钢套钢直埋保温钢管防腐层的研究与探讨

钢质外护管，由于采用传统金属焊接工艺，只要认真重视，管道质量是可以保证的，特别是外护管焊接采用超声波检查或气密性试验，能够保证管道接口的密闭性。目前显现出重要的问题是钢管的防腐。对外护管的壁厚将同塑管和玻璃钢外护管一并讨论。
1 、技术进步 —— 防腐等级水平的提高
随着科技进步，金属材料的防腐愈来愈得到重视和加强。现已研究开发出多种有效的防腐蚀结构和新的防腐蚀材料，减少埋地管道的腐蚀，保证正常使用寿命达 15 年或更多（国外都在 20~40 年以上），是管道设计基本要求。

直埋管道敷设现多采取：
（ 1 ）加耐腐蚀覆盖层，以保证埋地管道的抗腐蚀性；
（ 2 ）整体或局部设计阴极保护，与管道外加覆盖层相结合使用；

（ 3 ）改变腐蚀环境，更换土壤或加缓蚀剂，调节 PH 值；
（ 4 ）利用耐腐蚀的非金属材料，替代金属钢管，复合有机高分子材料纤维增强玻璃钢外护管即是一种，单一或复合聚乙烯管道是另一类型。
国外采用阴极保护技术已应用多年， 90 年代德国已敷设 17000km 、法国 20000km 、前苏联 60000km 、美国 640000km[6] 。我国长距离输送（气）管道已于 1968 年采用阴极保护技术， 1989 年北京市还专门召开了 “ 城市管道阴极保护 ” 学术研讨会 [7] ，近年直埋蒸汽管道在上海、宁波、大连等地均也采取金属管道覆盖防腐层与阴极保护相结合应用技术。
2 、管道外部覆盖层 —— 防腐层
金属管道表面覆盖层可起到装饰、耐磨、隔热、密封、防水防腐等作用，对埋地蒸汽管道主要是防蚀、防水、密封性。
覆盖层使管道电化学腐蚀的电池回路电阻加大或使管道表面金属钝化，或隔离外部腐蚀介质，从而减缓金属管道腐蚀速率。
外护管内壁多采用富锌二度或防锈漆涂二遍处理，以减缓水汽下的氧化腐蚀。外覆盖层（防腐层）大体可分两类，对于金属镀层类，蒸汽直埋管多不采用.
本文重点探讨有机涂层方法。
对蒸汽直埋管道，要求（防腐）覆盖层，耐受一定温度，与外护钢管结合力强，覆膜完整无针孔，有耐热或冷却或受力状态（冲击、弯曲、土壤应力）变化的能力，以及电绝缘性能，防水性能。即管道防腐层具有：良好的粘结性，电绝缘性，防水及化学稳定性，足够的机械强度和韧性，耐温耐热和抗冷脆性，抗微生物腐蚀性，耐阴极剥离性。
十几年来，特别近些年直埋式蒸汽保温管工程实施，暴露出防腐层许多因性能不保证，厚度不够或设计不合理，安装、施工及运行中破坏。防腐层使用仅几年，就有的被迫更换或维修。如环氧煤沥青，因受阳光照射，漆料中含有的蒽、萘受热分解升华，针孔剧增；加之固化不好，强度低，机械性破损加大，某些防腐层吸（透）水性高，而过早的与金属管剥离，防腐性失效。有的设计外壁使用温度过高达 97℃ ，迫使用国内一些环氧煤沥青涂料性能早失效而破坏  。

钢套钢直埋保温钢管防腐层的研究与探讨

3 、新近发展的高性能防腐层（材料）
自 60 年代，美国研究开发了环氧树脂 [9] ，德国推出聚乙烯塑料应用到管道防腐工程上 [10] ，有熔结型粉末涂料（热固性或热塑性）和溶剂性涂料。现直埋式预制蒸汽保温管，采用环氧粉末热喷涂逐渐增多。近年又从国外引进高膜厚 PU 防腐层（双组分无溶剂型聚氨基甲酯焦油或聚脲涂料）。
（ 1 ）熔结环氧粉末（ FBE ）由于粘结力强，机械性能好，优异的抗耐腐蚀性能，特别是可在 -60~100℃ 大温差范围应用，耐土壤应力和阴极剥离性表现更好。
（ 2 ）挤出 PE/PP （包覆型）或 PE 聚乙烯带（缠绕型）由于绝缘电阻高，抗杂散电流干扰力强，以及突出的机械性能、耐冲击（物理损伤）能力高而在欧洲广泛应用。
（ 3 ） 80 年代欧洲先研制和推出三层 PE 复合结构，发展了 FBE 及 PE 的优点，使防腐层更加完善和耐用。层保证粘结性及电绝缘性，第二层特殊防水层，第三层为保证机械性能的保护层。
对适应各复杂地域、严重土壤腐蚀苛刻环境表面非凡。绝缘阻值*达 1010Ω·m2 ，而阴极保护电流，只有数 μA/m2 ，对长距离的管道，能大幅度降低安装和维修费用。
（ 4 ） 90 年代德国 VIAG Aktiengeselschaf 集团 TIB 公司研制生产了 Protegol UT32-10 高膜厚 PU 腐材料 [11] ，其硬度高，耐腐性佳，耐冲击性为环氧粉末 10 倍以上，阴极保护电流更小，耐热老化性突出（ 100℃ 2400h 以上），单一层结构，一次施工成型方便，而不留气泡，对异形管件，补口尤为适用。表 2 列出各种防腐层性能