天然气管道防腐涂料应用状况分析

1、中石油天然气管道防腐用溶剂型涂料应用状况调查报告目 录一工艺站场项目简介 21.1站场、阀室管道及金属设施的防腐层 21.1.1埋地配管系统的防腐层 21.1.1.1方案 21.1.1.2无溶剂液态环氧防腐层技术要求 31.1.2站场、阀室内地上管道及金属设施的防腐层 41.1.2.1方案 41.1.2.2涂层技术要求 41.1.3防腐施工 6二天然气埋地管线的防腐 72.1天然气埋地管线外壁防腐 72.1.1防腐材料选择原则 72.1.2外防腐层介绍 72.1.3管道外防腐补口 82.1.4外防腐检验及标准 82.2天然气管道的内壁防腐 82.2.1涂料选择 82.2.2内涂层 92.2.3

2、基本参数 92.2.4内涂敷施工基本程序 92.2.5引用标准 9总结 9一站场防腐涉及涂料 9二天然气管道内外层涉及涂料 9附录：内减阻涂料检验标准 9附录a 固体体积含量的确定方法 10附录b 实验室盐雾试验 11附录c 剥离测试 11附录d实验附着力测试 11附录e 实验室气压起泡试验 12附录f 实验室水压起泡试验 12附录g 实验室针孔检测 12附录h 本标准号引用测试方法标准题录 13一工艺站场项目简介石油天然气输送管线在长途输送中必须设有工艺站场，西气东输二线管道工程广州至南宁段起始于广州市，管线长793.3km，管径为1016mm，压力为10mpa。广州-南宁支干线沿线设置沿线

3、设置5座工艺站场（不包括广州末站），22座线路阀室（其中rtu阀室8座）。工艺站场分为清管站和分输站，站场内管道由于场地空间有限，管道、管件和其它各种金属构筑物错纵复杂，与站外长输管道相比，在外腐蚀程度的检测和管道的维护、更换方面，更为困难，加之有许多埋地管道、设备和异型件的防腐层需现场制作，质量难以与线路管道在工厂预制的三层pe一致。因此，在站内埋地管道、设备防腐层的缺陷处，同样受到电化学腐蚀的威胁；地上管道与金属设施由于长期在露天环境中，存在大气腐蚀的现象，也需要进行腐蚀防护。1.1站场、阀室管道及金属设施的防腐层1.1.1埋地配管系统的防腐层1.1.1.1 方案站内埋地管道具有管径规格多

4、、长短各异，同时站内埋地管道又具有维护不便，金属构筑物密集、相互交错的特点，存在阴极保护不易完全保护的可能。因此，在选择外防腐层时应综合考虑站内埋地管道的特点、环境条件和防腐材料的性能等影响因素，合理选用。可供选择的外防腐层种类有三层pe、无溶剂型液体环氧（100%固体份环氧涂料）、聚丙烯增强编织纤维防腐胶带等。三种材料性能比较如下表：材料名称优点缺点三层pe性价比最高预制生产及调运麻烦无溶剂型液体环氧粘结性能优异，能满足涂装在站内各种形状的异型管件、设备表面上抗冲击性能和一次性喷涂厚度方面目前都有了较大改善施工质量受环境温度、湿度和施工人员责任心的影响较大聚丙烯增强编织纤维防腐胶带现场施工方

5、便、防腐层完整性较好、吸水率低、抗机械损伤性能较好防腐层粘结性能逊于前两者根据场站工程的特点和国内已建工程的使用情况，比较各种防腐材料特点，推荐采用的方案如下：（1）对站场（包括阀室）内与干线管径一致的进站、出站和越站旁通管道，采用三层pe外防腐层，对于dn300mm以上的地下管道尽量采用三层pe防腐层。（2）对与站（阀室）内其它无法采用三层pe的金属管道采用无溶剂型液体环氧防腐，实干后再外缠聚丙烯增强编织纤维防腐胶带加强防腐，以提高抗水汽渗透和保证防腐层的完整性，同时又不会屏蔽站场区域的阴极保护电流。 立管出土管段冻土线至地面以上200mm范围内，在应采用无溶剂环氧+聚丙烯网状增强编织纤维防

