常 峰

（渭南市天然气有限公司，陕西 渭南 714000）

1 概述

石油气天然气都需要依靠油气管道的输送才能到达指定的场所，但是油气管道长期时间深埋在地下，土壤中腐蚀介质会对埋地管道腐蚀，甚至穿孔现象也时有发生。埋地管道的腐蚀类型主要有电化学腐蚀、杂散电流对钢管的腐蚀、微生物腐蚀等。电化学腐蚀在管道内外壁都会发生。由于电气化铁路工厂的各种电气设备的接地和泄漏使得土壤中会形成杂散电流，从而引起杂散电流腐蚀。埋地钢质管道周围的土壤长期含有较多的水分，会滋生细菌，容易引起钢制管道与水分、微生物发生腐蚀。

常用的埋地管道外防腐技术外防腐层类型有石油沥青+玻璃布、无机富锌+环氧煤沥青+玻璃布、环氧粉末喷涂 （+聚乙烯黏胶带）熔结环氧粉末环氧煤沥青聚乙烯胶黏带和热收缩套修复等，但是常规的修复技术在实际应用过程中面临着诸多问题，主要包括：埋地管道防腐层修复的现场条件与管道防腐层的工厂涂装不同，施工环境更加恶劣，对管道表面进行更高等级的表面处理；并且作业坑内可能还存在积水，往往需要带水作业。上述现有修复技术需要对管道表面进行良好的表面处理后才可以进行施工，而且无法带水作业。另外，现有的修复技术通常是现场混料或者现场烘烤，难以保证修复的防腐层资料和施工效率。

2 解决方案

要使得埋地管道得到有效的防护，延长埋地管道外防腐层的使用寿命，防腐材料必须具有良好的防腐效果，阻燃性能好，无毒无害，能抵抗一定的冲击，并能在管道使用状态下施工。针对此情况，引进了一套新型在役埋地管道防腐层修复技术，即STAC多层矿脂包覆系统［1］。STAC多层矿脂包覆系统特别适用于恶劣的大气、地下、潮湿和水下环境中金属表面的长期腐蚀防护。此防腐系统包括STACprime矿脂底漆、STACwrap矿脂油带、STACguard外保护带、STACguard Pro铠装外护带四个部分［2］。

2.1 原理

多层矿脂包覆系统的内层STAC矿脂防腐系统，其中的矿脂底漆和矿脂油带都是憎水材料，具有优异的耐酸碱盐特性。水、氧和酸、碱、盐等各种腐蚀性介质很难穿透核心柔性防腐层到达金属表面，使金属表面保持干燥和无水，阻碍了腐蚀一次电池的离子传递途径，腐蚀就不会发生了。整个多层矿脂包覆系统使得工件表面形成几个连续层次的油性防护层，自黏式外保护带可以防止矿脂的损失。装甲的外护套为整个系统提供强有力的机械保护，起到保护作用［3］，为钢管提供长期保护。在正常情况下，系统可提供至少10年的防腐寿命。

在管道上异形部件及检测设备辅件安装的位置，可能在做防腐系统前预埋检测设备辅件或者临时需要安装检测设备。后期需要取出时可以随时将此防腐系统打开，因为整个防腐系统是柔性较强的多层体系，其防腐材料可以分层打开而不被破坏，可以重复利用，不需要再投入原料。

多层矿脂包覆系统各层的具体作用如下：

1）STACprime底漆。防腐底漆是在缠绕防腐油带之前，对工件表面进行初步处理的一种重要组成部分，可以清除表面的水分，钝化表面氧化物、填补表面缺陷，并确保防蚀带与底材之间的良好结合。2）STACwrap油带。防腐油带是在工业大气条件下用于对金属表面、管道以及管件的一种长效防腐、密封和防水的保护带。它具有极好的柔韧性和憎水性，适用于各种形状表面的防腐保护，施工效率高、适应性强。3）星护外保护带。外保护带是一种配合油带使用的防护缠绕带，它将内层的防腐油带进行固定并为其提供一定的保护作用，防止油带由于地下水的流动和雨水的冲刷而导致失效。4）STACguard Pro包覆带［4］。铠装外护带是一种表面涂覆水固化树脂的弹性玻璃纤维缠绕带。它具有遇水快速固化、操作简便等特点，为防腐油带及其他涂层提供一个加强级的机械防护，可以避免回填土、碎石等对防腐层造成破坏。

2.2 结构及材料

此系统包括内部STAC系统和外涂层，其结构如图1所示。整个系统由内到外为STACprime矿脂油性底漆、STACwrap矿脂油性胶带、STACguard自粘性外保护带、STACguard AG铠装外护带四个部分组成。

