陈卓

（重庆燃气集团股份有限公司物资分公司，重庆 400020）

0 引言

我国每年因埋地钢质管道腐蚀导致的燃气泄漏事故频发，燃气管道腐蚀不仅造成了巨大的经济损失，还对环境和人民生命安全构成了严重威胁。2021 年6 月13 日发生在湖北十堰的燃气爆炸事故，造成26 人死亡，138 人受伤，其中重伤37 人，直接经济损失约5395.41 万元，主要原因就是天然气管道的严重腐蚀破裂。燃气埋地钢制管道的腐蚀问题会加速管道材料的损耗，从而严重影响了管道的输送效率和使用寿命，增加维修和更换的成本，因此十分有必要对管道防腐进行质量管控。

1 埋地管道外腐蚀原因

接触的土壤环境是管道外部的腐蚀的主要因素。影响土壤对钢管腐蚀程度的常见腐蚀性指标包括但不限于：土壤的性质、盐含量、湿度、pH 等。土壤常见腐蚀性指标如表1 所示[1]。

表1 土壤常见腐蚀性指标

本文主要讨论通过防腐涂层及质量管控途径实现埋地管道外防腐的方法。

2 常见防腐层结构、性能比较

目前国内输油、输气（长输）及城镇燃气管道工程建设所使用的钢质管道防腐涂层类型很多，主要有石油沥青、环氧煤沥青、环氧树脂涂层、聚烯烃胶粘带、挤压聚乙烯防腐层等管道防腐涂层技术。

2.1 石油沥青

石油沥青防腐层是我国最早使用的防腐材料之一，自1950 年代从前苏联引进，其主要由石油沥青、玻璃布、塑料膜、底漆组成。石油沥青防腐层结构及厚度如表2 所示[2]。

表2 石油沥青防腐层结构及厚度

石油沥青防腐层成本低廉，技术成熟，但埋地管道工程的实践表明：该防腐层存在吸水率高、机械强度差、易受细菌腐蚀等缺点，且低温下韧性较差。因此该防腐层主要用于国内早期的长输管线和市政干线，目前新建管道已很少应用该防腐层，主要用于一些原来已采用沥青防腐在役燃气管道的修复。

2.2 环氧煤沥青

环氧煤沥青防腐涂料是一种冷涂型涂料，自1960年代国外开始广泛应用，而国内则于1978 年开始使用。其主要成分是环氧树脂和煤沥青，同时还包含填料、颜料和稀释剂等，形成了一种双组分的防腐蚀涂料。环氧煤沥青防腐涂料综合了煤焦沥青和环氧树脂的优势，不仅成本低廉，而且施工方便，具有耐磨性能好、耐腐蚀性能好、机械强度高等优良特性。标准规定的环氧煤沥青防腐涂料结构及厚度如表3 所示[3]。

表3 环氧煤沥青防腐涂料结构及厚度

近年来，为了提高涂层的性能，有时会选择在传统环氧煤沥青涂料的基础上加入氯磺化聚乙烯橡胶、云母氧化铁等耐腐蚀填料或其他添加剂以制备成双组分长效防腐涂料，在施工前根据涂料供应商的要求混合搅均。尽管环氧煤沥青防腐层有许多优点，但其抗冲击性能较差（该防腐层较薄）。在运输和施工过程中应特别注意保护防腐层，避免损坏。另外，环氧煤沥青的固化和实干时间较长，这可能会导致施工周期过长，因此在工程工期紧急情况下不适合用于埋地管道的防腐。

2.3 环氧树脂涂层

环氧树脂涂层防腐涂层的发展历史可追溯到20世纪80 年代，主要成分是由环氧树脂和固化剂组成的固体粉末涂料。涂层结构主要包括单层和双层两种类型。在防腐施工工艺方面，通常采用热喷涂工艺方法将环氧粉末喷涂覆在管道表面，在喷涂过程中，需要对钢管表面进行喷砂除锈、空气吹扫、加热。这种热喷涂技术可以使环氧粉末与钢管表面紧密黏结，形成均匀的涂层，还可以填充和覆盖钢管表面的凹凸部分，提高涂层的整体质量和耐腐蚀性能。埋地管道常见的环氧树脂涂层防腐层等级和厚度如表4 所示[4]。

表4 环氧树脂涂层防腐层等级和厚度

除了优越的黏结性，熔结环氧涂层具有抗土壤应力，抗冲击，抗弯曲，抗阴极剥离等优良性能，同时使用寿命较长，同时具有较长的使用寿命，被广泛应用于油气输送管道、长输及城镇燃气管道等领域的防腐保护中，是近年来使用最多的防腐涂层之一。

2.4 聚烯烃胶粘带

聚烯烃胶粘带防腐层，又称冷缠胶带，是一种常用的管道防腐涂层，主要有聚乙烯胶粘带防腐层和聚丙烯胶粘带防腐层两种类型，一般由底漆、内带和外保护带组成。底漆用于提供良好的附着力。内带和外保护带能够有效地抵御腐蚀介质的侵蚀，同时减轻机械损伤。聚烯烃胶粘带防腐层等级和厚度如表5 所示[5]。