6、腐胶带作防腐层的基础上，再对地面上下各200mm±20mm范围内缠绕一层铝铂胶带。（3）对于站场内的阀门（包括气液联动阀）及异构件埋地部位的防腐，先对这些金属设施表面采取原防腐材料或相近的液态环氧防腐材料进行防腐或修复，用矿质腻子抹填凹处，再缠绕矿酯油性防腐胶带。如果这些金属设施在采购时已经具有防腐层，可以不必再用液体环氧防腐。 1.1.1.2 无溶剂液体环氧防腐层技术要求站内和阀室地下管道防腐层采用的无溶剂液体环氧的技术指标要求如下：无溶剂液体环氧涂料应不含挥发性溶剂，是一种双组分、化学反应固化的环氧涂料，涂刷干膜厚度600m。无溶剂液体环氧涂料的性能指标应符合表1、表2的规定。表

7、1 地下管道及设施无溶剂液体环氧涂料技术指标序号项 目性能指标试验方法1颜色及外观色泽均匀、有光目测2细度m80gb 17243固体含量%95gb 17254凝胶时间min10gb/t 12007.75干燥时间h表干2gb 1728实干8表2 地下管道及设施无溶剂液体环氧防腐层技术指标序号项 目性能指标试验方法1粘接强度（拉开法）mpa10astm d45412吸水率%0.6sy/t 0447 附录c3附着力级a 75±3，48h或95±3，24h2sy/t 0315附录hb 80±3，30d2，无鼓泡4耐阴极剥离amma 1.5v，65±3，48h8s

8、y/t 0315 附录cb 1.5v，65±3，30d155抗1º弯曲a（23±1）无裂纹sy/t 0315附录f6抗冲击强度a(25) j8sy/t 0315附录g7体积电阻率·m1×1012gb/t 14108电气强度mv/m25gb/t 1408.19耐化学试剂性能 （90d）10%h2so4防腐层完好sy/t 031510%naoh10%hcl3%nacl1.1.2站场（阀室）内地上管道与金属设施的防腐层1.1.2.1 方案站内露空设备、管道采用涂装防腐涂料的方案防腐。用于露空管道及设备的防腐涂料，应满足国标gb/t 21447-200

9、8钢质管道外腐蚀控制和中石油关于特定标段的露空管道外防腐层的要求，也应具有与金属表面良好的粘结力、防水防大气腐蚀、耐紫外线老化、耐候性好，同时还应具有良好的装饰性。在选择涂料时，应根据露空设备和管道的运行温度、所处环境条件，以及涂料的性能特点、使用寿命和适应性、配套性，进行综合考虑，选择合理的配套方案。工程工艺站场具有分布地域广，考虑到工程项目的潮湿腐蚀以及涂层耐候性问题，推荐的涂层结构和配套方案为复合型防腐涂料，其组成与结构为：环氧富锌底漆（底层，80m）-环氧云铁防锈漆（中间层，140m）-氟碳面漆（面层，100m），涂层总厚度应320m。1.1.2.2 涂层技术要求 复合型防腐涂料的性能

10、指标应符合表3、表4的规定。表3 地上管道及设备防腐涂料技术指标序号项目性能指标试验方法环氧富锌底漆环氧云铁中间漆耐候面漆1在容器中状态无硬块，搅拌后成均匀状态无硬块，搅拌后成均匀状态无硬块，搅拌后成均匀状态2颜色灰色各色各色目测3粘度（涂4，25）s-7070gb/t17234细度m808080gb/17245固体含量%707050gb/t17256不挥发份中锌粉含量%70-gb/t68907干燥时间h表干122gb/t1728实干2424128柔韧性mm1-211gb/t17319附着力级211gb/t172010冲击强度j4.94.94.9gb/t173211耐磨性（500r/500g）

11、mg-20gb/t176812硬度0.3.0.30.3gb/t173013耐盐雾性ah，级72h，172h，1500h，1gb/t1771表4 地上管道及设备防腐层性能序号项 目性能指标试验方法1耐盐雾性（500h）级1gb/t17712耐化学试剂（室温，14d）10%h2so4涂层完好sy/t 031510%naoh5%nacl3电气强度mv/m25gb/t1408.14体积电阻率m1×1011gb/t14105表面电阻率1×1012gb/t14106耐紫外光老化（1000h）优sy/t0320 附录b7冻融循环（五个循环，120h）优sy/t0320 附录c1.1.3防

