1992~1996年管道覆盖层用量所占比例调查结果

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表  2  1985~1998年国内主要新建(在建)长输管道防腐层选用概况

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从表 2可知, 近几年来, 国内长输管道选用的防腐层以煤焦油瓷漆、聚乙烯二层或三层结构占多数。与国外应用情况相同点是, 石油沥青的应用呈下降趋势; 不同点为, 因多种原因致使环氧粉末的应用尚未普及, 但从诸如苏丹管道等国际工程建设后, 环氧粉末的优势已逐步为人们所认识, 应用呈上升趋势。

2   性能比较

经过多年实践应用, 石油沥青、煤焦油瓷漆、环氧粉末、聚乙烯二层、聚乙烯三层结构、环氧煤沥青已适用于长输埋地管道的外防腐, 而聚乙烯胶带等使用效果则不理想。为了便于根据各工程实际情况和现场条件选择适宜的覆盖层材料, 现将这几种防腐覆盖层的性能和适应条件作简单的比较(见表 3)。

表  3  管道外覆盖层性能及适用条件比较

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3   选用原则

防腐层的选择应根据技术、经济、施工、业主的承受能力和要求等多方面考虑, 一般应遵循下列原则。

(1) 技术可靠  外防腐层须满足文中所提到防腐层应具备的各种性能, 如具有良好的绝缘性, 有一定的阴极剥离强度, 有足够的机械强度和良好的稳定性等, 以能够适应长输管道沿线各种不同的自然环境, 包括恶劣的地质、腐蚀环境以及输送工艺等方面要求。

(2) 施工可行  在满足技术可靠的前提下, 应考虑在工程特定环境下施工的可行性, 一般应注意以下几个方面。

① 参考国内(或工程所在地附近)施工涂敷线所能达到的作业水平, 以免影响整体质量。

② 防腐层应能适应工程所在地区的地形、交通等条件的要求, 以免在两次或多次倒运中碰撞受损。

③ 根据工程所在地气候影响的因素如温度、日照、风沙等, 所选覆盖层应能抵御外界因素的侵蚀和破坏。

④ 管道现场补口的可操作性。

(3) 经济合理  经济合理性受多方因素制约, 表现在长输管道防腐层选用上更为明显。一般应考虑以下因素。

① 在满足沿线环境条件(如地形、地质、土壤腐蚀性等)的前提下, 应选用经济性好的覆盖层。

② 需参照施工时一次投资与长期运营费用(阴极保护、管理、维护、大修)对比。

③ 在满足管道重要性、输送条件、设计寿命等条件下, 应考虑业主单位的意见和经济承受能力。

④ 综合考虑相关专业的结合问题(涉及到今后的管理、维护费用), 如站场、阴极保护站的设置等。

⑤ 综合考虑与防腐层经济性相关的条件, 如防腐作业线位置、运输条件、道路条件(可能在运输过程中对防腐层造成损坏)。

另外, 因地制宜是防腐层选用中很重要的因素, 尤其在拟建国内长输管道所处外部环境复杂多变、影响因素多的情况下, 必须充分考虑当地的各种条件, 制定出合理可靠的方案。

四.   几点建议

根据以上原则, 结合近年来工程的经验, 对于各类地区管道防腐层的选择有以下建议。

(1) 沙漠、戈壁及植物根茎发达、腐蚀性强、地下水位高的地段, 应采用煤焦油瓷漆、二层聚乙烯、环氧粉末等覆盖层(其中环氧粉末在地下水位高的地段慎用)。

(2) 岩石(含碎石、卵石)山区、丘陵等运输条件差, 倒运次数多的地区宜选用抗冲击能力强的二层聚乙烯包覆(中、小管径)及三层结构覆盖层。

(3) 平原地段宜采用环氧粉末、煤焦油瓷漆等覆盖层, 对于腐蚀性较弱、无深根植物、地下水位不高、介质输送温度较低的地段, 可采用石油沥青。

(4) 聚乙烯三层结构综合性能好, 适应性广, 但价格较高, 选用时应根据沿线条件、工程重要性及业主意见确定, 建议在地形复杂、维护维修困难、石方地段及大型穿跨越(尤其定向钻穿越段)中采用。

(5) 聚乙烯包覆分纵向挤出和侧向挤出缠绕两种类型, 从经济条件及费用因素考虑, 在中小管径(DN400以下)宜采用纵向挤出型; DN400以上宜采用侧向挤出缠绕型。

(6) 对于距离较短的小口径管道在附近作业线条件不具备时, 可采用环氧煤沥青覆盖层, 应格外重视材料及涂敷质量。

(7) 站场工艺埋地管道防腐(尤其在与长输管道干线管径一致的情况下)应采取与干线相同的防腐层, 以达到方便施工减少投资的目的。

(8) 补口、补伤及弯头防腐应与管体防腐相匹配, 不降低管道防腐整体水平, 且易于现场施工、保证质量和高效率。