表5 聚烯烃胶粘带防腐层等级和厚度

聚烯烃胶粘带防腐层施工方便，性价比高，具有良好的绝缘性能、耐冲击性能，但其耐老化性能差、机械强度低，适用于现场施工或防腐要求较低且工程预算有限的项目，例如，管径在200mm 以下的小口径管道或者临时的局部防腐蚀。

2.5 挤压聚乙烯防腐层

挤压聚乙烯防腐层是一种常用的钢质管道防腐涂层，其结构可以分为两层结构和三层结构两种类型。两层结构由胶粘剂底层和聚乙烯外层组成，适用于腐蚀要求一般的环境；三层结构增加了环氧粉末底层，胶粘剂作为中间层和聚乙烯外层一起组成了简称3PE 的防腐结构，不仅具有优异的综合性能，而且能够应对各种复杂的土壤环境。挤压聚乙烯防腐层等级和厚度如表6所示[6]。

表6 挤压聚乙烯防腐层等级和厚度

复合结构的设计是3PE 结构的优势，环氧粉末底层可以增强与管道的黏结性，胶粘剂中间层则起到连接底层和外层的作用，并提高整体的机械强度，聚乙烯外层具有较好的耐化学腐蚀性能和绝缘性能。3PE 的复合结构共同作用，相互补充，其绝缘性能、综合力学性能、化学稳定性等方面均非常优良，此种防腐工艺须在防腐厂加工预制，防腐质量有保障，其防腐综合成本价格一般为每平方米70～75 元。总体而言，三层PE 涂层在防腐涂层行业领域占据着极大优势地位，且还在不断扩大市场份额。

2.6 综合比较

根据上述描述，可以进一步比较这5 种不同的外防腐涂层：石油沥青防腐层成本低廉，技术成熟，但吸水率高、热稳定性差，对防腐环境有要求，因此目前主要用于一些在役沥青防腐管道的修复；环氧煤沥青工艺成熟、稳定性较好，被广泛运用于长输管线；冷缠胶粘带施工简单、成本低廉，适用于现场防腐施工方便且对防腐要求较低的工程项目；环氧树脂涂层具有优良的防腐性能，适用于对耐腐蚀要求较高的场合；挤压聚乙烯防腐层同样具有优异的防腐性能和使用寿命较长，但其造价较高且需要预制，具有很高的市场占有率。外防腐涂层的比较如表7 所示。

表7 外防腐涂层的比较

3 建设、验收和运维的质量控制途径

埋地管道一旦发生腐蚀穿孔，将会导致管道停输，从而造成停产损失和泄漏损失，甚至可能产生重大的生产安全事故。如果涉及公路、铁路的开挖和民用建筑的搬迁，经济损失将会更加巨大。根据相关统计数据，对埋地管线进行停产修复所需的费用通常占到整个前期投入的60%左右。在严重腐蚀的情况下，甚至需要重新建设一条新的管线。

因此，从全生命周期成本的角度考虑，燃气管道防腐，不仅应该注重防腐材料的选择，还应该重视施工、验收以及后期运行和维护的质量管控。通过对现有工程进行质量监督抽查，发现管理工作仍有许多值得优化的地方，主要体现在以下方面。

首先，施工单位重视度不够，未能按照安全技术规范及标准要求做好技术资料和技术人员准备。其次，防腐管在防腐补口补伤、下沟及回填等工序中，现场未严格按照安全技术规范、标准进行施工，现场实际质量难以满足防腐要求。此外，管理单位制定的管线巡检计划不合理，巡检周期较长，或巡检不到位，甚至未开展管道防腐层破损点定期检测，难以及时发现管道破损点并修复。

针对上述问题，可以采取以下质量控制途径进行优化。

（1）在建设阶段，提高施工单位的重视度，加强对其管理和监督力度。施工单位应建立健全质量管理体系，并配备防腐专职质量管理人员负责施工质量管理工作，对进场防腐成品管进行取样送检、电火花检测，同时做好安装过程补口补伤防腐施工工艺，对其关键防腐工序进行电火花检测、保存好施工相关文件，确保施工过程可追溯性。

（2）在验收阶段，采用国家行业标准规范对管道防腐进行PCM 检测，焊缝的防腐层补口往往是管道防腐蚀的薄弱点。验收时首先应进行外观检查，检查有没有烧伤、褶皱、气泡、裂缝等；然后利用电火花测漏仪检测补口位置，无击穿报警为合格。

（3）在运维阶段，管理单位应加强对管道防腐的巡检工作，合理安排防腐管线的定期检测及其完整性管理，针对老旧管道和重点区域，应缩短其巡检周期、加强防控，及时发现管道防腐破损点并修复。

4 结语

（1）石油沥青、环氧煤沥青、环氧树脂涂层、聚烯烃胶粘带、挤压聚乙烯防腐层是常见的埋地钢质管道外防腐涂层，其结构、性能和适用场所都有各自的特点；防腐材料的选择应根据项目的土壤环境、工程预算、防腐要求以及后期巡检维护、老旧改造周期等综合因素决定。

（2）在埋地钢质管道防腐中，除了选择合适的防腐材料外，管理工作也是影响管道实际防腐效果的重要因素，在建设、验收、运维阶段，通过合理的质量管控途径可以有效延长防腐层使用寿命，降低管道防腐的全生命周期成本。