12、腐施工1) 一般规定防腐层施工应按涂料供应商的推荐工艺进行，可选用喷涂、刷涂和辊涂等方式。防腐层施工时，管道及设备表面温度应高于露点3以上，空气相对湿度应低于85%。雨、雪、雾、风沙等气候条件下，应停止露天施工。2)表面处理管道及金属设施应逐一进行外观检查，表面不应含有油脂和积垢，否则应采用适当的方法将表面清理干净，再应按sy/t 0407中规定的喷（抛）射除锈方法和磨料要求，对管道及设备表面进行喷（抛）射除锈。表面处理的最低要求应达到gb 8923规定的sa2.5级，锚纹深度宜为40m 70m。喷（抛）除锈后，应将管道及设备表面的灰尘清除干净。焊缝应处理至无焊瘤、无棱角、无毛刺。表面处理合格

13、的管道及设备应在4h 内进行涂敷，如返锈应重新进行表面处理。3) 涂料配制涂料的配制应按照涂料供应商的要求进行，涂料的两个组分在使用前应分别搅拌均匀，然后应按规定的比例混配，并应充分搅拌均匀后使用。无溶剂液体环氧涂料采用无气喷涂时，应根据配比要求，调整喷涂机的输送比例，还应按涂料供应商要求的加热温度进行加热，最终达到喷涂要求。当采用其它施工方式时，应指定专人负责涂料的配制，并应按产品使用说明书的规定进行配比、混合、搅拌及熟化。4) 涂装在管道及设备表面处理达到要求后，应尽快涂装，涂装应在台架上进行。涂层涂敷应均匀、无漏涂、无气泡、无流挂，涂层厚度应达到本规范的要求。采用无气喷涂无溶剂液体环氧涂

14、料时，宜2-3次喷涂至规定厚度。采用其它方式进行多道涂装时，应按涂料产品说明书所要求的时间间隔涂装，并进行涂层固化度检查。若防腐层已固化，应对前一道漆的表面进行打毛处理。5) 聚丙烯网状增强编织纤维防腐胶带的施工聚丙烯网状增强编织纤维防腐胶带的施工应在无溶剂环氧防腐层检查合格后进行，并应除去无溶剂环氧防腐层表面的灰尘和湿气。采用螺旋缠绕方式施工，螺旋缠绕搭接宽度55%，一次完成双层胶带的施工。6) 补口站内管道防腐、焊接安装后需要对焊接部位进行喷（抛）射除锈与补口。表面处理应达到gb 8923规定的sa2.5级，焊缝应处理至无焊瘤、无棱角、无毛刺。站内无论是三层pe管道还是液态环氧防腐管道，焊

15、缝补口都采用液态环氧与聚丙烯网状增强编织纤维防腐胶带方式。二天然气埋地管线的防腐2.1 天然气埋地管线外壁防腐2.1.1 防腐材料选择原则外防腐层是防止管道外壁腐蚀的主要手段。外防腐层的选择应遵守以下原则： 1） 技术可靠，防腐性能好，具有较好的机械性能和绝缘性能，水渗透率低，耐阴极剥离性好，耐植物根穿刺，耐微生物侵蚀，与钢管粘接力强，易于补口，补伤等。 2） 经济合理，做到既能达到防腐蚀的效果又可以节省投资。 3） 根据现有的技术装备和施工经验，能达到设计提出的要求，满足工程的需要。2.1.2外防腐层介绍目前国内外适用于长输管道防腐涂层主要有煤焦油瓷漆、pe二层结构防腐层、pe三层结构防腐层

16、、熔结环氧粉末涂层、双层环氧粉末涂层等。实践证明各种涂层均有其优缺点和适用条件。下面将各种防腐材料主要优缺点、国内外应用状况及评价简述如下：1）煤焦油瓷漆涂层该涂层有绝缘性能好，吸水率低，耐细菌腐蚀和植物根茎穿透，我国材料充足及使用寿命长，价格低（约5560元/ m2）等优点。主要缺点是机械强度较低，适应温度范围小，低温易变脆，生产施工过程中可能会逸出有毒气体，需要严格的烟雾处理措施。国外使用已有70多年历史，近年来因受环境保护的限制逐渐被其它涂层代替。我国已研制出达国际标准的产品，分为a、b、c三种型号，以适应不同的温度需要。2）pe两层结构涂层（高密度聚乙烯包覆）具有绝缘性能好，吸水率低，