图1 STAC多层矿脂包覆系统结构图

STAC矿脂油性底漆、STAC矿脂油带和高密度聚乙烯夹克作为核心柔性防腐层［5］，其厚度为2～3mm。其中，矿脂底漆含有饱和凡士林烃，腐蚀抑制剂和添加剂，如微晶蜡，臭氧蜡，润滑油等，主要起到增强油带与管道的结合力的作用。矿脂油带厚度约1.2mm，它是将饱和矿物脂类融化至100后加入缓蚀剂和添加剂充分混合，再将无纺布在此混合物中浸渍冷却形成的胶带，比一般涂层更加安全可靠。Stacguard外护带，是一种防止矿脂流失的涂有矿物油的胶带，厚度为0.1mm。STACguard AG铠装外护带，是一种表面涂覆水固化树脂的弹性玻璃纤维缠绕带，主要作用是防止防腐涂层受到外部机械的冲击破坏［6］。

2.3 施工流程

施工流程为：工具准备、表面除锈、涂刷矿脂油性底漆、缠绕矿脂油性胶带、缠绕自黏性外保护带、缠绕铠装外护带［7］。

1）施工工具准备。钢丝刷、平铲、抹布、刷子、剪刀和手套等。2）表面处理：使用钢丝刷、扁铲等工具把管道表面的浮锈以及松散的漆皮去除干净，原有附着紧密的油漆不需要去除。管道表面除锈等级不得低于ST2级。3）涂刷矿脂底漆。刷涂或涂抹矿物油脂底漆应涂均匀，不得漏涂，每1 L凡士林油底漆涂抹3～5m2的管道表面。形成厚度在180～250μm的连续防水层确保钢管表面的凹坑、蚀坑处填满。4）缠绕矿脂油带。采用手工方式，包裹缠绕矿酯油带；首先在开始位置缠绕两层搭边100%的圆周，之后进行螺旋缠绕，缠绕时防腐带的搭接宽度大于55%，保证达到双层效果；在每卷防腐带用完后，下一卷的起始位置要与上一卷末端有150mm以上的重叠；缠绕时应适当加以用力，保证防腐带尤其搭边处的平整，做到无褶皱、气泡。5）缠绕外保护带：采用手工方式，从左至右包裹缠绕外保护带，缠绕2～3层外保护带将矿脂油带固定并密封。6）缠绕铠装外护带：沿着被保护的管道螺旋缠绕铠装外护带，缠绕过程中至少保证55%搭边，形成双层叠压，缠绕过程中让缠绕带始终保持一定的张力，形成坚硬的保护层。

2.4 质量控制

①表面除锈质量检验。管道除锈后的表面应进行表面除锈质量检查，表面处理质量应不低于GB／T8923—2008《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中规定的ST2级。② 防腐层外观检验。防腐施工完成后，防腐管道应逐根进行100%外观检查，防护层表面应平整、光滑、搭接均匀。③防腐层电火花检测。防腐层修复完成后，使用电火花捡漏仪对破损点处进行检测，确保修复处的防腐层质量。

3 应用效果

STAC复层矿脂包覆系统是一种无毒、不含任何易挥发有机化合物的防腐系统。此系统特别适合最恶劣的地下环境金属表面的长期防腐蚀保护。而且多层矿脂包覆技术具有表面处理简单，施工环境要求低，施工方法简单快捷，施工质量容易保障，抗冲击能力强，对环境无公害等优势，是一种安全、可靠的管道防腐层修复方案。其应用特点主要体现在如下几个方面：

①油性矿脂憎水的特性，而且具有优异的柔韧性、可塑性及自愈合性能使得管道表面形成多个连续的油性防护层，从而使得腐蚀介质无法渗透，能够迅速阻止腐蚀的产生和蔓延，效果显著。②能对管道上异形部件及检测设备辅件安装的位置进行有效防腐，而且能够灵活智能的拆卸，防腐恢复而不影响防腐效果。③多层矿脂包覆系统为柔性材料，施工技术均为冷缠施工，其更大的优势在于可带水作业，在地下水位高的环境下更加适用。因此可更好的应对管道修复现场的各种特殊情况。④施工作业时在工艺上不需停输、动火动电，管道修复前无需对管道表面进行彻底的表面处理，这样可大大提高施工效率，并且降低作业的风险。

4 结论

埋地管道所处的土壤环境，造成的腐蚀带来的危害极大。因此要经常性的对管道的腐蚀状况、外防腐层破损状态进行检测，也需经常在管道外壁上安装长久的或者临时性的检测辅件。现有的埋地管道外防腐技术存在诸多局限性［8］，多层矿脂包覆系统不仅可以规避传统方法的局限性，而且可延长埋地管道防腐年限，并且在管道检测辅件埋设方面做到灵活配合，从而保证管道整体的防腐层质量和施工效率。

多层矿脂包覆系统包括油性底漆、油带、外保护带、铠装外护带四个部分。基于油性矿脂憎水的特性，而且兼有优异的柔韧性、可塑性及自愈合性能，使得管道表面形成多个连续的油性防护层，腐蚀介质根本无法渗透，能够迅速阻止腐蚀的产生和蔓延，克服了现有防腐技术存在的问题，从而对埋地管道起到显著的长效防腐作用。