17、机械强度高，坚韧耐磨，耐酸碱盐和细菌腐蚀，耐温度变化，国内材料充足等优点，价格较低（约6065元/ m2）。缺点是耐紫外线性能差，暴露阳光过久易老化，与钢管表面结合力较差，抗阴极剥离性能差。国外采用聚乙烯防腐已有40多年历史，目前仍有一定的使用量。其用量上，中小管径占第一位，中等管径应用上仅次于熔结环氧粉末。国内1985年后广泛应用，到目前为止油田和各地中小管径采用此种涂层防腐管道已超过上万公里。3）pe三层结构防腐层pe三层结构防腐层结合了高密度聚乙烯包覆、熔结环氧粉末的优点。它利用环氧粉末与钢管表面结合牢固，利用高密度聚乙烯耐机械损伤的特点，两层之间特殊的胶层使三者形成分子键结合的复合结构

18、，达到防腐性能、机械性能良好的结合。此涂层是目前我国大型管道工程上首选的涂层。pe三层结构防腐层从1995年在库鄯线、陕京线上应用以来，一直反映是国内所用过的最好的涂层。但有一种观点认为：pe三层结构涂层破损后，容易形成静电屏蔽，阴极保护的作用不能良好发挥。目前我国应用中对此观点尚未重视。pe三层结构防腐层造价相对较高（约100元/m2），是其缺点之一。4）熔结环氧粉末具有与钢管表面结合牢固，绝缘性能好，机械强度高，耐温度变化，耐化学腐蚀等多种优点。可适用各种恶劣自然环境。主要缺点是耐紫外线性能差；由于涂层较薄（0.35-0.5mm），耐划伤和磕碰的机械性能相比厚涂层来讲要差。国外60年代开始

19、应用于管道防腐，发展很快，是目前国际管道防腐上采用量最多的涂层。价格约在6570元/ m2。5） 双层熔结环氧粉末涂层这种涂层与pe三层结构类似，具有和pe三层相同的综合性能，机械性能尤其高，补口也用双层熔结环氧粉末，相容性好，涂层表层光滑。另外可避免阴极屏蔽问题，与阴极保护系统的匹配比pe三层结构更好。这是一种国际上新研制出的涂层，最适于穿越段使用。国内已准备在最长的定向钻穿越中使用。缺点是价格较高，约在95100元/ m2。本次可研中考虑将其使用在常州以南的水网地区。2.1.3 管道外防腐补口pe三层结构防腐层段采用加强级（三层）辐射交联聚乙烯热收缩带补口，熔结环氧粉末段采用液体环氧现场喷

20、涂或辐射交联聚乙烯热收缩带补口，双层熔结环氧粉末采用同种材料及结构补口。2.1.4外防腐检验及标准 pe三层结构防腐按照埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准（sy/t 4013-95）执行；环氧粉末防腐、按照钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准（sy/t0315-97）执行；双层熔结环氧粉末防腐执行加拿大标准can/csa-z245.20-99。2.2 天然气管道的内壁防腐2.2.1涂料选择 内涂材料的性能必须符合英国天然气工程标准 gbe/cm1及美国石油学会标准api rp 5l2的要求。内涂的涂料由带颜料的环氧树脂、填充剂、溶剂、固化剂和稀释剂所组成。所选涂料应具有实际使用经验，并已成功的应用

21、于天然气及凝析气管道的内衬上，涂料生产商应能提供详细的工程实例，确认产品在天然气管道上的适应性。 根据国内外的经验推荐选择反应固化型的双组分液体环氧树脂作为内涂敷盖层涂料。供货商家必须提供权威机构的检测证明。2.2.2内涂层天然气管道的减阻内涂层技术是一项经济效益显著的高新技术，其原理是通过光滑管道内壁来减小摩阻、节约能耗，从而提高管输效益。目前国外大型输气管道上均采用内涂层技术。西气东输管道工程为国内跨世纪的重大项目，为保证管道建设的高质量、高标准、高效益，决定在西气东输管道工程上全线使用减阻内涂层技术。2.2.3 基本参数 内涂敷膜厚度：干膜 5075mm（湿膜时需达到 100150mm）

22、。 管道内表面表面处理标准：sa 2.5级。 钢管加内涂层后表面粗糙度：小于 10mm。2.2.4内涂敷施工基本程序 管道预热表面处理除尘端部胶带覆盖（50mm）无气喷涂加速固化检验堆放（储存待运）2.2.5引用标准（1） api rp 5l2 非腐蚀性气体输送管道内覆盖层的推荐准则（2） gbe/cm1 钢制干线管道和管件的内覆盖层施工方法（3） gbe/cm2 钢制干线管道和管件的内覆盖层材料技术规范（4） xqds 001 非腐蚀性天然气输送管道内壁（减阻）覆盖层推荐准则总 结：目前国内石油天然气管道多采用pe二层结构防腐层、pe三层结构防腐层、熔结环氧粉末涂层、双层环氧粉末涂层等作为埋

23、地管线的外层防腐，溶剂型涂料在石油天然气管道外层防腐项目中极少使用，内壁内减阻涂料应用较多。现将目前石油天然气管道可用的溶剂型涂料总结如下：一站场防腐涉及涂料有：埋地管线：无溶剂环氧防腐漆 用量较小，首先考虑的是3层pe地上管线：环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+耐候面漆（丙烯酸聚氨酯磁漆、氟碳漆）补口部分：液态环氧（无溶剂环氧）站场工程大小、维修年限等信息还待收集。二天然气管道内外层涉及涂料有：外壁涂层：煤焦油磁漆 早期不环保，现有改进型国产产品，符合国际标准内壁涂层：环氧内减阻涂料补口部分：液态环氧（无溶剂环氧）附录：内减阻涂料检验标准附录a（规范性附录）固体体积含量的确定方法方法：1 将材料

24、按供应商的规定进行混合。2 混合的材料在21277080温度下放置3h。3 按照astm d 1644的方法确定混合材料的固体重量百分比。4 根据3次测试的平均值计算出混合材料的固体重量百分比。5 按照astm d1475中的方法测定混合涂料的固有比重。6 选择3块铝质试片，每片的单侧面积为 11600 mm215500 mm2 18 sq.in24sq.in,厚度为0.64mm0.025in。在105±2 221±4的循环空气的烘箱中，使重量恒定，然后在21277080下的干燥器中冷却。在空气中秤重铝质试片，精确到0.01g。在21的蒸馏水中秤重铝质试片的重量，精确到0.

25、01g。将铝质试片放置在105±2221±4的烘箱里干燥1 h，在21277080的干燥器中冷却。7 用按照本附录中第一步所制备的涂料，按3.3节中的要求涂敷试片。8 试片在空气中干燥（固化）16h24h，温度21277080之间,相对湿度小于80%。如果需要，将其放置在105±2221±4的循环空气的烘箱中烘烤，实现恒重。9 按照6b、6c步骤，对试片在空气中和蒸馏水中重新进行秤重。10 根据上述步骤测定的数值及下列公式，计算固体体积百分比：a=试片涂敷前后在空气中的质量差，单位g；b=试片涂敷前后在蒸馏水中的质量差，单位g；固体体积百分比（%）=（a

26、-b）（相对密度）（固体质量百分比%）*100/a*以小数表示。注释：所有的测试都应重复3次，然后取平均值。附录b（规范性附录）实验室盐雾试验方法：在涂敷的试片上沿对角线刻划x形线，至裸露金属面，将刻划的一面面对盐雾，试验时间应为500 h。报告：试验结果检测应在试片从盐雾中取出干燥30 min之后进行，覆盖层没有水泡，并且用透明塑料胶带在刻划线的两侧拉，造成的覆盖层的剥离不能超过3.2 mm0.125in。附录c（规范性附录）剥离测试将试片放置在一个平面上，涂敷面向上。用锋利的刀片剥离覆盖层，刀片与覆盖层的夹角为60°。覆盖层不得从试片上剥离，应呈片状剥落。剥落片在拇指与食指之间碾

27、压时应产生粉末状颗粒。附录d（规范性附录）实验室附着力测试在距测试板的边缘至少13mm1/2in的位置上，用新的尖刀在覆盖层的25.4mm1in宽度按照等间距刻划16条线，划至金属。然后按照此间距与该划线垂直再刻划16条线。上述步骤将产生225块面积相同的正方形，每一块的边长大约为1.6mm1/16in。用25.4mm1in的透明的塑料带，拇指指甲牢固的将塑料片压紧，产生均匀的接触面颜色，快速拉开塑料带。检查正方形覆盖层块，覆盖层块不得有任何剥离，则认为合格。附录e（规范性附录）实验室气压起泡试验将试片放置在适合的压力设备内，用干燥的氮气将压力升至8.3±0.7mpa 1200±100psi。然后按照下面的操作进行：1 将温度调整到25±677±10。2 维持此压力24h，然后在5s内卸压。3 在卸压3min内检查覆盖层，任何气泡的产生则判为不合格。附录f（